0.引言

城市給,、排水工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施的*要組成部分,，是現(xiàn)代化城市發(fā)展的基本保障。物聯(lián)網(wǎng)通過在機(jī)器內(nèi)部嵌入無(wú)線通信模塊,，可以滿足水廠對(duì)設(shè)備監(jiān)控,、數(shù)據(jù)采集和測(cè)量,、科學(xué)管理等方面的信息化需求[1]。給排水廠站用電設(shè)備能耗大,，安全要求高,，其安全高效運(yùn)行管理是水務(wù)現(xiàn)代化管理的*要組成部分。在用電設(shè)備運(yùn)行和監(jiān)測(cè)方面,，李紓伯[2]就用電設(shè)備選型,、運(yùn)行和維護(hù)等方面進(jìn)行初步探討。GabrielTanasescu[3]等人開發(fā)了專用軟件DiagConsole,，可以估計(jì)電氣設(shè)備的健康指數(shù),、維護(hù)類型等，自動(dòng)生成狀態(tài)評(píng)估報(bào)告,。姚大光[4]在自來(lái)水廠廠區(qū)的配電網(wǎng)建立監(jiān)測(cè)點(diǎn),，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警等功能,。

全國(guó)現(xiàn)在已實(shí)現(xiàn)智能電表全覆蓋,。智能電表是以微處理器應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為核心的智能化儀表，具有自動(dòng)計(jì)量,、數(shù)據(jù)處理,、雙向通信和功能擴(kuò)展等能力[5]。在能耗監(jiān)測(cè)方面,，高霞[6]在某大型公立醫(yī)院建立了能耗監(jiān)控系統(tǒng)，可以查詢醫(yī)院實(shí)時(shí)用電,、水等,，為節(jié)能方案提供依據(jù)。劉盛等[7]在第四水廠南站（即第七水廠）開發(fā)電能管理系統(tǒng),，以對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,。

目前，自來(lái)水廠與污水處理廠缺乏高效用電管理系統(tǒng)來(lái)評(píng)估大型用電設(shè)備的用電效率和電能損耗狀況,，針對(duì)廠區(qū)及用電設(shè)備統(tǒng)籌實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)管理及安全閉環(huán)管理的研究成果也不夠完善?，F(xiàn)階段，智能電表基本用于數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè),，而在通過監(jiān)測(cè)高耗能設(shè)備的用電情況,，計(jì)算設(shè)備更新壽命，來(lái)控制設(shè)備的使用時(shí)間方面應(yīng)用較少,。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外研究的調(diào)研和分析,，本課題利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算,、大數(shù)據(jù)收集與處理技術(shù),，從集團(tuán)用電設(shè)備實(shí)際需求出發(fā)，針對(duì)大型用電設(shè)備數(shù)量多、部分設(shè)備老化,，運(yùn)行效率低,，存在一定的安全用電隱患，且電能損耗嚴(yán)*等問題,，設(shè)計(jì)并建立用電設(shè)備安全高效運(yùn)行管理系統(tǒng),，利用智能電表監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)用電安全及生產(chǎn)運(yùn)行精細(xì)化管理,。

1.軟件系統(tǒng)功能介紹

設(shè)備安全高效運(yùn)行管理系統(tǒng)包括數(shù)智采集設(shè)備,、云系統(tǒng)、本地系統(tǒng)及終端應(yīng)用,。通過在關(guān)鍵用能設(shè)備的配電柜中加裝數(shù)智電力采集裝置,即GET-SMT-107數(shù)智電力采集終端,，管理系統(tǒng)可以完成對(duì)用電量、負(fù)載率,、電壓,、剩余電流、電流和溫度等數(shù)據(jù)的采集和加密工作,，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備電能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),，為下一步的能耗分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。管理系統(tǒng)既可以將能耗數(shù)據(jù)上傳到云系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析,；也可以將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在本地系統(tǒng)中，完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析與計(jì)算工作,。通過終端應(yīng)用,，包括監(jiān)控中心、電腦端,、移動(dòng)端及監(jiān)管平臺(tái),，管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與設(shè)備的全壽命高效管理。

管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了以下幾個(gè)功能：

（1）人員,、權(quán)限管理,。系統(tǒng)管理員從工作頁(yè)面和設(shè)備頁(yè)面兩個(gè)維度，按照用戶單位的實(shí)際情況設(shè)置用戶角色分配,，設(shè)置負(fù)責(zé)廠區(qū),，完成權(quán)限設(shè)置，對(duì)編輯內(nèi)容進(jìn)行分級(jí)管理,，提高設(shè)備管理效率,。

（2）直觀呈現(xiàn)能耗情況。用戶可以同時(shí)查看多個(gè)廠區(qū)的能耗情況,，直觀查看系統(tǒng)界面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及圖表說(shuō)明,，概覽不同廠區(qū)設(shè)備的當(dāng)日能耗,、歷史日均能耗以及總用電量等能耗信息，方便快捷,。

（3）實(shí)時(shí)電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),。平臺(tái)實(shí)現(xiàn)綜合電力監(jiān)測(cè)，將用電量,、負(fù)載率,、電壓、剩余電流,、電流和溫度等耗能設(shè)備采集信息即時(shí)上傳至云端服務(wù)器處理,，在客戶端實(shí)時(shí)顯示設(shè)備耗能數(shù)據(jù)，并展示一次接線圖,、3D圖等,，為電力能耗分析提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持，便于管理者及時(shí)掌控電能質(zhì)量與能源消耗情況,。

（4）電力數(shù)據(jù)分析,。系統(tǒng)匯總云平臺(tái)數(shù)據(jù)，計(jì)算日總用電量,、廠區(qū)設(shè)備耗能等信息,，對(duì)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，計(jì)算設(shè)備電能消耗效率,，反映用電點(diǎn)的電力指標(biāo),、電能質(zhì)量指標(biāo)變化情況，為電能質(zhì)量?jī)?yōu)化提供分析依據(jù),。

（5）安全閉環(huán)管理,。根據(jù)GETSMT-107報(bào)警設(shè)計(jì)值，管理系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)控電力參數(shù)及線路,、環(huán)境溫度等設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)分類,、分級(jí)報(bào)警管理,，按照權(quán)限設(shè)置，將報(bào)警信息上傳至不同用戶,，接收人需進(jìn)行故障查驗(yàn),，填寫記錄，完成故障處理閉環(huán),。

（6）設(shè)備統(tǒng)籌管理,。設(shè)備全生命周期信息均上傳到系統(tǒng)，系統(tǒng)集成顯示設(shè)備的電力數(shù)據(jù)監(jiān)控,、數(shù)據(jù)分析,、安全閉環(huán)管理以及運(yùn)維閉環(huán)管理的關(guān)鍵信息,，并對(duì)系統(tǒng)壽命進(jìn)行評(píng)估，便于用戶快速查看設(shè)備信息,，高效查找異常狀態(tài)的設(shè)備,，直觀了解設(shè)備運(yùn)行壽命。

（7）運(yùn)維閉環(huán)管理,。管理系統(tǒng)將線上和線下方式相結(jié)合,，巡檢人員定期巡檢*定分配的廠區(qū)和設(shè)備，對(duì)設(shè)備狀態(tài)做出評(píng)估并線上提交巡檢單,。告警的設(shè)備由系統(tǒng)線上智能分配人員進(jìn)行維修處理,，并上傳維修信息，完成巡檢,、維修,、報(bào)廢閉環(huán)管理。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

設(shè)備安全高效運(yùn)行管理系統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)由用電設(shè)備,、采集設(shè)備,、云系統(tǒng)及本地系統(tǒng)、終端應(yīng)用四個(gè)部分組成,。平臺(tái)架構(gòu)圖如圖1所示,。

*點(diǎn)用電設(shè)備是指水廠的高耗能設(shè)備，包括原水水泵,、清水水泵,、脫泥機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和提升泵,。數(shù)智采集設(shè)備即GET-SMT-10數(shù)智采集終端,，當(dāng)終端完成對(duì)這些設(shè)備的用電量、電流,、電壓等電能數(shù)據(jù)的采集工作后,，將數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過加密后,，將數(shù)據(jù)上傳至云端服務(wù)器處理,，并儲(chǔ)存于本地的服務(wù)器內(nèi)或者云系統(tǒng)。云平臺(tái)是系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心,，云系統(tǒng)及本地系統(tǒng)再將處理好的數(shù)據(jù)上傳至終端應(yīng)用,，在監(jiān)控中心及PC端顯示。通過對(duì)*點(diǎn)用電設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及處理,，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了七大功能,，其功能圖如圖2所示。

3.系統(tǒng)應(yīng)用

用戶在軟件系統(tǒng)通過密碼權(quán)限驗(yàn)證登錄后,，可以在在導(dǎo)航樹中查找相應(yīng)的功能模塊與文檔目錄,。系統(tǒng)的功能模塊分為四個(gè)部分：系統(tǒng)管理,、能源監(jiān)測(cè)分析、報(bào)警管理,、設(shè)備管理和運(yùn)維管理模塊,。其中，系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)了人員權(quán)限管理功能,，能源監(jiān)測(cè)分析實(shí)現(xiàn)直觀呈現(xiàn)能耗,、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和電力數(shù)據(jù)分析三個(gè)功能，報(bào)警管理實(shí)現(xiàn)安全閉環(huán)管理功能,，設(shè)備管理和運(yùn)維管理模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)籌管理和運(yùn)維閉環(huán)管理功能,。

3.1系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理主要是設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和用戶日志查詢級(jí)系統(tǒng)表單，分為人員管理和角色管理兩個(gè)方面,。人員管理界面如圖3所示,，系統(tǒng)管理員根據(jù)實(shí)際情況分配所屬人員的管理范圍和角色。角色管理界面如圖4所示,，管理員可以在該界面設(shè)置所有角色的權(quán)限,。角色權(quán)限可以分為查看權(quán)限、菜單權(quán)限,、編輯權(quán)限三種,。

3.2能源監(jiān)測(cè)分析模塊

在軟件系統(tǒng)界面設(shè)置上，能源監(jiān)測(cè)分析模塊包括多個(gè)小功能模塊：綜合概況,、能源監(jiān)測(cè)和用戶及角色管理模塊,。其中，綜合概況模塊位于平臺(tái)首頁(yè),，如圖5所示,。界面左上角顯

示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，包括設(shè)備數(shù)量,、報(bào)警量和日總用電量統(tǒng)計(jì),；右上角設(shè)置實(shí)時(shí)報(bào)警提醒，報(bào)

警提醒下方的報(bào)警記錄里詳細(xì)記錄了故障設(shè)備的位置,、故障時(shí)間,、報(bào)警類型及處理狀態(tài)。處于正下方界面的數(shù)據(jù)概覽圖可以直觀顯示各個(gè)廠區(qū)的當(dāng)日能耗及日均能耗對(duì)比圖,。能源監(jiān)測(cè)模塊包括綜合電力監(jiān)測(cè)和一次接線圖/3D圖兩個(gè)部分，可以從多個(gè)角度的圖表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力數(shù)據(jù),。電力能源分析模塊通過對(duì)比分析,、用電計(jì)算、電能質(zhì)量分析三個(gè)部分,，逐步漸進(jìn),，

深度分析電力數(shù)據(jù),，為提高用電效率提供基礎(chǔ)。

3.3報(bào)警管理模塊

報(bào)警記錄分為報(bào)警記錄,、報(bào)警分析,、推送配置三個(gè)部分。報(bào)警記錄的界面如圖6顯示,，

顯示報(bào)警的設(shè)備所在廠區(qū),、設(shè)備名稱、安裝位置,、報(bào)警類型,、報(bào)警級(jí)別、報(bào)警時(shí)間及處理狀

態(tài),。報(bào)警分析里面會(huì)詳細(xì)分析設(shè)備故障情況及報(bào)警數(shù)據(jù),，分析故障原因。在報(bào)警推送配置方

面,，軟件系統(tǒng)存在平臺(tái)告警,、微信告警和短信告警三種告警方式。系統(tǒng)會(huì)在平臺(tái)實(shí)時(shí)展現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù),，并根據(jù)數(shù)智電力采集終端報(bào)警閾值,，將*級(jí)報(bào)警信息推送至不同的用戶手機(jī)和微信中。接收告警的用戶需要到現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)故障設(shè)備,，及時(shí)處理故障問題,，并填寫消缺記錄，完成安全閉環(huán)管理,。

3.4設(shè)備管理和運(yùn)維管理模塊

設(shè)備管理包括設(shè)備列表,、設(shè)備全生命周期和設(shè)備高效管理。設(shè)備列表如圖7所示,，用戶可以在左上方下拉列表里篩選設(shè)備所在廠區(qū),，查看設(shè)備名稱、型號(hào)及運(yùn)行天數(shù),，還可以查看設(shè)備的壽命異常狀態(tài),。設(shè)備的全生命周期如圖8所示，界面全方面覆蓋設(shè)備的周期信息,，包括設(shè)備基礎(chǔ)信息,、關(guān)鍵參數(shù)、電力數(shù)據(jù)監(jiān)控,、壽命曲線,、運(yùn)維記錄和告警記錄。界面結(jié)合曲線圖和表格,，便于用戶提取設(shè)備關(guān)鍵信息,，實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)籌管理和高效管理,。

在運(yùn)維管理方面，管理者預(yù)先對(duì)全局廠區(qū),、設(shè)備進(jìn)行巡檢計(jì)劃配置,，系統(tǒng)將巡檢單據(jù)配置清單定時(shí)推送至*定巡檢人員，巡檢人員在線完成巡檢單據(jù)填寫并拍攝現(xiàn)場(chǎng)照片,，巡檢信息將自動(dòng)維護(hù)至設(shè)備清單,，巡檢單*久留存。巡檢具體包括以下工作：

（1）信息采集：不同權(quán)限人員手工采集安全巡查信息,；

（2）信息存儲(chǔ)：信息儲(chǔ)存在本地或云平臺(tái),；

（3）信息查詢：管理人員根據(jù)權(quán)限分類查詢巡檢信息；

（4）信息工作流：如果巡查結(jié)果合格,，信息存儲(chǔ),；如果巡查結(jié)果不合格或異動(dòng)，信息報(bào)警,，上傳至權(quán)限所有上級(jí),。

巡檢計(jì)劃配置圖如圖9所示，巡查人員的工作分類如下：值班人員每?jī)尚r(shí)巡查一次,，場(chǎng)站機(jī)修工每天巡查兩次,，廠設(shè)備技術(shù)科巡查每月一次，在客戶端填表提交巡查單,。值班人員須按時(shí)巡檢,，采集并在系統(tǒng)上提交安全巡查信息，并由技術(shù)管理人員檢查巡檢資料,。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常,，系統(tǒng)將發(fā)布線上告警，智能分配維修人員修復(fù)處理,，并線上留存維修單或報(bào)廢單,，完成閉環(huán)管理。

4.能耗管理效果分析

目前,，本系統(tǒng)已成功應(yīng)用于17臺(tái)*要能耗設(shè)備的用電數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)工作上,，通過建立數(shù)據(jù)分析模型，實(shí)時(shí)處理分析下載的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),，從而有效地提高了設(shè)備運(yùn)行效率,。分析用電設(shè)備能耗數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)不同使用年限的同型號(hào)設(shè)備單位耗能差異很大,。如表1及圖10所示,，設(shè)備1和設(shè)備2的使用年限相差10年，2020年9月至2021年8月期間的平均單位能耗差值達(dá)到17.72kW。由于設(shè)備1和設(shè)備2的使用環(huán)境及型號(hào)相同,，可以假設(shè)設(shè)備1的單位耗能增值僅由使用年限增長(zhǎng)年造成，即假設(shè)設(shè)備1十年前的單位能耗即為設(shè)備2現(xiàn)在的單位能耗,。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)壽命理論,，年度費(fèi)用的計(jì)算公式如下：

AC=CRC+E（1）

AC—年平均成本；

CRC—年資產(chǎn)消耗成本,；

E—年運(yùn)行成本,。

年資產(chǎn)消耗成本的計(jì)算公式如下：

（2）

P—設(shè)備的原始費(fèi)用；

MV—設(shè)備的估計(jì)殘值,；

N—設(shè)備的使用年限,。

年運(yùn)行成本的計(jì)算公式如下：

年運(yùn)行成本=人工費(fèi)+燃料動(dòng)力費(fèi)+機(jī)

具保養(yǎng)費(fèi)+年度維修費(fèi)（3）

設(shè)備年度費(fèi)用和時(shí)間的關(guān)系圖如圖11所示,。由公式（2）及圖11可知，年資產(chǎn)消耗成本會(huì)隨著設(shè)備使用年限的增加而逐漸降低,。隨著使用時(shí)間增加，設(shè)備性能逐漸降低,，燃

料動(dòng)力費(fèi),、年度維修費(fèi)等等都會(huì)增加，由公式（3）可推知,，年運(yùn)行成本也會(huì)隨著升高,。綜合年運(yùn)行成本和年資產(chǎn)消耗成本計(jì)算，設(shè)備年平均成本會(huì)先降低后不斷升高,。因此,，隨著設(shè)備使用年限的增長(zhǎng)，當(dāng)設(shè)備的年平均成本過高時(shí),，即使設(shè)備可以正常工作,，也應(yīng)當(dāng)考慮更換設(shè)備。

假設(shè)設(shè)備初始購(gòu)置費(fèi)為6.5萬(wàn)元,，設(shè)備的估計(jì)殘值為初始價(jià)值的5%,，根據(jù)公式（2）

可以計(jì)算設(shè)備的年資產(chǎn)消耗成本。結(jié)合公式（3）分析,，假定設(shè)備每年的人工費(fèi),、保養(yǎng)費(fèi)和維修費(fèi)相同，在分析設(shè)備的年度費(fèi)用增量時(shí)可考慮不計(jì),，故計(jì)算年運(yùn)行成本時(shí)僅計(jì)算燃料動(dòng)

力費(fèi),，即年用電能耗費(fèi)。電費(fèi)以0.75元/（kW·h）計(jì),，設(shè)備年用電時(shí)間取表1中的設(shè)備1總用電時(shí)間5112h,，結(jié)合表1中的單位能耗，可以計(jì)算年用電能耗費(fèi)用。根據(jù)公式（1）計(jì)算年平均成本,，結(jié)果如表2所示,。

根據(jù)分析數(shù)據(jù)，假定設(shè)備1,、2為同一設(shè)備使用18年,、8年后的使用情況。根據(jù)表2

數(shù)據(jù)計(jì)算,，設(shè)備10年內(nèi)的年成本增量值為6.37萬(wàn)元,。可以看出,，設(shè)備到18年時(shí)候年費(fèi)用超過8年數(shù)據(jù)幾乎和設(shè)備價(jià)值相當(dāng),，因此可以建議更換。

5.保障管理系統(tǒng)安全運(yùn)行的技術(shù)措施

定期巡檢保障系統(tǒng)運(yùn)行安全,。巡檢人員對(duì)配電系統(tǒng)定期巡檢,，以便發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中出現(xiàn)的設(shè)備缺陷和故障，采取措施予以消防,。同時(shí),，將電力設(shè)備巡檢發(fā)現(xiàn)的異常情況以及維修信息反饋到系統(tǒng)中，給設(shè)備全壽命周期監(jiān)控提供數(shù)據(jù)支撐,。

實(shí)時(shí)監(jiān)督保障系統(tǒng)維修安全,。系統(tǒng)運(yùn)維值班專人值守，當(dāng)*級(jí)告警（如斷電告警,、月平均功率因數(shù)告警,、電流越上限告警、電不平衡度告警等）實(shí)時(shí)推送到相關(guān)用戶手機(jī)的同時(shí),，值班人員實(shí)時(shí)響應(yīng)電話確認(rèn),，由專業(yè)的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修搶修，7×24小時(shí)線上線下不間斷實(shí)時(shí)守護(hù),，確保安全用電,。

阿里云系統(tǒng)保障服務(wù)運(yùn)行安全。軟件系統(tǒng)部署在阿里云的K8S集群里,，不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)宕機(jī)而影響系統(tǒng)運(yùn)行,。阿里云提供DDoS防護(hù)、木馬查殺,、防暴力破解等服務(wù),，

確保軟件服務(wù)的安全性與穩(wěn)定性。

云盤加密及權(quán)限設(shè)定保障數(shù)據(jù)庫(kù)安全,。數(shù)據(jù)庫(kù)使用ESSDPL1云盤加密,，密文存儲(chǔ),，有著更高的安全性，可靠性,。在數(shù)據(jù)庫(kù)的安全組中設(shè)置訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的白名單,，限定訪問權(quán)

限，降低被攻擊的概率,。

6.安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案

6.1概述

用戶端消耗著整個(gè)電網(wǎng)80%的電能,，用戶端智能化用電管理對(duì)用戶可靠、安全,、節(jié)約用電有十分*要的意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系,，推廣用戶端智能儀表,、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動(dòng),。用戶端急需解決的研究?jī)?nèi)容主要包括：先進(jìn)的表計(jì),，智能樓宇、智能電器,、增值服務(wù),、客戶用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題,。

安科瑞Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對(duì)用戶端用電情況進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì),，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項(xiàng)用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣,，有效節(jié)約電能,，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

6.2應(yīng)用場(chǎng)所

（1）辦公建筑（商務(wù)辦公,、大型公共建筑等）,；

（2）商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等）,；

（3）旅游建筑（賓館飯店,、娛樂場(chǎng)所等）；

（4）科教文衛(wèi)建筑（文化,、教育,、科研、醫(yī)療衛(wèi)生,、體育建筑等）,；

（5）通信建筑（郵電、通信,、廣播,、電視,、數(shù)據(jù)中心等）；

（6）交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場(chǎng),、車站,、碼頭建筑等）。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好,，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài),，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流,、功率,、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息,，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器,、隔離開關(guān)、地刀等合,、分狀態(tài),，以及有關(guān)故障、告警等信號(hào),。

2）電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

系統(tǒng)以豐富的報(bào)表支撐計(jì)量體系的完整性,。系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況,，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表,。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可分析追溯,，維護(hù)計(jì)量體系的正確性,。

3）詳細(xì)電參量查詢

在配電一次圖中，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到每個(gè)回路附近時(shí),，鼠標(biāo)指針變?yōu)槭中?，鼠?biāo)單擊可查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流,、三相電壓,、三相總有功功率、總無(wú)功功率,、總功率因數(shù),、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢(shì)曲線及24小時(shí)電壓趨勢(shì)曲線,。

4）運(yùn)行報(bào)表

系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲(chǔ)和管理功能,，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫(kù),，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數(shù),、選定時(shí)間或選擇查詢更新的記錄數(shù)據(jù)等,，并通過報(bào)表方式顯示出來(lái)。用戶可以根據(jù)需要定制運(yùn)行日?qǐng)?bào),、月報(bào),，支持導(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶要求導(dǎo)出PDF格式文件,。

5）變壓器運(yùn)行監(jiān)視

系統(tǒng)對(duì)配電系統(tǒng)總進(jìn)線,、主變壓器、*要負(fù)荷出線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)視,，用曲線顯示電流,、變壓器運(yùn)行溫度、有功需量,、有功功率,、視在功率、變壓器負(fù)荷率等運(yùn)行趨勢(shì),，分析變壓器負(fù)荷率及損耗，方便運(yùn)行維護(hù)人員及時(shí)掌握運(yùn)行水平和用電需求,，確保供電安全可靠,。

6）實(shí)時(shí)報(bào)警

系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開關(guān),、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位,，保護(hù)動(dòng)作,、事故跳閘，以及電壓,、電流,、功率、功率因數(shù)越限等事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),，并根據(jù)事件等級(jí)發(fā)出告警,。系統(tǒng)報(bào)警時(shí)自動(dòng)彈出實(shí)時(shí)報(bào)警窗口，并發(fā)出聲音或語(yǔ)音提醒,。

7）歷史事件查詢

系統(tǒng)能夠?qū)b信變位,，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘,，以及電壓,、電流、功率,、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析,。

8）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè),，運(yùn)行維護(hù)人員可以通過諧波分析棒圖、報(bào)表掌握進(jìn)線,、變壓器,、*要回路的電壓、電流諧波畸變率,、諧波含量,、電壓不平衡度等，及時(shí)采取相應(yīng)的措施,，降低諧波損耗,，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監(jiān)測(cè)功能的電力儀表，不需要可刪除,。

9）遙控操作

系統(tǒng)支持對(duì)斷路器,、隔離開關(guān)、接地刀等進(jìn)行分,、合遙控操作,。系統(tǒng)具有嚴(yán)格的密碼保護(hù)和操作權(quán)限管理功能，對(duì)于每次遙控操作,，系統(tǒng)自動(dòng)生成操作記錄,，記錄內(nèi)容包含操作人、操作時(shí)間,、操作類型等,。實(shí)現(xiàn)該功能需要斷路器本身具有電操機(jī)構(gòu)及保護(hù)保測(cè)控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。

10）用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名,、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行,、維護(hù),、管理提供可靠的安全保障。

11）通訊狀態(tài)圖

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài),，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位,。從而方便運(yùn)行維護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的通訊狀態(tài),，及時(shí)維護(hù)出現(xiàn)異常的設(shè)備,，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

12）視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控展示了當(dāng)前實(shí)時(shí)畫面（視頻直播）,，選中某一個(gè)變配電站,，即可查看該變配電站內(nèi)視頻信息。

13）用戶報(bào)告

用戶報(bào)告頁(yè)面主要用于對(duì)選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù),，對(duì)變壓器負(fù)荷,、配電回路用電量、功率因數(shù),、報(bào)警事件等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,。

14）APP支持

電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)備檔案",、“待辦事項(xiàng)",、“巡檢記錄"和“缺陷記錄"五大模塊，支持一次圖,、需量,、用電量、視頻,、曲線,、溫濕度、同比,、環(huán)比,、電能質(zhì)量,、各種事件報(bào)警查詢,，設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理,、巡檢記錄查詢等,。

6.5系統(tǒng)硬件配置清單

7.結(jié)論

本課題通過設(shè)計(jì)基于云平臺(tái)的用電高效運(yùn)行管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)耗能設(shè)備的實(shí)時(shí)電能數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析,。同時(shí),，管理系統(tǒng)按照GETSMT-107報(bào)警設(shè)計(jì)值，將異常數(shù)據(jù)與報(bào)警信息上傳至用戶,，實(shí)現(xiàn)故障處理閉環(huán),，為實(shí)現(xiàn)安全用電實(shí)現(xiàn)技術(shù)保障。

管理系統(tǒng)由能源監(jiān)測(cè)分析,、報(bào)警管理,、設(shè)備管理、運(yùn)維管理和系統(tǒng)管理模塊四個(gè)部分組成,。系統(tǒng)對(duì)不同角色實(shí)現(xiàn)權(quán)限分配,，并針對(duì)不同設(shè)備管理需求提供多種功能,，實(shí)現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)籌管理和運(yùn)維巡檢閉環(huán)管理。

系統(tǒng)運(yùn)用于17臺(tái)大型用電設(shè)備上,，并完成了數(shù)據(jù)的采集匯總,。通過計(jì)算同型號(hào)設(shè)備不

同使用年限后的單位能耗差值，估算年平均成本差值,，對(duì)超出計(jì)劃運(yùn)轉(zhuǎn)的壽命仍然正常運(yùn)營(yíng)

的設(shè)備給出更換建議,。管理人員從系統(tǒng)運(yùn)行安全、系統(tǒng)維修安全,、服務(wù)運(yùn)行安全和數(shù)據(jù)庫(kù)安全多個(gè)角度出發(fā),，采取四項(xiàng)技術(shù)措施，來(lái)保障管理系統(tǒng)的安全運(yùn)行,。

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