基于云平台的水厂用电设备高效运行管理系统

基于云平台的水厂用电设备高效运行管理系统

曹东亮

中石化（天津）石油化工有限公司水务部设备科水源站  天津市  301800

摘要：改革后，在社会发展下，我国的科学技术水平得到进步，现阶段，为监测大型用电设备的电能消耗情况，实现安全用电和设备的高效管理，本课题建立了一个基于云平台大数据智能化运维的用电设备安全高效运行管理系统。该系统基于极能IXMS云平台，利用GET-SMT-107信息采集器完成用电量、负载率和电压等信息采集，上传至云端服务器处理，并储存于本地的服务器或云平台内，同时客户端显示，完成用电设备安全高效运行的信息化管理。该系统成功运用于水厂的重要能耗设备上，实现了对设备用电的实时监测和能耗管理。通过试运行结果分析，本系统可以广泛运用于用电设备监测，提高设备管理效率，为电能优化提供分析依据。

关键词：电能管理；云平台；耗能设备；安全用电

引言

当前，我国供水企业中，自来水供应中所产生的成本主要来源于自来水生产过程中所产生的电耗，尤其是山地类型的城市在供水过程中的实际能耗非常大。对水厂功率因数进行管理实际上就是对用电设备的实际功率因数进行监控，保证负荷功率因数在能够满足电力部门要求的情况下，对补偿装置进行及时的调整，以提升设备的整体利用效率，进而使输变电线路中的实际损耗减小，降低能耗。

1实施原则

（1）控制系统简单可靠，高度冗余，操作灵活，维护方便。（2）充分体现系统的先进性，并且把设备的长期可靠运行放到第一位，系统配置和设备选型充分利用计算机、网络领域的先进技术，使系统整体性能达到当代先进水平。（3）人机接口功能强大，操作方便、简单。（4）采用模块化结构设计，便于维护和系统升级。（5）结构设计新颖、美观，充分体现先进性。（6）系统的设计和制造完全符合规范和国家相关标准。（7）选用的设备可靠性高、适应恶劣环境且系统防雷抗干扰能力强。

2云平台的水厂用电设备高效运行管理系统

2.1能源监测分析模块

在软件系统界面设置上，能源监测分析模块包括多个小功能模块：综合概况、能源监测和用户及角色管理模块。其中，综合概况模块位于平台首页。界面左上角显示系统运行状态，包括设备数量、报警量和日总用电量统计；右上角设置实时报警提醒，报警提醒下方的报警记录里详细记录了故障设备的位置、故障时间、报警类型及处理状态。处于正下方界面的数据概览图可以直观显示各个厂区的当日能耗及日均能耗对比图。能源监测模块包括综合电力监测和一次接线图/3D图两个部分，可以从多个角度的图表实时监测电力数据。电力能源分析模块通过对比分析、用电计算、电能质量分析三个部分，逐步渐进，深度分析电力数据，为提高用电效率提供基础。

2.2更换轻负荷类型的感应电动机

或者对轻负荷类型的电动机所配备的接线进行变更。当电动机的实际负荷低于额定容量的40%的情况下，应该更换容量更小的电动机。如果不对电动机进行更换，就要变更电动机配件中定子绕组上配备的接线，比方说把三角类型的接线变更为星形的接线，以达到减弱定子绕组电压的目的，降低励磁电流，进而增加功率因素。

2.3变频技术

用变频技术控制水泵的运行，通过绘制变频器应用与原有应用阀门来调整流量的功率消耗曲线对比图，可以得到以下结果：水泵流量下降为额定流量的一半时，变频器控制下的功率输出最高可下降了50％；这项技术的应用，可以使电耗大幅度下降，也是过去使用阀门调整流量所远远不能够企及的，因此，应用变频技术十分必要。变频调整技术减少水泵流量，经济效益更是十分显著的。通过对一些变频器在供水企业的实际应用，我们可以计算出：通过变频器使水泵转速下降额定转速的10%，就可以使电机轴功率下降近30%，从而使水泵节电达30%，如果水泵转速下降更多，则电机轴功率也呈双倍下降，节电率也更高。一般来讲，作为固定式生产工艺的供水企业来讲，变频调整技术一般多采用机泵节能与恒压供水变频调速技术与智能控制措施，主要特点包括：(1)高质量的功率输入与输出功率、高效和连续运行。(2)针对供水量变化无规律情况可以确保其反应快、流量精度输出、反应迅速、控制模式简单等。如果以上述变频技术应用，对于一个年供水量在一万零九百五十万立方米的水厂来讲，按节电率为20-30%的比例计算，每年就可以节电800多万千瓦时，以现在民用电每度电0.51元计，年效益为400多万元人民币，节电带来的效益可见一般。

2.4数据库安全

应用采用B/S结构，客户端通过应用服务器访问数据库服务器，应用服务器与访问数据库服务器之间采用数据库连接池机制。把应用服务器和数据库服务器部署在一个受保护的安全区域中，使客户端只能通过应用服务器上运行的应用程序访问应用的数据，业务终端禁止绕过应用软件直接对数据库进行访问。采用数据库服务器资源使用管理策略，防止某些用户的特定业务操作对服务器资源过度使用，应用的多个业务模块应分别对应多个数据库用户，以实现上述资源管理功能，通过数据库软件的安全功能特性为各个模块的数据库用户授予访问业务数据表、视图、存储过程等数据库对象的权限。加强对数据库账号的管理：建立只读账户，供实施人员使用；严格控制DBA权限，只允许数据库管理人员/应用巡检人员（不超过两人）和项目经理掌握。其他人员临时申请DBA权限需走委托授权流程；建立用户档案，定期审计；针对不同的数据库应用，对照安全检查表进行对应的安全加固。

2.5报警管理模块

报警记录分为报警记录、报警分析、推送配置三个部分。显示报警的设备所在厂区、设备名称、安装位置、报警类型、报警级别、报警时间及处理状态。报警分析里面会详细分析设备故障情况及报警数据，分析故障原因。在报警推送配置方面，软件系统存在平台告警、微信告警和短信告警三种告警方式。系统会在平台实时展现报警数据，并根据数智电力采集终端报警阈值，将高级报警信息推送至不同的用户手机和微信中。接收告警的用户需要到现场查验故障设备，及时处理故障问题，并填写消缺记录，完成安全闭环管理。

结语

通过设计基于云平台的用电高效运行管理系统，实现对耗能设备的实时电能数据监测与分析。同时，管理系统按照GET-SMT-107报警设计值，将异常数据与报警信息上传至用户，实现故障处理闭环，为实现安全用电实现技术保障。管理系统由能源监测分析、报警管理、设备管理、运维管理和系统管理模块四个部分组成。系统对不同角色实现权限分配，并针对不同设备管理需求提供多种功能，实现设备统筹管理和运维巡检闭环管理。系统运用于17台大型用电设备上，并完成了数据的采集汇总。通过计算同型号设备不同使用年限后的单位能耗差值，估算年平均成本差值，对超出计划运转的寿命仍然正常运营的设备给出更换建议。管理人员从系统运行安全、系统维修安全、服务运行安全和数据库安全多个角度出发，采取四项技术措施，来保障管理系统的安全运行。

参考文献

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