基于物联网的烟厂电气设备能耗监测与优化控制策略

一、基于物联网的烟厂电气设备能耗监测系统构建

1.1 感知层设计

在烟厂电气设备上布置各种传感器，完成能耗参数采集：在变压器上布置电流传感器、电压传感器、温度传感器，实时监测变压器的输入输出电流、电压以及绕组、油温，计算出变压器的能耗；在电动机上布置电流传感器、转速传感器，监测电动机的运行电流、转速，根据电动机功率计算能耗；在照明设备上布置智能电表、光照度传感器，监测用电量和环境光照。

选择性能稳定的数据采集终端，把传感器所采集的数据加以汇集并做初步处理。数据采集终端具备多通道的数据采集接口，可以同时连接不同种类的传感器，而且可以对所采集到的数据执行滤波、校准之类的预处理操作，从而提升数据质量。采用具备高速数据处理能力和稳定通信接口的数据采集终端，把它同各种各样的传感器相连，做到对传感器数据的即时采集以及初步处理，保证数据的精确性和可靠性。

1.2 网络层搭建

按照烟厂的具体情况，挑选合适的通信网络来执行数据传输。车间内部设备比较密集的地方，采用工业以太网做有线通信，工业以太网有着传输速度快、稳定性能好、抵抗干扰能力强的优点，可以满足大量能耗数据实时传输的需求；对于那些布线困难或者移动性强的设备，用无线通信技术，如 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee 等。例如，Wi-Fi 适合于数据传输量大、对传输速度有较高要求的情况，蓝牙适用于短距离、低功耗的数据传输场合。

创建分层分布式的网络架构，保障数据传送的稳定可靠。网络架构包含设备接入层、汇聚层以及核心层：设备接入层要把数据收集终端纳入网络之中，汇聚层针对设备接入层的数据执行汇聚并予以转发，核心层达成同数据中心的快速联结，把采集得到的能耗数据传送到数据中心加以处理和保存。而且利用多余网络设计，如果主网络发生问题，备用网络会自动切换，从而保证数据传送不会中断。

1.3 应用层开发

开发基于物联网的烟厂电气设备能耗监测平台，此平台具有数据展现、剖析、查询等作用。在数据展现层面，用直观的图形来及时表明电气设备的能耗数据，例如绘制出能耗曲线、柱状图等，这样便于管理人员迅速了解设备能耗改变趋向；在数据分析层面，采用大数据分析技术，针对能耗数据展开深层次发掘，剖析设备能耗跟生产工艺、运作时长、环境要素这些东西的联系，找到耗能大的缘故；在数据查询中，支持依照时间、设备种类、车间等条件去查找，让管理人员可以轻松拿到想要的能耗数据。

为了让管理人员能够随时随地知晓电气设备能耗状况，开发出移动端应用程序。该移动端应用具有同能耗监测平台一样的基本功能，可以即时查看能耗数据、接收报警讯息、查阅历史数据等等。借助移动端应用，管理人员可以即刻得知设备能耗出现异常状况，并执行远程监督与管理。

二、基于物联网的烟厂电气设备优化控制策略

2.1 设备运行优化策略

根据电气设备的负载情况，进行智能控制。对于像电动机这种设备，采用变频调速技术，当设备负载小的时候，减慢电动机转速，降低能耗；当负载增加的时候，自动加快转速，满足生产需求。比如在烟厂的风机系统当中，按照生产过程中需要的风量大小，通过变频器来调节风机电动机的转速，让风机处于不同的工况之下都能够高效运转，相较于传统的恒速运行方式，能够大幅度降低能耗。而且要创建起设备负载同能耗之间的数学模型，经过对模型加以剖析并改良，从而进一步提升设备的运行效率。

针对电气设备的启停执行改良化经营，防止设备出现多余的运作。通过剖析生产流程以及设备运作规则，制订出恰当的设备启停时间表。就拿照明设备来说，按照车间的生产时段和自然光状况，自行决定照明设备的开启与关闭；而对于某些辅助设备，则在不会干扰到正常生产的情况下，合理地规划它们的启动与停止时间，从而缩减设备的运作时耗，削减能源消耗。另外借助物联网技术做到设备的远距离启停操作，提升设备经营的灵活度与便利程度。

2.2 能源调度优化策略

烟厂往往存在着多种能源供应，如电力、蒸汽等等。借助物联网技术来做到对多种能源展开即时监测并协同调度。创建起能源调度模型，全面考量能源价格、设备能耗、生产需求这些要素，改良能源分配方案。比如在电力价格低谷时段，加大电加热设备的使用强度，削减蒸汽消耗；当蒸汽供应足够而且价格比较低的时候，优先采用蒸汽执行生产，从而缩减电力成本。通过多种能源协同调度，达成能源的改良利用，削减烟厂的能源采购费用。

参与电力需求侧响应，根据电网的负荷情况以及电价政策，调整烟厂的用电负荷。当电网负荷高峰时，利用物联网能耗监测系统实时监测电气设备能耗，合理调整电气设备运行状态，降低用电负荷；当电网负荷低谷时，增加电气设备运行，充分利用低价电力。与电网公司签订需求侧响应协议，在电网需要时，减少非关键设备的运行或者调整生产计划，降低烟厂的用电负荷，同时获得相应的经济补偿，实现烟厂和电网的双赢。

2.3 节能管理优化策略

制定电气设备的能耗定额指标，利用物联网能耗监测系统对设备的实际能耗实施即时监测并加以比较。如果设备的能耗超出了定额指标，则立即发送警报信息，还要查明缘由，采取合理的节能举措。比如给每台变压器、电动机之类的设备赋予能耗定额，按时统计设备的能耗数据并予以剖析。针对能耗超标设备，安排技术人员去检查，找到能耗偏高的原因，像是设备老旧、运转参数不合适等等，再开展有针对性的改良工作以削减设备的能耗量。

建立节能考核制度，把电气设备能耗指标纳入部门和人员的绩效考核范围。对节能效果突出的部门和人员予以奖励，对未能达成节能目标的实施考核处罚。通过节能考核与奖励制度，改善员工的节能意识和积极性，营造全员参与节能的良好气氛。每月针对各个车间的电气设备能耗做统计排名，能耗最少的车间给予物质奖励并予以表彰，能耗超标的车间予以通报批评，责令其制订整改方案，按期完成节能目标。

结语：依靠物联网的能耗监测和改良控制策略有益于烟厂节能降耗，削减能源损耗和碳排放量，契合国家绿色发展理念以及节能减排政策的需求，可以改善环境品质，提升企业的社会形象及责任感，给企业的可持续发展营造优良的外部环境，有利于促使烟草业朝着绿色低碳方向发展。

参考文献：

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[2] 刘莹 . 基于自适应模糊算法的建筑电气设备节能控制方法 [J]. 电工技术 ,2023,(06): 7-9+12 .