基于网关与云平台的工厂车间能耗数据采集解决方案

一、方案背景

随着制造业能源成本攀升及“双碳”目标的推进，工厂亟需通过数字化手段实现能耗精细化管理。传统人工抄表或孤立监控系统存在数据分散、分析滞后、响应慢等痛点。

本方案通过御控工业网关+云平台的架构，实现车间能耗数据的全流程实时采集、智能分析与优化控制，助力企业降本增效。

二、系统架构

1. 数据采集层（感知层）

御控工业智能网关实现采集：  

电表：实时监测设备电流、电压、功率、电能等参数，支持三相电与单相电采集。  

环境传感器：监测温湿度、光照强度（对照明能耗分析）、压缩空气流量等。  

设备控制器对接：通过PLC或变频器直接读取设备运行状态（启停、负载率等）。  

多协议兼容  

御控工业智能网关支持Modbus RTU/TCP、Profibus等工业协议，兼容西门子、三菱等主流品牌设备。  

2. 网络传输层（网关层）

御控工业智能网关核心功能：  

协议转换：将设备层协议（如Modbus）统一转换为MQTT/HTTP等云平台协议。  

边缘计算：本地预处理数据（滤波、异常值剔除、数据压缩），减少云端带宽压力。  

断点续传：网络中断时缓存数据，恢复后自动补传，保障数据完整性。  

安全加密：支持TLS/SSL加密传输，防止数据泄露或篡改。  

组网方式  

  有线：工业以太网（适用于高稳定性产线）。  

  无线：4G（移动设备或分散区域）、LoRa（低功耗广域覆盖）。  

3. 御控工业云平台层（数据管理与分析）

数据存储  

  时序数据库：存储高频能耗数据（秒级/分钟级）。  

  关系型数据库：存储设备元数据、报警记录等。  

核心功能模块  

  实时监控大屏：展示车间总能耗、单台设备能效、峰谷电占比等。  

  能耗分析引擎：  

    分时段统计（班次、日、月对比）。  

    能效对标（同类型设备能耗差异分析）。  

    碳排放计算（根据能耗数据自动换算）。  

    智能告警：设定阈值（如单机功率超限），触发短信/邮件通知。  

    AI预测优化：基于历史数据预测未来能耗趋势，推荐节能策略（如调整空压机启停时间）。  

4. 应用层（用户终端）

御控Web/移动端：管理人员可随时查看报表、接收报警。  

API接口：与MES、ERP系统对接，关联生产计划与能耗数据（如单位产品能耗分析）。  

三、实施步骤

1. 现场调研与规划  

   确定监测设备清单（如注塑机、空压机、照明系统）。  

   网关部署点位（覆盖所有关键能耗节点）。  

2. 硬件部署  

   部署御控工业网关，配置网络（有线/无线）与协议转换规则。  

3. 御控云平台配置  

   创建设备数字孪生模型，绑定物理设备与数据标签。  

   配置数据分析规则（如峰谷电价时段能耗统计）。  

4. 系统联调与优化  

   验证数据采集完整性（如对比御控网关本地日志与云端数据）。  

   优化边缘计算算法（如动态调整数据采样频率）。  

5. 培训与交付  

   培训用户使用云平台查看报表、设置告警策略。  

   提供API文档，支持后续与第三方系统集成。  

四、技术优势

高兼容性：御控网关支持多协议，避免老旧设备改造。  

低延迟：御控网关边缘计算实现本地快速响应（如过载保护）。  

弹性扩展：御控云平台可按需扩容，支持未来新增车间或设备接入。  

成本节约：无线组网减少布线成本，精准控能降低电费支出。  

五、应用价值

节能降耗：御控网关通过异常能耗定位，降低车间能耗。  

精细管理：实现“设备-产线-车间”多层级能效评估。  

合规支持：自动生成能源报告，满足政策要求。  

六、典型案例

某汽车零部件工厂实施本方案后：  

通过御控云平台分析发现注塑机待机功耗占比达15%，优化启停策略后年节省电费超20万元。  

实时报警功能及时识别空压机管道泄漏，减少能源浪费约18%。  

七、总结

通过御控工业网关+御控云平台的架构，工厂可快速构建覆盖全车间的能耗监测网络，实现从“粗放用电”到“智慧节能”的转型，为绿色制造与可持续发展提供数据支撑。