本論文聚焦于生物制藥行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型與能效管理的協(xié)同發(fā)展，深入探討安科瑞能效管理系統(tǒng)（AcrelEMS-BP）在生物制藥企業(yè)中的應(yīng)用。通過分析該系統(tǒng)的核心功能模塊及其與生物制藥生產(chǎn)運營的深度結(jié)合，揭示其在提升能源效率、保障生產(chǎn)安全、優(yōu)化運維管理等方面的顯著優(yōu)勢。研究結(jié)果表明，安科瑞能效管理系統(tǒng)通過實時監(jiān)測、智能調(diào)控和數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策支持，有效解決了生物制藥行業(yè)高能耗、高風險的痛點，為行業(yè)實現(xiàn) “雙碳” 目標提供了技術(shù)支撐和實踐參考。
生物制藥智能化；安科瑞能效管理系統(tǒng)；智能控制；節(jié)能降耗；生產(chǎn)安全

1. 前景概述

1.1 研究背景

在 “碳達峰、碳中和” 國家戰(zhàn)略推動下，生物制藥行業(yè)作為國民經(jīng)濟的重要組成部分，面臨著節(jié)能減排與智能化升級的雙重挑戰(zhàn)。生物制藥生產(chǎn)具有高能耗、工藝復(fù)雜、環(huán)境敏感等特點，傳統(tǒng)能源管理方式難以滿足精細化、智能化的需求。安科瑞能效管理系統(tǒng)（AcrelEMS-BP）通過整合電力監(jiān)控、電氣安全、能耗分析等功能，為生物制藥企業(yè)提供了一套完整的能源管理解決方案，助力行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1.2 研究目的與問題

本研究旨在探討安科瑞能效管理系統(tǒng)在生物制藥智能化中的應(yīng)用模式，分析其核心功能模塊如何解決行業(yè)痛點，如能源浪費、供電不穩(wěn)定、安全隱患等。通過案例分析和技術(shù)解析，驗證該系統(tǒng)在提升能效、保障生產(chǎn)連續(xù)性、降低運營成本方面的有效性。

1.3 研究意義

生物制藥行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型需要高效的能源管理支撐。安科瑞能效管理系統(tǒng)通過數(shù)字化手段優(yōu)化能源配置，降低碳排放，同時保障生產(chǎn)環(huán)境的穩(wěn)定性。本研究為行業(yè)提供了可復(fù)制的技術(shù)路徑，對推動生物制藥企業(yè)綠色化、智能化發(fā)展具有重要的理論和實踐意義。

2. 生物制藥智能化概述

2.1 生物制藥行業(yè)發(fā)展趨勢

生物制藥作為高技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展趨勢呈現(xiàn)以下特點：

·智能化生產(chǎn)：通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)流程的自動化與智能化。

·綠色化轉(zhuǎn)型：響應(yīng) “雙碳” 政策，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低單位產(chǎn)品能耗。

·安全化升級：強化生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控，保障藥品質(zhì)量和設(shè)備安全。

2.2 生物制藥智能化的定義與特點

生物制藥智能化是通過信息技術(shù)與生產(chǎn)工藝的深度融合，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的精準控制、能源的高效利用和風險的實時預(yù)警。其特點包括：

·高集成性：整合生產(chǎn)設(shè)備、能源系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控等多維度數(shù)據(jù)。

·高可靠性：采用冗余設(shè)計和實時監(jiān)測，確保生產(chǎn)連續(xù)性。

·高適應(yīng)性：靈活調(diào)整能源策略以適應(yīng)不同生產(chǎn)階段的需求。

2.3 電氣系統(tǒng)在生物制藥智能化中的作用

電氣系統(tǒng)是生物制藥智能化的核心支撐：

·穩(wěn)定供電保障：確保生產(chǎn)設(shè)備（如發(fā)酵罐、離心機）的持續(xù)運行。

·能源優(yōu)化管理：通過智能調(diào)控降低能耗成本。

·安全風險防控：實時監(jiān)測電氣火災(zāi)、漏電等隱患，保障生產(chǎn)安全。

3. 安科瑞能效管理系統(tǒng)的原理與構(gòu)造

3.1 系統(tǒng)工作原理

安科瑞能效管理系統(tǒng)通過 “云 - 管 - 邊 - 端” 架構(gòu)實現(xiàn)能源全流程管理：

·數(shù)據(jù)采集：利用智能儀表、傳感器實時獲取電力、能耗、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

·邊緣計算：對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理和本地分析，實現(xiàn)快速響應(yīng)。

·云端應(yīng)用：通過能效管理平臺提供可視化、報警、優(yōu)化建議等功能。

3.2 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由以下核心模塊組成：

1.變電站綜合自動化：實時監(jiān)控高低壓配電系統(tǒng)，支持遙控、遙測、遙信功能。

2.電氣安全監(jiān)測：包括漏電監(jiān)測、接點測溫、電氣火災(zāi)預(yù)警等。

3.能耗分析與優(yōu)化：建立三級計量體系，分析能源流向，優(yōu)化負載分配。

4.設(shè)備運維管理：通過工單系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備巡檢、保養(yǎng)、故障處理的閉環(huán)管理。

3.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

·多協(xié)議兼容：支持 Modbus、IEC 104 等協(xié)議，適配不同廠商設(shè)備。

·智能算法：基于大數(shù)據(jù)分析預(yù)測能源需求，優(yōu)化調(diào)度策略。

·安全加密：采用國密算法保障數(shù)據(jù)傳輸與存儲安全。

4. 安科瑞能效管理系統(tǒng)在生物制藥中的應(yīng)用

4.1 提升供電可靠性

·實時監(jiān)測與預(yù)警：通過變電站綜合自動化模塊，實時監(jiān)測變壓器、UPS 等關(guān)鍵設(shè)備的運行狀態(tài)，對電壓暫降、諧波畸變等電能質(zhì)量問題進行預(yù)警。

·故障快速響應(yīng)：故障錄波和事件順序記錄功能幫助快速定位故障原因，縮短恢復(fù)時間。

4.2 節(jié)能降耗優(yōu)化

·三級計量體系：廠級、車間級、設(shè)備級的能源計量，精準追蹤能耗數(shù)據(jù)。

·智能照明控制：根據(jù)生產(chǎn)區(qū)域的實際需求，動態(tài)調(diào)節(jié)照明強度，降低非必要能耗。

·負荷調(diào)節(jié)：通過分析工藝能耗數(shù)據(jù)，優(yōu)化空壓機、制冷主機等設(shè)備的運行模式。

4.3 保障用能安全

·電氣火災(zāi)監(jiān)測：實時監(jiān)測配電回路的漏電電流和線纜溫度，預(yù)防火災(zāi)隱患。

·消防設(shè)備電源監(jiān)控：確保火災(zāi)發(fā)生時消防設(shè)備正常運行。

·環(huán)境監(jiān)測聯(lián)動：結(jié)合溫濕度、粉塵濃度等環(huán)境數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)整通風、空調(diào)系統(tǒng)。

4.4 優(yōu)化運維管理

·設(shè)備全生命周期管理：建立設(shè)備檔案，自動推送保養(yǎng)提醒，延長設(shè)備壽命。

·工單系統(tǒng)：實現(xiàn)巡檢、維修任務(wù)的數(shù)字化管理，提升運維效率。

·專家報告：定期生成能耗分析報告，提供節(jié)能改造建議。

5. 安科瑞能效管理系統(tǒng)的核心功能模塊

5.1 變電站綜合自動化系統(tǒng)

架構(gòu)組成

·硬件層：包含 AM 系列微機保護測控裝置、APView500 電能質(zhì)量監(jiān)測裝置、ANet 系列邊緣計算網(wǎng)關(guān)、智能儀表（如 APM/DTSD/ADW 系列）等。

·通信層：采用 RS485、Modbus TCP/IP、IEC 104 等協(xié)議，通過光纖或無線傳輸數(shù)據(jù)。

·軟件層：集成于 AcrelEMS-BP 平臺，提供實時監(jiān)控、故障錄波、電能質(zhì)量分析等功能。

具體產(chǎn)品組成

AM 系列微機保護測控裝置：用于 35kV 及以下電壓等級的進線、饋線、變壓器等設(shè)備的保護與測控。

AM5

APView500 電能質(zhì)量監(jiān)測裝置：實時監(jiān)測電壓偏差、諧波、閃變等電能質(zhì)量指標。

APView500

ANet-2E8S1 通信管理機：實現(xiàn)多協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)上傳。

ANet-2E8S1

智能儀表：安裝于配電回路，采集電流、電壓、有功 / 無功功率等數(shù)據(jù)。

接入環(huán)節(jié)與部門

·生產(chǎn)環(huán)節(jié)：配電系統(tǒng)、自備電站（如柴油發(fā)電機）、UPS 系統(tǒng)。

·部門：動力車間、生產(chǎn)車間、潔凈室、研發(fā)中心。

價值體現(xiàn)

·提升供電可靠性：通過實時監(jiān)控與故障快速響應(yīng)，減少因電力波動導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷。

·優(yōu)化電能質(zhì)量：針對生物制藥設(shè)備（如離心機、發(fā)酵罐）對電能質(zhì)量敏感的特點，提供諧波治理與無功補償。

·支持雙電源切換：保障關(guān)鍵負荷（如潔凈空調(diào)、工藝冷卻水系統(tǒng)）的持續(xù)供電。

5.2 電氣安全監(jiān)測系統(tǒng)

架構(gòu)組成

·感知層：包括 ARCM 系列電氣火災(zāi)探測器、ASCP 電氣防火限流式保護器、ARTM 系列無線測溫裝置、AAFD-40 故障電弧探測器等。

·傳輸層：通過 Lora、4G 或有線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至邊緣計算網(wǎng)關(guān)。

·應(yīng)用層：集成于平臺的電氣安全模塊，提供報警、聯(lián)動控制等功能。

具體產(chǎn)品組成

ARCM300-Z 電氣火災(zāi)探測器：監(jiān)測剩余電流與線纜溫度。

ARCM300-Z

ASCP200 電氣防火限流式保護器：微秒級限流保護，防止短路引發(fā)火災(zāi)。

ASCP200

ARTM-Pn 無線測溫裝置：監(jiān)測開關(guān)柜接點、變壓器繞組等溫度。

ARTM-Pn

AAFD-40 故障電弧探測器：檢測照明插座回路的微弱電弧。

AAFD-40

接入環(huán)節(jié)與部門

·生產(chǎn)環(huán)節(jié)：潔凈車間配電回路、倉庫照明系統(tǒng)、實驗室設(shè)備。

·部門：生產(chǎn)車間、倉庫、質(zhì)檢中心、研發(fā)實驗室。

價值體現(xiàn)

·預(yù)防電氣火災(zāi)：對絕緣老化、過載等隱患實時預(yù)警，降低火災(zāi)風險。

·保障消防設(shè)備運行：監(jiān)控消防設(shè)備電源狀態(tài)，確保火災(zāi)時設(shè)備可用。

·延長設(shè)備壽命：通過接點測溫避免因接觸不良導(dǎo)致的設(shè)備損壞。

5.3 能耗分析與優(yōu)化系統(tǒng)

架構(gòu)組成

·數(shù)據(jù)采集層：三級計量儀表（廠級、車間級、設(shè)備級），如 ADW300 無線測溫電表。

·分析層：基于平臺的能耗分析模塊，支持能源流向圖、對標分析等功能。

·執(zhí)行層：聯(lián)動智能照明、變頻器等設(shè)備實現(xiàn)節(jié)能調(diào)控。

具體產(chǎn)品組成

ADW300 無線測溫電表：支持免布線安裝，采集重點設(shè)備能耗。

ADW300

智能照明控制器：支持單控、區(qū)域控制、場景模式。

ANAPF有源濾波器：治理諧波，提高電能利用率。

ANAPF

接入環(huán)節(jié)與部門

·生產(chǎn)環(huán)節(jié)：空壓機、制冷主機、工藝冷卻水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)。

·部門：動力車間、生產(chǎn)車間、潔凈室、辦公樓。

價值體現(xiàn)

·降低能耗成本：通過優(yōu)化設(shè)備運行與照明控制，能耗降低 15%-20%。

·支持碳核查：提供準確的能源消耗數(shù)據(jù)，滿足碳排放報告要求。

·工藝能耗優(yōu)化：針對發(fā)酵、純化等工藝段進行能耗分析，優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)。

5.4 設(shè)備運維管理系統(tǒng)

架構(gòu)組成

·設(shè)備層：安裝二維碼標簽的關(guān)鍵設(shè)備（如離心機、凍干機）。

·管理平臺：集成設(shè)備檔案、巡檢計劃、工單系統(tǒng)等模塊。

·移動端：通過 APP 實現(xiàn)運維任務(wù)派發(fā)與結(jié)果反饋。

具體產(chǎn)品組成

·設(shè)備二維碼標簽：綁定設(shè)備信息，支持手機掃碼查看。

·運維管理軟件：提供設(shè)備保養(yǎng)提醒、故障報修、維修記錄追蹤。

接入環(huán)節(jié)與部門

·生產(chǎn)環(huán)節(jié)：關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備、公用工程設(shè)備（如鍋爐、空壓機）。

·部門：設(shè)備管理部、生產(chǎn)車間、維修班組。

價值體現(xiàn)

·減少停機時間：通過預(yù)防性維護，設(shè)備故障率降低 30%。

·提升運維效率：工單系統(tǒng)實現(xiàn)任務(wù)閉環(huán)管理，響應(yīng)時間縮短 50%。

·延長設(shè)備壽命：根據(jù)運行數(shù)據(jù)優(yōu)化維護計劃，設(shè)備壽命延長 20%。

5.5 智能照明控制系統(tǒng)

架構(gòu)組成

·控制層：ALIBUS 智能照明模塊，支持 RS485 總線通信。

·執(zhí)行層：智能燈具、調(diào)光驅(qū)動器、傳感器（如人體感應(yīng)、光照強度傳感器）。

·管理平臺：與 AcrelEMS-BP 集成，實現(xiàn)場景模式、定時控制。

具體產(chǎn)品組成

ALIBUS 開關(guān)驅(qū)動器：支持過零觸發(fā)，保護燈具壽命。

ASL210-S4.5

智能調(diào)光模塊：實現(xiàn) 0%-100% 無級調(diào)光。

ASL220-SD4.16

傳感器：人體感應(yīng)、光照強度傳感器，自動調(diào)節(jié)照明。

ASL200-PM-S

接入環(huán)節(jié)與部門

·生產(chǎn)環(huán)節(jié)：潔凈車間、倉庫、辦公區(qū)域、實驗室。

·部門：生產(chǎn)車間、倉庫、行政部門。

價值體現(xiàn)

·節(jié)能 30%-50%：根據(jù)人員活動與自然光強度動態(tài)調(diào)節(jié)照明。

·提升舒適性：支持場景模式（如生產(chǎn)模式、清潔模式），改善工作環(huán)境。

·延長燈具壽命：通過軟啟動和調(diào)光減少沖擊，燈具壽命延長 40%。

5.6 分布式光伏監(jiān)測系統(tǒng)

架構(gòu)組成

·光伏電站層：逆變器、光伏組件、匯流箱。

·監(jiān)測層：通過 ANet 網(wǎng)關(guān)采集逆變器數(shù)據(jù)（如發(fā)電量、效率）。

·平臺層：實時顯示光伏電站運行狀態(tài)與收益分析。

具體產(chǎn)品組成

·固德威 GW20K-DT 逆變器：實現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換與 MPPT 追蹤。

·ANet-2E851 網(wǎng)關(guān)：采集并上傳光伏電站數(shù)據(jù)。

接入環(huán)節(jié)與部門

·生產(chǎn)環(huán)節(jié)：廠區(qū)屋頂光伏電站、儲能系統(tǒng)。

·部門：能源管理部、財務(wù)部門。

價值體現(xiàn)

·降低能源成本：利用可再生能源，減少外購電支出。

·碳減排貢獻：光伏收益與碳減排量可視化，支持綠色工廠認證。

5.7 預(yù)付費與充電樁管理系統(tǒng)

架構(gòu)組成

·充電設(shè)施層：交流 / 直流充電樁、電瓶車充電柜。

·管理平臺：支持充電預(yù)約、費用結(jié)算、故障報警。

·支付接口：集成微信、支付寶等支付方式。

具體產(chǎn)品組成

·ACREL 充電樁：支持智能計費與遠程監(jiān)控。

·預(yù)付費云平臺：實現(xiàn)廠區(qū)宿舍水電管理與充電樁收費。

接入環(huán)節(jié)與部門

·生產(chǎn)環(huán)節(jié)：廠區(qū)停車場、職工宿舍。

·部門：后勤保障部、財務(wù)部。

價值體現(xiàn)

·便捷能源管理：職工宿舍水電預(yù)付費，減少欠費糾紛。

·支持新能源車：為員工提供充電便利，促進綠色出行。

安科瑞能效管理系統(tǒng)通過模塊化設(shè)計，將變電站綜合自動化、電氣安全、能耗分析等功能深度融入生物制藥企業(yè)的生產(chǎn)運營中。每個模塊通過特定產(chǎn)品組合，接入關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)供電可靠性提升、能耗優(yōu)化、安全保障等價值，助力企業(yè)實現(xiàn)智能化與綠色化轉(zhuǎn)型。

6. 安科瑞能效管理系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢

6.1 系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)勢

·分布式部署：支持跨廠區(qū)、多分支機構(gòu)的統(tǒng)一管理。

·模塊化擴展：可根據(jù)企業(yè)需求靈活添加光伏監(jiān)測、充電樁管理等功能。

6.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動決策

·可視化看板：直觀展示能耗數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)，支持自定義報表。

·AI 預(yù)測：基于歷史數(shù)據(jù)預(yù)測能源需求，優(yōu)化購電策略。

6.3 合規(guī)性與兼容性

·符合行業(yè)標準：遵循 GMP、GB 50457 等生物制藥相關(guān)規(guī)范。

·開放接口：支持與 ERP、MES 系統(tǒng)對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。

7. 案例分析

以某生物制藥企業(yè)為例，部署安科瑞能效管理系統(tǒng)后：

·能耗降低 15%：通過優(yōu)化設(shè)備運行和照明控制，年節(jié)省電費超百萬元。

·故障響應(yīng)時間縮短 60%：實時監(jiān)測與預(yù)警功能減少非計劃停機。

·碳排放減少 20%：能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能效提升助力企業(yè)達成碳減排目標。

8. 結(jié)束語

安科瑞能效管理系統(tǒng)通過智能化、數(shù)字化手段，有效解決了生物制藥行業(yè)的能源管理難題。其核心功能模塊與生產(chǎn)運營的深度融合，顯著提升了能效、安全性和運維效率。未來研究可進一步探索該系統(tǒng)與新能源（如光伏、儲能）的協(xié)同應(yīng)用，以及 AI 技術(shù)在能耗預(yù)測和優(yōu)化中的深度應(yīng)用，為生物制藥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供更全面的支持。

審核編輯 黃宇