单元一：设计模型


解决方案专家需要首先根据业务需求，设计资产模型、测点的映射关系和数据流，确保数据结构支持监控和分析需求。

任务 1：设计资产模型


通过 需求分析 - 资产层级结构 可知，共有 5 种类型的资产，可先确定需要建 5 个模型。

其中只有电表和水表会直接上送数据，其余资产数据均这些数据计算得来。因此需要为工厂、产线和工艺设备模型的测点配置计算公式，将电表和水表的数据转换成各层级的数据。EnOS 中，这类计算公式称为 特性规则。

另外，电表和水表用于监控各节点的数据，可视为这一节点的组件。在 EnOS 中，这类设备可开放为 组件，方便多次复用和统一维护。


在 EnOS 模型管理中准备以下 5 个模型：

模型名称

属性

测点

用途

工厂

  • 编码（code）：工厂唯一标识，字符串
    - 名称（name）：工厂名称，字符串

  • 总电量（total_energy）：总电表的日累计净电量，单位 kWh，测点类型 AI，数据类型 float
    - 实时功率（total_power）：总电表的瞬时功率，单位 kW，测点类型 AI，数据类型 float
    - 总用水量（total_flow）：总水表的日累计用水量，单位 m³，测点类型 AI，数据类型 float
    - 实时用水量（total_instantaneous_flow）：总水表的瞬时流量，单位 m³/h，测点类型 AI，数据类型 float

作为资产树的顶层节点，汇总整个工厂的能源和水资源消耗数据，数据通过总电表和总水表统计而得，用于全局能源和水资源管理。

产线

  • 编码（code）：产线唯一标识，字符串
    - 名称（name）：产线名称，字符串

  • 总电量（total_energy）：产线级电表日累计净电量，单位 kWh，测点类型 AI，数据类型 float
    - 实时功率（total_power）：产线级电表瞬时功率，单位 kW，测点类型 AI，数据类型 float
    - 总用水量（total_flow）：产线级水表日累计用水量，单位 m³，测点类型 AI，数据类型 float
    - 实时用水量（total_instantaneous_flow）：产线级水表瞬时流量，单位 m³/h，测点类型 AI，数据类型 float

分析产线的能源和水资源消耗效率，用于产线性能评估和节能节水改进。

工艺设备

  • 编码（code）：工艺设备的唯一标识，字符串
    - 名称（name）：设备名称，字符串
    - 类型（type）：工艺类型，如切割或焊接，字符串
    - 设备型号（model）：设备型号，字符串

  • 总电量（total_energy）：设备级电表日累计净电量，单位 kWh，测点类型 AI，数据类型 float
    - 实时功率（total_power）：设备级电表瞬时功率，单位 kW，测点类型 AI，数据类型 float
    - 总用水量（total_flow）：设备级水表日累计用水量，单位 m³，测点类型 AI，数据类型 float
    - 实时用水量（total_instantaneous_flow）：设备级水表瞬时流量，单位 m³/h，测点类型 AI，数据类型 float

监控单个设备的能源和水资源消耗，用于设备维护和能效分析。

电表

  • 编码（code）：电表的唯一标识，字符串
    - 名称（name）：电表名称，字符串
    - 电表最大表读数（electric_max_reading）：电表最大读数值，浮点数
    - 电表最大斜率（electric_max_slope）：电表最大变化率，浮点数
    - CT/PT 变比（ct_pt_ratio）：电流/电压互感器变比，浮点数

  • 正向有功读数（forward_active_energy）：日累计电量，单位 kWh，测点类型 PI，数据类型 float
    - 功率（power）：瞬时功率，单位 kW，测点类型 AI，数据类型 float

采集和记录电能消耗数据，支持电量和功率监控，超出最大读数或斜率时触发告警，用于数据校验和异常检测。

水表

  • 水表最大表读数（water_max_reading）：水表最大读数值，浮点数
    - 水表最大斜率（water_max_slope）：水表最大变化率，浮点数

  • 累计流量（cumulative_flow）：日累计用水量，单位 m³，测点类型 PI，数据类型 float
    - 瞬时流量（instantaneous_flow）：瞬时用水量，单位 m³/h，测点类型 AI，数据类型 float

采集和记录水资源消耗数据，支持累计和瞬时流量监控，超出最大读数或斜率时触发告警，用于水资源管理和异常检测。

任务 2：设计映射关系


基于 需求分析 - 资产层级结构，需在上述模型中为测点配置特性规则，定义各层级资产测点的计算公式。

假设与前提


  • 原始数据：

    • 电表：forward_active_energy（kWh，累积电量，PI 类型），power（kW，瞬时功率，AI 类型），每 1 分钟采样。

    • 水表：cumulative_flow（m³，累积流量，PI 类型），instantaneous_flow（m³/h，瞬时流量，AI 类型），每 1 分钟采样。

  • 时间窗口：5 分钟窗口。

  • 模型层级：每一层资产（如工厂的 total_energy）等同于同一层级的组件测点（如工厂级电表的 forward_active_energy）。

特性规则


工厂模型

测点

表达式

total_energy (kWh)

="meter_e.forward_active_energy"

total_power (kW)

="meter_e.power"

total_flow (m³)

="meter_w.cumulative_flow"

total_instantaneous_flow (m³/h)

="meter_w.instantaneous_flow")

产线模型

测点

表达式

line_energy (kWh)

="meter_e.forward_active_energy"

line_power (kW)

="meter_e.power"

line_flow (m³)

="meter_w.cumulative_flow"

line_instantaneous_flow (m³/h)

="meter_w.instantaneous_flow"

工艺设备模型

测点

表达式

equip_energy (kWh)

="meter_e.forward_active_energy"

equip_power (kW)

="meter_e.power"

equip_flow (m³)

="meter_w.cumulative_flow"

equip_instantaneous_flow (m³/h)

="meter_w.instantaneous_flow"

电表：meter_e

测点

表达式

forward_active_energy (kWh)

SUM(CASE WHEN timestamp = MAX(timestamp) THEN "meter_e.forward_active_energy" WHEN timestamp = MIN(timestamp) THEN -"meter_e.forward_active_energy" ELSE 0 END)

power (kW)

AVG("meter_e.power")

水表：meter_w

测点

表达式

cumulative_flow (m³)

SUM(CASE WHEN timestamp = MAX(timestamp) THEN "meter_w.cumulative_flow" WHEN timestamp = MIN(timestamp) THEN -"meter_w.cumulative_flow" ELSE 0 END)

instantaneous_flow (m³/h)

AVG("meter_w.instantaneous_flow")

任务 3：设计数据流


  • 设备接入：电表和水表通过 MQTT 协议接入 EnOS 设备连接与管理。

  • 数据存储：测点数据存储至时序数据库（TSDB），1 分钟采样。

  • 数据处理：通过特性规则计算电量、功率和流量，聚合至逻辑资产（如工厂总用电量）。

  • 数据展示：通过数字孪生可视化展示 TSDB 数据，通过统一监测构建资产数据查询页面。


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