建筑矿山设备工厂与 MyEMS 能源管理系统深度应用白皮书

一、建筑矿山设备工厂：全球矿业装备的技术革新引领者

1. 企业沿革与行业定位
   
   作为拥有百年工业基因的跨国集团，建筑矿山设备工厂起源于欧洲压缩空气技术领域，历经百年发展已成为全球采矿与基础设施技术解决方案的头部供应商。集团业务覆盖 150 余个国家，在矿山机械自动化、智能凿岩设备等领域拥有 300 余项核心专利，其电动铲运机系列产品占据全球地下采矿设备市场 28% 的份额（数据来源：2024 年全球矿业装备报告）。
2. 中国市场战略深耕

• 1993 年战略锚点：在南京经开区设立首个在华制造基地，引入瑞典原装凿岩设备生产线，填补国内露天采矿装备高端市场空白，当年实现国产凿岩机效率提升 40%。
• 2014 年总部迁移：将中国区管理中心从上海迁至南京，同步建立亚太研发中心，累计投入 5 亿元用于本土化技术改造，研发团队中中国工程师占比达 75%。
• 2022 年产能整合：完成日本横滨工厂全产业链转移，南京厂区形成年产 1.2 万台套矿山设备的规模，其中电动凿岩台车等产品通过中国煤炭科工集团认证，适配国内 90% 的矿山工况。

1. 产品技术矩阵与市场优势

二、MyEMS 开源能源管理系统：绿色制造的数字引擎

1. 系统架构与技术内核
   
   MyEMS 以 “云 - 边 - 端” 三层架构为核心，基于 ISO 50001 能源管理体系标准构建：

• 云端层：部署于阿里云 ECS 集群，采用 Spring Cloud 微服务架构，RDS 数据库支持亿级能耗数据存储，通过 Docker 容器实现分钟级弹性扩容。
• 边缘层：现场部署 4G 数据采集器（型号 ME-600），支持 Modbus RTU/ASCII、OPC UA 等协议，通过 RS485 接口接入 300 + 台套计量设备，数据采集频率达 1 秒 / 次。
• 终端层：覆盖厂区高低压配电柜（配置施耐德 Easergy P3 系列电表）、水表（宁波水表 NB-IoT 智能表）、燃气流量计等，实现全能源介质数字化感知。

1. 现场实施与硬件部署

• 电表改造：对车间 10kV 进线柜及 220V 末端设备加装 126 台智能电表，其中 Acrel ADL3000 系列电表支持四象限电能计量，精度达 0.5S 级。
• 采集器安装：在配电房采用 35mm 导轨式安装 4G 采集网关（见图 5），防水等级 IP54，内置双 SIM 卡冗余设计；水表箱内通过端子排实现 RS485 接口与水表的电气隔离（见图 7）。
• 网络传输：采用中国移动 5G 专网切片，数据通过 MQTT 协议加密传输，通信延迟≤50ms，丢包率＜0.1%。

1. 软件功能与可视化界面

• 空间管理模块：基于厂区 BIM 模型，划分 12 个能耗管控区域（如机加工车间、热处理工段等），支持三维可视化能耗穿透式查询（见图 8）。
• 能流图分析：实时展示 “电网 - 变压器 - 车间设备” 三级能流路径，标注各环节能效损耗点，帮助工程师定位空压机系统等 20% 的能量转换损失（见图 14）。
• AI 优化引擎：内置遗传算法优化模块，对中央空调系统实现冷冻水温度动态调节，夏季可使 COP 值提升 1.8 倍。
  
  三、项目实施成果：从数据透明到价值创造

1. 能源管理体系建设

• 助力企业通过 ISO 50001:2018 认证，成为江苏省首批 “智能工厂能源管理标杆企业”，能源方针文件通过区块链存证，审计效率提升 60%。

1. 实时能效优化成效

• 分时用电管理：通过峰谷电价策略（峰段 1.2 元 /kWh→谷段 0.35 元 /kWh），调整热处理炉生产时段，2024 年 Q2 需量电费减少 28 万元，同比下降 35%。
• 多能源协同：整合厂区 2MW 光伏电站与 500kWh 储能系统，通过 MyEMS 调度策略，弃光率从 15% 降至 3.2%，绿电占比提升至 22%。
• 碳排放管控：系统自动按 IPCC 2019 指南核算范围 1-3 碳排放，2024 年上半年单位产品碳排放强度下降 12.7%，提前完成年度双控目标。

1. 设备健康管理创新

• 对 3 台主空压机实施振动监测（部署 PCB 352C65 传感器），通过 STFT 时频分析发现轴承故障预警，避免非计划停机 4 次，减少损失 15 万元。
  
  四、未来规划：迈向零碳智造

1. 能效提升工程

• 部署 LSTM 神经网络模型，对切削机床实施 “负载 - 能耗” 预测控制，目标降低单台设备能耗 18%，年节省电费 56 万元。
• 开发设备能效数字孪生，通过 Unity 3D 构建关键设备虚拟模型，实现能耗异常的 3D 可视化预警。

1. 微电网升级计划
   
   2025 年 Q4 完成 10MW 光伏 + 2MWh 液流电池储能系统集成，通过 MyEMS 优化调度，目标实现：
   
   峰荷时段电网购电量下降 40%
   
   能源自给率提升至 35%
   
   参与江苏省虚拟电厂调峰，年收益超 80 万元
2. 行业生态赋能
   
   开放 MyEMS API 接口，联合南京工业大学建立 “矿山装备能效云平台”，计划 2026 年实现长三角地区 50 家矿山企业的能耗数据互联，推动行业能效对标。
   
   结语
   
   该项目通过 “高端制造 + 能源互联网” 的深度融合，不仅为建筑矿山设备工厂打造了从数据采集到智能决策的全闭环能源管理体系，更以开源技术架构为制造业低碳转型提供了可复制的解决方案。随着 AI 算法与数字孪生技术的持续迭代，其在设备健康预警、碳资产优化等领域的潜力将进一步释放，引领矿山装备行业向绿色智能制造加速迈进。