2. 能源管理数据对象建模

能源管理数据库工程的第一步不是建表，而是把现场“看得见、摸得着”的能源对象抽象成可存储、可计算、可追溯的数据对象。电、水、气、热四类介质在物理量、采样方式、累积特性和计量层级上差异很大，如果直接套用同一张“测点表”，后期做能效分析、成本分摊和碳排核算时必然出现口径混乱。本节围绕“介质特征—测点分类—设备层级—编码—表结构映射”这条主线，说明如何把现场对象稳定地落到数据库里。

一、四类能源介质的数据特征差异

电是瞬时量与累积量并存的介质：电压、电流、有功功率是瞬时量，有功电能是累积量，且存在三相、正反向、峰平谷等维度。水、气多为体积或质量累积量，通常以脉冲、4-20mA 或 Modbus 寄存器输出，瞬时流量与累积流量需要区分。热则更复杂，热量等于流量与焓差的乘积，必须同时采集供回水温度、流量和压力，才能计算瞬时热功率与累积热量。

从数据库角度看，这些差异决定了三件事：一是量纲与单位必须显式存储，不能只靠字段名隐含；二是累积量要处理翻转与清零，脉冲计数达到上限会回绕，换表会归零；三是瞬时量要处理质量码，通信中断、超量程、人工置数必须可区分。下表给出四类介质的典型数据特征，作为建模时的对照依据。

二、测点分类：从“信号”到“语义”

现场一个 Modbus 寄存器或一个 OPC 项，只是“信号点”；而数据库里需要的是带语义的“测点”。建议把测点分为四类：模拟量测点（连续数值，如功率、流量）、累积量测点（单调递增或可回绕，如电能）、状态量测点（开关、运行/停止、报警）、计算量测点（由其他测点派生，如单位产品能耗、热效率）。分类的意义在于：不同类型对应不同的存储策略、质量码规则和聚合函数。

例如累积量在数据库中通常存“原始累积值 + 采集时间”，聚合时用相邻两点差值除以时间间隔得到区间用量；而模拟量直接存瞬时值，聚合时用平均值或最大值。若把两者混在一张表里用同一套聚合逻辑，就会出现“电能被平均”“功率被累加”的错误。

三、设备层级建模与 KKS/资产编码

能源对象天然具有层级：厂区→车间→产线→设备→部件。数据库建模时，推荐用“资产树 + 测点挂接”的方式，而不是把层级压平到测点表里。资产树节点保存层级关系、资产编码、介质类型和计量边界；测点通过外键挂到具体资产节点上。这样，任意层级的能耗汇总都可以通过递归查询或预计算路径实现。

编码方面，KKS 是电力行业常用的标识系统，按“工艺系统—设备—部件”分段编码，例如 10LAC10CT001 可表示某机组某系统的某台设备。资产编码则更贴近企业财务与运维口径，如 AST-EP-001-03。两者不必二选一：可以在资产表中同时保留 KKS 码和资产码，并建立映射，使运行数据既能按 KKS 定位，也能按资产口径出报表。

四、数据库表结构映射的落地要点

把上述对象落到关系库时，建议至少拆成四张核心表：asset（资产树，含 parent_id、kks、asset_code、medium）、point（测点，含 point_id、asset_id、point_type、unit、scale、翻转阈值）、ts_value（时序值，含 point_id、ts、value、quality）、energy_hourly（小时聚合，含 asset_id、medium、用量、成本）。asset 表用 parent_id 自关联表达层级，point 表通过 asset_id 挂接，ts_value 只存原始值，聚合表由定时任务从 ts_value 计算生成。

一个容易忽略的点是计量边界。同一台设备可能既有进线电表又有出线电表，若不在 asset 表上标注“计量方向”和“是否用于结算”，汇总时就会重复计算。建议在 asset 表增加 meter_role 字段，取值如 incoming、outgoing、sub_meter，并在聚合逻辑中按角色过滤。

五、一个可执行的最小建模示例

假设某车间有一台空压机，现场配置一块电表和一块气表。电表输出三相有功功率和正向有功电能，气表输出标况累积体积。建模过程如下：

1. 在 asset 表插入三层节点：车间（asset_id=101）、空压机（asset_id=102，kks=10LAC10CT001，asset_code=AST-EP-001）、空压机出线回路（asset_id=103，meter_role=sub_meter）。
2. 在 point 表插入测点：电表功率（point_type=AI，unit=kW）、电表电能（point_type=ACC，unit=kWh，翻转阈值=999999.9）、气表累积体积（point_type=ACC，unit=Nm³）。
3. ts_value 按 15 秒写入原始值，quality 字段区分正常、通信中断、超量程。
4. energy_hourly 每小时计算：电能用量 = 本小时末累积值 − 上小时末累积值；若检测到累积值下降且降幅接近满量程，则判定为翻转，按翻转补偿公式修正。

-- 小时聚合示例（伪SQL）
INSERT INTO energy_hourly(asset_id, medium, stat_hour, usage, unit)
SELECT p.asset_id, a.medium, date_trunc('hour', t.ts),
       max(t.value) - min(t.value) AS usage,
       p.unit
FROM ts_value t
JOIN point p ON p.point_id = t.point_id
JOIN asset a ON a.asset_id = p.asset_id
WHERE p.point_type = 'ACC'
  AND t.ts >= :hour_start AND t.ts < :hour_end
  AND t.quality = 0
GROUP BY p.asset_id, a.medium, date_trunc('hour', t.ts), p.unit;

执行后应检查：同一 asset_id 在同一小时是否只有一条记录；usage 是否为非负；若出现负值，优先排查翻转未补偿或换表未标记。只有这些口径稳定后，后续的能效对标、成本分摊和碳排核算才有可靠的数据基础。