關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng) 能耗 實時監(jiān)測
0引言
能源是人類社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),能源消耗水平與環(huán)境、生態(tài)和**氣候變化等息息相關(guān)。隨著節(jié)能工作向系統(tǒng)化、精細(xì)化、信息化方向發(fā)展,節(jié)能領(lǐng)域運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段深挖、細(xì)挖節(jié)能潛力成為必然趨勢。針對**技術(shù)開展了能耗監(jiān)測和能源管理系統(tǒng)的研究、應(yīng)用的探索。通過對已有能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究,企業(yè)級能耗監(jiān)測系統(tǒng)是基礎(chǔ),其關(guān)鍵是能耗監(jiān)測終端的功能和性能實現(xiàn); 平臺級能耗監(jiān)測系統(tǒng)是支撐,其關(guān)鍵是如何為企業(yè)、節(jié)能主管部門等提供服務(wù)的支撐,實現(xiàn)資源共享和可持續(xù)、標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)體系建設(shè)。
基于此,本文提出基于物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)測平臺總體方案,并針對企業(yè)級、平臺級的軟硬件進(jìn)行設(shè)計、研發(fā),并在化工企業(yè)能耗管理方面進(jìn)行了實踐應(yīng)用,探索我國行業(yè)節(jié)能降耗的信息化支撐。
1平臺總體方案
基于物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)測平臺總體方案架構(gòu),該方案從采集層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層等層面,對實現(xiàn)能耗監(jiān)測的技術(shù)和方案進(jìn)行分析,為下步開展具體的軟硬件設(shè)計和研發(fā)打下基礎(chǔ)。
(1) 層。采集層與物理層直接通訊,主要基于部署在企業(yè)端的用能單位能耗采集端設(shè)備實現(xiàn)對能源消耗數(shù)據(jù)的采集、對能源計量器具的識別和動態(tài)管理。
目前,能耗數(shù)據(jù)的采集主要基于三種方式實現(xiàn):一是通過傳感器、數(shù)據(jù)采集器等設(shè)備實現(xiàn)現(xiàn)場級數(shù)據(jù)采集,支持多種不同協(xié)議的能源計量傳感器,可同時對電表、水表、燃?xì)獗淼榷喾N智能儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集; 二是通過與 PLC、DCS、OPC 服務(wù)器等管理系統(tǒng)對接實現(xiàn)控制級數(shù)據(jù)采集; 三是部分無法通過在線采集方式獲取的能耗數(shù)據(jù),通過手工填報方式采集。為減少平臺端數(shù)據(jù)處理的壓力,采集的數(shù)據(jù)經(jīng)拆分、清洗,將來自不同儀表、不同傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成平臺可以識別的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議數(shù)據(jù),經(jīng)過解析和校驗,進(jìn)行歸一化處理,傳輸至平臺端。
(2) 網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層主要包括互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)有線或無線網(wǎng)絡(luò)、端系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)庫等。采集層的能源消耗數(shù)據(jù)采集以后,在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行初步解析、校驗和存儲,并隨時準(zhǔn)備上傳數(shù)據(jù)層。網(wǎng)絡(luò)層作為采集層和數(shù)據(jù)層的中間層,起到承上啟下的作用。
(3) 數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層主要實現(xiàn)對采集上傳數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理、存儲等操作。依據(jù)各行業(yè)數(shù)據(jù)采集指南中數(shù)據(jù)驗證要求,采集數(shù)據(jù)時對接入數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證,判斷其數(shù)據(jù)是否合法、信息是否匹配、是否有丟包漏包、目的地址是否正確等。數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)是對企業(yè)能源結(jié)構(gòu)、能耗水平、能耗趨勢等信息從多個維度進(jìn)行匯總分析以及可視化展示的基礎(chǔ)。
(4) 應(yīng)用層。應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)層匯總分析的數(shù)據(jù)按照平臺用戶類型應(yīng)用到實際生活中。針對不同的用戶,提供相應(yīng)的信息技術(shù)服務(wù)。如: 面向節(jié)能監(jiān)管部門,提供相關(guān)數(shù)據(jù)報表,實時監(jiān)測企業(yè)能耗情況,進(jìn)一步細(xì)化和落實節(jié)能任務(wù),逐步形成系統(tǒng)化、信息化的能源消耗監(jiān)管體系; 面向用能企業(yè),提供較優(yōu)化的生產(chǎn)方案,為企業(yè)提高能源利用效率、降低生產(chǎn)成本、減少能源浪費提供支撐; 面向社會大眾,及時提供新的節(jié)能信息,推廣節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品,提高全社會節(jié)能環(huán)保意識。
2平臺設(shè)計與研發(fā)
2.1 能耗采集終端設(shè)計
能耗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、實時采集是平臺運用的基礎(chǔ)。在該方案中,能耗采集終端主要實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的實時采集。終端整體結(jié)構(gòu)框圖。該終端包括控制模塊、通訊模塊、存儲單元、安全管理單元、電源模塊、顯示模塊等。其中:
(1) 控制模塊??刂颇K采用低功耗處理器,主要實現(xiàn)對通訊模塊、存儲單元、安全管理單元、電源模塊、顯示模塊的控制,確保終端功能和實現(xiàn),以及終端的長時間運行。
(2) 通訊模塊。通訊模塊支持?jǐn)?shù)據(jù)采集通訊、以及終端與平臺間的數(shù)據(jù)通訊。終端支持 RS485總線以及 MODBUS、OPC 等工業(yè)協(xié)議,實現(xiàn)與電表、油表、水表、氣表、煤氣表等能耗計量設(shè)備的數(shù)據(jù)接口,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。終端具備以太網(wǎng)接口,支持終端與平臺間的互聯(lián)互通; 同時平臺通過該以太網(wǎng)接口,實現(xiàn)對終端的遠(yuǎn)程監(jiān)控和配置功能,包括: 主機部分的上傳地址、點信息、計算公式等參數(shù)的配置以及安裝、卸載、升級等操作。
(3) 存儲單元。終端具備本地存儲功能,上傳數(shù)據(jù)經(jīng)過 HT 協(xié)議加密,如果傳輸**時或失敗,設(shè)備將重發(fā)數(shù)據(jù),直到接收成功反饋消息,防止因為斷電、網(wǎng)絡(luò)異常等意外事故導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。
(4) 安全管理單元。設(shè)備采用“內(nèi)網(wǎng)主機+主機+安全數(shù)據(jù)交換單元”的“獨立雙主機 2+1”架構(gòu),其中,安全數(shù)據(jù)交換單元不同時與內(nèi)主機連接,以此將內(nèi)網(wǎng)與隔離,防止企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)泄露和外部病毒木馬程序入侵,保證安全。
(5) 電源模塊。電源模塊支持交流電壓 220V±10%,雙路冗余熱備電源輸入。
(6) 顯示模塊。支持 7 寸液晶觸摸屏,方便顯示監(jiān)控數(shù)據(jù)以及設(shè)置參數(shù)等操作。
2.2 平臺軟件設(shè)計與研發(fā)
能耗在線監(jiān)測平臺是面向企業(yè)、節(jié)能安全監(jiān)管部門等用戶的窗口。軟件部分主要功能模塊包括:用能單位子系統(tǒng)、**子系統(tǒng)、公眾服務(wù)子系統(tǒng),基于 B /S 三層架構(gòu)、asp.net 技術(shù)開發(fā)實現(xiàn)。
2.2.1 **監(jiān)管子系統(tǒng)
**部門,提供能耗監(jiān)測、能效分析、節(jié)能管理、計量管理等功能。
(1) 能耗監(jiān)測。提供對用能單位的能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析功能,包括: 能源消費強度、能源消費構(gòu)成及各能源品種消費量指標(biāo)統(tǒng)計分析; 基于 GIS的企業(yè)和區(qū)域能耗分析,并形成圖表等可視化表示形式;服務(wù)**各級節(jié)能部門的數(shù)據(jù)匯總,報表填報等信息化工作需求。
(2) 能效分析。提供從宏觀監(jiān)測、地區(qū)、行業(yè)及產(chǎn)品的角度進(jìn)行能效的統(tǒng)計分析功能,基于歷史能效指標(biāo)狀況預(yù)測能效趨勢。
(3) 節(jié)能管理。提供總量及強度控制、節(jié)能業(yè)務(wù)管理、節(jié)能監(jiān)察、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與技術(shù)產(chǎn)品發(fā)布等功能; 對能源“雙控”指標(biāo)進(jìn)行分配并對節(jié)能形勢進(jìn)行分析和預(yù)測預(yù)警; 對企業(yè)管理崗位、主要負(fù)責(zé)人進(jìn)行備案; 提供節(jié)能公司和節(jié)能審核機構(gòu)的注冊與查詢功能。
(4) 計量管理。提供用能單位計量器具配備情況匯總查詢功能,對用能單位計量器具的配備數(shù)、配備率、檢定校準(zhǔn)情況進(jìn)行匯總查詢,對即將到期或已到期的進(jìn)行標(biāo)注預(yù)警。
2.2.2 用能單位管理子系統(tǒng)
用能單位管理子系統(tǒng)主要為企業(yè)用戶提供相關(guān)能耗數(shù)據(jù)、計量器具、政策法規(guī)等信息的維護查詢。
(1) 能耗監(jiān)測。對能耗監(jiān)測終端采集的煤、油、水、電、氣、汽等實時能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測,實現(xiàn)。
(2) 能效分析。企業(yè)內(nèi)部能耗數(shù)據(jù),進(jìn)行能耗分析和成本分析,主要包括需量配置、需量查詢、峰平谷電耗分析、能源綜合成本分析的查詢功能,并支持企業(yè)與**業(yè)其他企業(yè)進(jìn)行相應(yīng)節(jié)能指標(biāo)的對比分析和改進(jìn)指導(dǎo)。(5)系統(tǒng)硬件配置
5結(jié)語
基于物聯(lián)網(wǎng)的能耗在線監(jiān)測平臺總體方案基于**強化能源管理等各方需求,具有較好的推廣應(yīng)用前景。
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詞條
詞條說明
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