CN101324637A - 远程召测与分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种远程召测与分析系统，它由数据采集系统、数据召测与交换系统、数据分析系统组成，数据采集系统通过数据召测与交换系统使采集到的数据与召测机之间直接进行各种数据交换，数据分析系统对召测机取得的信号进行数据分析处理。该系统把大型企业中的大量分散的电量(还可包括动力量、物质量)数据召测采集到一个平台上，再通过分析系统对所采集上来的原始电量数据进行加工、处理，生成出相应的报表，通过直观数据满足用户对能源管理的各种要求。彻底改变目前能源计量数据管理被动的局面。

Description

远程召测与分析系统

技术领域

本发明涉及到远程数据召测及数据分析领域，具体来说是一种远程召测与分析系统。

技术背景

在本发明提出之前，用于能源远程终端数据管理、分析的系统未见成熟报告。但节约能源是国内外经济发展的一项长远战略方针，节约能源不仅是为了缓解能源供需矛盾，更是为了促进经济持续、健康、快速发展和保护环境。目前我国钢铁行业的可比能耗为744kg/吨钢/年(07年)左右，与世界水平650kg/吨钢相差甚远，这说明节能潜力很大。而电的消耗又是整个钢铁行业所消耗能源的重要组成部分，电能计量数据的管理则显得非常薄弱，许多大型企业的电量数据还是停留在人工抄录的基础上，这样就给电能计量数据的管理带来很多障碍，比如1.人工抄表难以及时发现电表运行故障和异常运行，容易造成人为的计量误差。2.由于人工抄表的不同步，将可能造成延时损耗、电量统计的不准确。3.人工抄表费力费时，工作效率低下，并且还会导致数据处理的周期长，数据资源共享度低，不能及时的为用户提供结算数据，有的量只有等结算后才能发现问题，远远不能满足用户控制消耗，控制成本的需要。

发明内容

本发明的目的涉及一种远程召测与分析系统。以解决企业难以对能源计量数据的管理的技术问题。

本发明要解决的上述技术问题是这样实现的：它由数据采集系统、数据召测与交换系统、数据分析系统组成，数据采集系统通过数据召测与交换系统使采集到的数据与召测机之间直接进行各种数据交换，数据分析系统对召测机取得的信号进行数据分析处理。

在本发明系统中数据采集由带485通讯接口的电能表、无线数据传输终端、无线电台以及召测机构成，数据召测与交换系统采用无线编码与纠错技术，数据分析系统由数据采集模块、数据库设计与管理模块、数据分析及报表模块构成。

发明人进一步对数据采集中的带485通讯接口的电能表适配方式是通过485总线与无线数据传输终端相连，召测机和无线电台相连，通过电台并且采用无线传输的方式与无线数据传输终端交换数据，这样使得数据的采集更加方便快捷。

对无线编码与纠错的可靠性则通过奇偶校验技术以及RS差错控制技术来实现，避免了差错重传，提高了传输效率和可靠性。

在无线数据传输采用了调整硬件波特率调谐器到4800来提高波特率、多线程技术同时召测以及数据压缩技术来提高数据传输速度，适用于电能计量点很多的大型企业。

为了实现多线程技术同时召测，发明人采用了操作系统中的同步算法，使得企业能同时使用多个电台对多组电表同时召测，并且解决了同时召测时的同步问题，极大的提高了召测的速度和准确性。

发明人为了减少数据信息的处理量，对数据进行压缩处理，本发明数据压缩技术通过只读取8位电表的后4位数据的方法来实现，通过采用这一技术使电量数据的传输量减为原来的一半。

本发明数据分析系统采用B/S模式，该系统的开发采用java和Jsp技术，网站运行环境为Tomcat服务器。

本发明还对数据分析系统中的数据采集模块设置了电表参数设置、广播对时、查询终端时间、循环查询终端上各表的总止码当前量、查询止码历史量、查询终端上各表当前需量、查询需量历史量、日止码自动召测、日需量自动召测的程序。

数据分析系统中的数据库设计与管理模块通过分析用户的应用需要，在概念设计阶段形成独立于机器特点，独立于各个DBMS产品的概念模式，用E-R图来描述，在逻辑设计阶段将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，形成数据库模式，然后在根据用户的需要，安全的考虑在基本表的基础上在建立视图形成数据的外模式，在物理设计阶段根据DBMS特点和数据处理的需要，进行物理存储安排，设计索引，形成数据库内模式。

本发明的有益效果是：通过本发明远程召测与分析系统不仅可以在很短的时间内，使大型公司或企业的各种电能计量点的数据都可靠、完整的采集到系统数据服务器中，并通过编制满足相关企业的软件，来达到节能降耗、引导生产的目的。

附图说明

图1为本发明远程召测与分析系统的结构框图。

图2为本发明远程召测与分析系统的实际构成图。

图3为本发明远程召测与分析系统中的数据库ER例图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种远程召测与分析系统的实施做进一步说明：

参阅附图可知：如图1所示，本发明远程召测与分析系统的结构框图，该远程召测与分析系统包括：

数据采集系统，用于采集电能量(还可包括动力量、物质量等)原始数据，由电表、无线数据终端以及召测机构成。

数据召测与交换系统，通过无线编码与纠错技术使召测机与采集系统之间交换各种数据。

电量数据分析系统，它由数据采集模块、数据库设计及管理模块、数据分析及报表模块组成。

数据采集模块主要有以下功能：

(1)电表参数设置，向各终端发送信号设置电表参数，主要有电表地址和电表特征。电表参数的设置可随时动态进行，参数设置要有一定的灵活性，可以根据终端拥有的具体电表数灵活设置，可以一次设置一台终端上所有电表的参数，也可以按指定电表设置，方便用户随时按需设置表参数。

(2)查询表参数：用于考查各电表参数情况，查询也应有一定的灵活性，可以一次查询一台终端上所有电表的参数，也可以查询指定电表参数。

(3)广播对时：召测机可随时发送广播对时命令，各终端同时接收对时命令，保征各终端时间保持一致，时间误差应小于2秒。

(4)查询终端时间：可以查询指定终端的当前时间，检查终端时间是否正确。终端对时：向指定终端发送对时命令，终端收到命令后设置终端时间，并返回设置后的时间给召测机。

(5)查询终端上各表的总止码当前量：读出终端上所有电表或指定电表的当前总止码。循环查询终端上各表的总止码当前量：查询工作可循环进行，循环周期小于20秒。循环查询可使用户看到止码的动态变化情况。

(6)查询止码历史量：读出一台终端上所有电表或指定电表的峰谷平止码，最多可以读出8天历史量。根据需要将读到的历史量写入数据库。

(7)查询终端上各表当前需量：读出一台终端上所有电表或指定电表的当前需量。

(8)查询需量历史量：读出一台终端上所有电表或指定电表的需量历史量，最多可以读出8天历史需量。每天的需量数据共有96个，每15分钟一个需量。

(9)查询旬日止码：读出一台终端上所有电表或指定电表的旬日峰谷平止码，最多可读出4旬日止码。

(10)止码自动召测：每天0点后自动召测所有终端上所有电表的日峰谷平止码，由于召测数据量大，召测时间也较长，因此采用多线程技术，用多个电台同时召测，保征3分钟内召测完成。

(11)日需量自动召测：每天0点后自动召测所有终端上所有电表的日需量数据，每天共96个需量。

数据库设计与管理模块，数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，有效存储数据，满足用户信息要求和处理要求。数据库设计中需求分析阶段综合各个用户的应用需求(现实世界的需求)，在概念设计阶段形成独立于机器特点、独立于各个DBMS产品的概念模式(信息世界模型)，用E-R图来描述。在逻辑设计阶段将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型如关系模型，形成数据库逻辑模式。然后根据用户处理的要求，安全性的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图(VIEW)形成数据的外模式。在物理设计阶段根据DBMS特点和处理的需要，进行物理存储安排，设计索引，形成数据库内模式。分析系统用到的基本的数据就是止码和需量，其他的都是围绕这个来实现的。例如：某个企业数据库的主要关系就是电表，成本中心，终端，工厂，线路之间的关系。通过实际的调研可以发现电表和成本中心之间是多对一的关系；电表和终端之间也是多对一的关系；成本中心和工厂之间是多对一的关系；终端和工厂之间是多对一的关系；电表和线路之间是多对一的关系。成本中心和终端间的关系就比较复杂了，可能存在的关系是一对一，一对多，多对多的关系，就是成本中心下面可能只有一个终端，也可能一个成本中心下面有多个终端，也可能多个成本中心对应多个终端(终端下面的电表属于不同的成本中心)，不可能出现终端下面的电表属于不同工厂的关系。线路和工厂的关系也和这个是相似的，通过分析我们就可以得到实体联系图(图3)，通过它就可以反映前面的实体间的关系，建立相应的对照表格。数据库管理分为用户管理和系统管理，用户管理是指对不同用户的权限进行设置，管理员可以查询所有用户的信息，并且可以修改包括权限在内的所有用户信息，可以设置新的管理员，添加新用户，删除过期用户等，普通用户只能修改自己的用户名，密码，密码提示问题及答案等，不能修改自己的等级。这样就实现了严格的信息分级，任何一级只能查看自己那一级及以下的信息，有效的保护了系统的数据安全。用户通过用户编号和密码进入系统，系统在数据库中查询用户的详细情况，并且赋给用户一定的操作权限。这里特别为那些容易忘记登录名或者密码的用户设计了密码提示。用户可以通过自己设置提示问题及答案来防备万一忘记了密码时不能登录的情况。这个设计得到了其他设计人员的认可。系统管理是实现数据监测，终端对时，查询终端时间，电表更换，计量点及成本核算等功能。

数据分析及报表模块，主要让用户可以方便地实现报表统计和图形分析并通过网络发布，指导用户发现问题，找到解决问题的方法。

如图2所示，本发明远程召测与分析系统的实际构成图由两大部分组成：一由无线数据传输终端和带485通讯接口电表构成，二由主站设置一台召测机、若干工作站、一台数据库服务器及一台Web服务器构成，召测机通过无线方式同无线数传终端通讯。每台终端最多可以连接32块数字电能表，电表同终端之间采用485总线相联，终端定时采集电表的数据，并存储在终端内存中供召测机召测。采用无线数传有以下优点：系统总体成本低廉；系统建设方便、快捷；维护方便，维护成本低；系统具有很好的扩展性；技术方案成熟，可操作性强；数据传输稳定可靠。

具体实施是将大型公司或企业中的重要电能计量点的电表统一更换为具有485接口传输通讯数据的电子式多功能电能表，通过制定适应企业的相关的通讯规约将电能量数据(包括电表止码、需量等数据)采集到无线数据终端中，再由编制的特殊无线通讯规约通过数据传输与交换系统使无线数据终端和召测机进行数据的采集、传输、交换；其间无线通讯采用同步纠错方式，并运用RS纠错编解码技术对传输规约中的数据进行编码/解码，使数据传输到数据库服务器中。通过C/S三层结构，即：客户机、应用服务器和数据库服务器来保证采集数据的安全、稳定、可靠。(客户机为瘦客户，只提供用户操作界面，而应用逻辑交由应用服务器实现，从而提高系统整体的安全性和易维护性。应用服务器负责数据的召测、数据的处理、安全控制等功能。数据库服务器负责数据的存储和数据的安全。网站采用目前流行的B/S结构。)最终使得用户能简洁明了的得到各种直观图表，建立数据档案，提供给各部门基于Web的浏览、信息查询、搜索，满足用户的各种要求。

Claims (10)

1.一种远程召测与分析系统，它由数据采集系统、数据召测与交换系统、数据分析系统组成，其特征在于：数据采集系统通过数据召测与交换系统使采集到的数据与召测机之间直接进行各种数据交换，数据分析系统对召测机取得的信号进行数据分析处理。

2.根据权利要求1所述的一种远程召测与分析系统，其特征在于：数据采集系统由带485通讯接口的电能表、无线数据传输终端、无线电台以及召测机构成，数据召测与交换系统采用无线编码与纠错技术，数据分析系统由数据采集模块、数据库设计与管理模块、数据分析及报表模块构成。

3.根据权利要求1或2所述的一种远程召测与分析系统，其特征在于：数据采集系统中的带485通讯接口的电能表通过485总线与无线数据传输终端相连，召测机和无线电台相连，通过电台并且采用无线传输的方式与无线数据传输终端交换数据。

4.根据权利要求1或2所述的一种远程召测与分析系统，其特征在于：无线编码与纠错的可靠性通过奇偶校验技术以及RS差错控制技术来实现。

5.根据权利要求2或3所述的一种远程召测与分析系统，其特征在于：无线数据传输采用了调整硬件波特率调谐器到4800来提高波特率、多线程技术同时召测以及数据压缩技术来提高数据传输速度。

6.根据权利要求5所述的一种远程召测与分析系统，其特征在于：多线程技术同时召测采用了操作系统中的同步算法。

7.根据权利要求5所述的一种远程召测与分析系统，其特征在于：数据压缩技术通过只读取8位电表的后4位数据的方法来实现。

8.根据权利要求1或2所述的一种远程召测与分析系统，其特征在于：数据分析系统采用B/S模式，该系统的开发采用java和Jsp技术，网站运行环境为Tomcat服务器。

9.根据权利要求1或2所述的一种远程召测与分析系统，其特征在于：数据分析系统中的数据采集模块设置了电表参数设置、广播对时、查询终端时间、循环查询终端上各表的总止码当前量、查询止码历史量、查询终端上各表当前需量、查询需量历史量、日止码自动召测、日需量自动召测的程序。

10.根据权利要求1或2所述的一种远程召测与分析系统，其特征在于：数据分析系统中的数据库设计与管理模块通过分析用户的应用需要，在概念设计阶段形成独立于机器特点，独立于各个DBMS产品的概念模式，用E-R图来描述，在逻辑设计阶段将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，形成数据库模式，然后在根据用户的需要，安全的考虑在基本表的基础上在建立视图形成数据的外模式，在物理设计阶段根据DBMS特点和数据处理的需要，进行物理存储安排，设计索引，形成数据库内模式。

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