CN101893889B - 基于物联网技术的节能计量与控制系统 - Google Patents

基于物联网技术的节能计量与控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于物联网技术的节能计量与能耗控制系统,本系统主要由能耗采集模块、数据传输模块、数据处理和控制中心以及系统软件四个模块构成,所述能耗采集模块包括能耗传感结点和采集器,所述数据传输模块包括通过RS232接口连接的数据传输网络,所述数据处理中心由通过数据总线相连接的数据库服务器、数据查询模块与数据分析模块构成。所述能耗采集模块的采集器通过RS232接口、红外通信、无线射频等方式连接到数据传输模块,所述数据传输模块通过GPRS DTU、GSM、CDMA以及移动、联通公网传输到数据总线。本发明利用物联网技术,将各个能耗计量综合在一起,实现整体综合控制,达到节能减排的目的。

Description

基于物联网技术的节能计量与控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及物联网系统,特别涉及一种基于物联网技术的能耗计量与节能控制系统。
背景技术
[0002] 物联网(Internet of Things)指的是将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置,红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而组成的一个巨大网络。
[0003] 物联网是在1999年提出的,当时基于互联网、RFID技术 、EPC标准,在计算机互联网的基础上,利用射频识别技术、无线数据通信技术等,构造了一个全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of Things”(简称物联网),实现智能化识别与管理。
[0004] 节能减排关系经济社会可持续发展,关系到广大人民群众切身利益。节能计量是节能项目得以实施和持续发展的关键,在能耗统计和节能量的准确核算上,目前世界上尚未有完善的解决方案。
[0005] 专利申请号为200710176250. 0公开的一种空调节能控制系统,专利申请号为200810202032. 4公开的照明灯节能控制系统,所述两个节能控制系统仅仅针对空调、照明灯等,功能比较单一,无法将各个计量综合在一起,实现整体综合控制,以前各个能耗设备分布分散,难以能耗计量,对这些设备管控也不是很方便。
发明内容
[0006] 为了克服上述现有技术存在的缺陷,本发明提供一种基于物联网技术的节能计量与控制系统,将各个能耗计量综合在一起,实现能耗设备的能耗数据计量与能耗设备的控制,达到节能减排的目的。
[0007] 为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
[0008] 基于物联网技术的能耗计量与节能控制系统,由能耗采集模块、数据传输模块、数据处理与控制中心与系统软件四部分组成,所述四部分协同合作实现了对能耗数据采集、传输、存储、查询与分析,以及根据这些数据对能耗设备进行远程控制。
[0009] 它们的连接关系如下:
[0010] 所述能耗采集模块包括水流量表、电能表、气体流量表、油流量表等与采集器,所述水流量表、电能表、气体流量表、油流量表并行连接,然后通过RS485接口、红外通信、无线射频等传输方式传输到所述采集器;所述采集器再通过RS232接口连接GPRS透明数据传输终端,所述数据传输模块可以采用GPRS DTU, GSM, CDMA以及移动、联通公网等方式进行传输,GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器;所述数据传输模块连接数据总线,数据总线分别与数据库服务器、数据查询系统及数据分析系统连接;所述数据库服务器、数据查询系统与数据分析系统均连接到控制中心,控制中心再通过网络连接系统软件,实现数据的显示和查询功能。[0011] 所述能耗采集模块能耗采集模块采用了独特的电能脉冲计量技术,通过能耗传感节点如水表、电表与气表采集能耗数据,采集到的数据通过红外通信、无线射频等传输方式将数据传输到所述采集器,所述采集器对能耗数据采集、存储和预处理,并将采集器通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连接。
[0012] 关于上述水、电、气、油等数据的采集是通过远程抄表技术实现对这些能耗量的计量统计,并将这些能耗数据通过传输网络传输到控制端数据库进行存储。
[0013] 例如可以把通信机房空调的开关与机房内的温度联系起来,能耗计量和节能控制系统可以采集机房内的温度,当机房内的温度低于国家规定的26摄氏度时,系统可·自动关闭空调,达到节能的目的。当机房内的温度高于26摄氏度的时候又可以自动开启空调,保证机房内通信设备的正常运行。
[0014] 所述数据传输模块可以采用GPRS DTU, GSM, CDMA以及移动、联通公网等方式进行传输,将采集器传送过来的数据通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到数据处理与控制中心。
[0015] 所述数据处理与控制中心由控制中心主机、数据库服务器以及相应软件组成,传输过来的数据首先发送到数据库服务器,所述数据库服务器采用mysql数据库对采集到的数据进行存储,可供用户进行查询;并配有专门的数据处理软件并对数据进行分析处理,并将数据分析的结果及时反馈给控制中心主机,以便控制中心主机根据数据分析结果做出相应的反应。所述数据处理与控制中心采用了 B/S、C/S技术,可实现在任意时间和地点通过互联网对节能设备进行远程计量与智能控制。
[0016] 通过计算机主机可以进行能耗数据管理和计费管理,并可对数据中心的数据进行进一步的校验、计算和分析等,可以结合终端软件实现数据的显示和查询功能,并可以针对异常情况发出指令对能耗传感点进行控制,对其运行状态进行调整。
[0017] 所述系统软件包括应用软件和终端软件,应用软件包括传感器节点上基于MCS-51单片机、传输设备上基于Linux的操作系统和数据处理中心基于Windows的数控软件。传感节点基于MCS-51单片机采集能耗数据并通过传输模块进行能耗数据传输,传输设备上的应用软件综合调运各个硬件模块实现各个传输网络之间的无缝连接。
[0018] 终端软件是基于Windows操作系统,采用B/S(浏览器/服务器)与C/S(客户机/服务器)两种模式。对于实时数据的服务,采用C/S模式,通过终端软件可以实时查询能耗数据;对于历史数据,采用B/S模式,通过客户端提供Web Service服务,通过任何浏览器即可查询相关数据。
[0019] 本发明使用物联网技术,通过各种信息传感设备,实现对能耗设备的识别、验证、采集和数据的传输与计算。以自动计电为例,利用电功率电子计量设备和技术,对能耗设备的用电情况进行实时监测和智能管理。
[0020] 能耗计量与节能控制系统的入网络方式:应用嵌入式的智能远程抄表系统,采用RS232、RS485等网络接口与嵌入式抄表系统及微机相连,可把微机作为网关,并由微机将网络上的数据、参数信息转换成TCP/IP协议数据包,传输至Internet上实现信息共享。
[0021] 该系统对客户能耗总量和分量进行精确统计分析,并可根据统计数据分析企业的节能潜力,为客户制定节能方案和选择节能产品提供指导。通过实施节能项目改造获得相应经济效益和社会效益,从而化企业的被动节能为主动节能。并可将能耗数据及时的传输到企业主管领导,节能服务公司控制中心,财务部等相关部门,供其对能耗数据进行查询以及对设备的运行进行管理。
[0022] 本发明的有益效果是,该系统实现人性化、智能化、高性能的物联网能耗计量和控制,达到节能降耗的目标。
[0023] 首次通过物联网技术真正实现能耗统计和节能量的准确核算,首次通过物联网技术,实现针对物联网节点能耗设备的识别、验证、采集和数据的传输计算、查询分析和设备控制等,确保节能项目的安全运行和节能效率的最大化。
附图说明
[0024] 图I为本发明的结构示意图。
具体实施方式: [0025] 为了使本发明的创作特征、技术手段与达成目的易于明白理解,以下结合具体实施例进一步阐述本发明。
[0026] 实施例:
[0027] 参看图1,基于物联网技术的能耗计量与节能控制系统,由能耗采集模块I、数据传输模块2、数据处理与控制中心3和置于内部的系统软件共同组成。
[0028] 能耗采集模块I由能耗计量表如水表11、电表12、气表13与采集器14构成,是通过远程抄表技术实现对这些能耗量的计量统计。
[0029] 水表11、电表12、气表13分别通过RS485接口、红外通信、无线射频传输方式传输到采集器14,采集器14对各个能耗计量表显示的数据进行采集、存储与预处理。
[0030] 能耗采集模块I中的采集器14分别通过RS232接口连接数据传输模块2中的GPRSDTU模块21、GSM模块22、CDMA模块23与移动、联通公网24 ;
[0031] 数据传输模块2采用GPRS DTU模块21、GSM模块22、CDMA模块23与移动、联通公网24等方式进行传输,GPRS DTU模块21内置嵌入式处理器,所述嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS网络,通过GPRS网络将处理后的数据传输到数据处理与控制中心3。
[0032] 数据处理与控制中心3由通过数据总线31相连接的数据库服务器32、数据查询模块33与数据分析模块34以及控制中心主机4共同构成,所述数据库服务器32可以对数据传输模块2传输的数据进行存储和数据分析模块34分析处理,通过数据查询模块33供实时查询。
[0033] 传输过来的数据首先发送到数据库服务器32,数据库服务器32采用mysql数据库对采集到的数据进行存储,可供用户进行查询,并配有专门的数据处理软件,对数据进行分析处理,可以对能耗数据进行统一的计费管理,并可对数据进行进一步的校验、计算、分析,并将分析的结果反馈给控制中心主机4。
[0034] 控制中心主机4根据数据分析结果结合终端软件可以针对异常情况发出指令对能耗传感节点进行控制,对其运行状态进行调整,在保证传感节点正常工作的前提下,尽可能实现达到节能降耗的目标。
[0035] 所述置于内部的系统软件分为应用软件和终端软件,应用软件包括传感器节点上基于MCS-51单片机、传输设备上基于Linux的操作系统和数据处理中心基于Windows的数控软件。传感节点基于MCS-51单片机采集能耗数据并通过传输模块进行能耗数据传输,传输设备上的应用软件综合调运各个硬件模块实现各个传输网络之间的无缝连接。
[0036] 终端软件是基于Windows操作系统,采用B/S(浏览器/服务器)与C/S(客户机/服务器)两种模式。对于实时数据的服务,采用C/S模式,通过终端软件可以实时查询能耗数据;对于历史数据,采用B/S模式,通过客户端提供Web Service服务,通过任何浏览器即可查询相关数据。
[0037] 综上所述,本发明由能耗米集模块(水表、电表、气表),数据传输模块,数据处理与控制中心,系统软件四部分组成。四部分协同合作实现了对能耗数据采集,传输,存储,查询和分析,以及根据这些数据对能耗设备进行远程控制的功能。最终目的是开发出人性化,智能化,高性能的物联网能耗计量和控制系统,达到节能降耗的目标。
[0038] 本发明可应用于酒店和出租公寓房间的空调控制,上述节能计量与控制系统可以与前台开房间以及客人不在房间关联起来。当客人在前台开房间后,系统会自动控制应用房间的温控器进入节能工作方式,客人进入房间后通过房卡关联,按个人意愿调节温度。而客人离开房间后,系统又自动进入节能模式,客人退房后则进入关闭模式。
[0039] 再比如对基站机房的电能控制,该节能计量与控制系统可以根据基站中的用电量统计数据,通过监控基站中当前空闲业务道数,对基站的话务量水平进行实时评估,根据判决的结果将不需要的TCH TRX转入休眠状态,从而达到省电的效果。
[0040] 本发明是利用物联网技术,将现代计算机、微电子技术和网络通信技术深度融合的结果,它不仅能入常规仪表对相关的物理量进行自动测量、自动控制和自动存储,并显示测量结果和控制状态,还具备网络的应用特点:通过Internet对远程的抄表系统实施功能操作,取得测量结果并对抄表系统进行参数设置、实时监控和故障判断。
[0041] 本发明通过能耗传感节点实现对能耗数据的采集,通过GPRS网络实现能耗数据的传输,数据处理中心对能耗数据进行统计、储存和分析,控制中心结合终端软件对数据进行统一管理,并根据能耗数据发送相应指令干预能耗设备的运行,对其开关状态、运行参数和运行模式进行调整,四个部分紧密结合实现了能耗节能计量与控制。
[0042] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (1)

1. 一种基于物联网技术的节能计量与控制系统,该系统由能耗采集模块、数据传输模块、数据处理与控制中心、系统软件四部分构成,其特征在于,所述能耗采集模块采用电能脉冲计量技术,所述数据传输模块采用GPRS无线透明传输技术,所述数据处理与控制中心采用B/S和C/S技术,从而实现在任意时间和地点通过互联网对节能设备进行远程计量与智能控制, 其中,所述能耗采集模块具有能耗计量设备,所述能耗计量设备至少包括水流量表、电能表、气体流量表、油流量表,所述水流量表、所述电能表、所述气体流量表、所述油流量表分别选择通过RS485接口、红外通信或无线射频传输方式将数据传输到采集器,通过所述采集器对所述水流量表、所述电能表、所述气体流量表、所述油流量表显示的数据进行采集、存储与预处理, 其中,所述系统软件对于实时数据的服务采用C/S模式,对于历史数据,采用B/S模式,其中,所述数据传输模块选择采用GPRS DTU、GSM、CDMA、移动公网或联通公网方式进行传输,并通过透明数据传输终端内置嵌入式处理器对所述采集器传输的数据进行处理、协议封装发送到所述数据处理与控制中心, 其中,所述数据处理与控制中心由通过数据总线相连接的数据库服务器、数据查询模块、数据分析模块以及控制中心主机构成,所述数据库服务器用于对所述数据传输模块所传输的数据进行存储,所述数据分析模块用于对数据进行分析处理,所述数据查询模块用于提供实时查询,并且所述数据处理与控制中心将数据传输到企业主管领导、节能服务公司控制中心、财务部以对数据进行查询并对设备的运行进行管理。
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