CN101996478B - 基于无线网络的能耗数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无线网络的能耗和/或工业的能耗数据采集系统。本发明通过采用至少一用于采集建筑和/或工业的能耗参数、并通过无线网络将采集到的能耗参数向外部传送的数据采集装置，以及通过无线网络与所述数据采集装置连接，接收所述至少一数据采集装置通过无线网络传送能耗参数的数据收集装置，实现一种扩展性好、安装灵活、维护方便的无线网络的建筑和/或工业能耗数据采集系统。

Description

基于无线网络的能耗数据采集系统

技术领域

本发明涉及能耗数据采集系统，尤其涉及一种基于无线网络的能耗数据采集系统及方法。

背景技术

在我国城市化快速发展进程中，建筑物能耗和工业能耗所占比重越来越大，能源与发展的矛盾日益突出。例如，为了最大化的挖掘各个建筑的节能潜力，就需要预先对既有的建筑进行能耗及其相关参数的数据采集，通过对采集到的数据进行分析，得到最优化的节能方案。

在现有技术中，在对诸如建筑进行能源审计过程中，建筑的能耗及与建筑能耗相关的数据的现场采集都是以手持式采集仪器，如手持式温湿度采集仪、手持式二氧化碳采集仪等配合手工记录为主，这种手持式仪器虽然具有操作简单、携带方便、采集灵活的特点，但是只能采集某个时间点的参数，无法完成连续性数据采集。简单的几个现场数据及抄表数据显然无法得到该建筑的能耗特点及能源使用规律。而如果在能源审计之前采用有线的方式则需要综合布线，工期长、经济负担重，对于这种以审计为目的的工作显然不太可能。同时，上述问题此在工业生产的过程中也同样存在。

因此，如何实现一种扩展性好、安装灵活、维护方便并能连续采集建筑和/或工业的能耗及能耗相关参数的能耗数据采集系统，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一为提供一种基于无线网络的能耗数据采集系统，用以实现一种对建筑和/或工业能耗及与建筑和/或工业能耗相关的数据进行连续的无线采集。

本发明提出一种基于无线网络的能耗数据采集系统，用于采集建筑和/或工业能耗参数，所述系统包括至少一数据采集装置、数据收集装置和远程终端：

所述数据采集装置，用于采集建筑和/或工业的能耗参数，并通过无线网络将采集到的能耗参数向外部传送；所述数据采集装置的采集工作时间和/或采集时间间隔是由所述数据收集装置的控制管理模块通过无线网络进行控制和管理；

所述数据收集装置，通过无线网络与所述数据采集装置连接，接收所述至少一数据采集装置通过无线网络传送的能耗参数所述数据收集装置的控制管理模块，用于通过无线网络控制和管理所述数据采集装置的采集工作时间和/或采集时间间隔；

所述远程终端，与所述数据收集装置相连，所述远程终端的控制管理模块，用于通过有线或者无线网络控制和管理所述数据收集装置的收集工作时间和/或收集时间间隔。

优选地，所述远程终端，用于接收至少一数据收集装置传送的能耗参数。

优选地，上述系统还包括：

路由装置，设置于所述数据收集装置与所述数据采集装置之间，在所述数据收集装置与所述数据采集装置之间转发数据。

优选地，上述建筑能耗参数包括下列参数中的一种或者多种的组合：室内外温度、室内外湿度、室内二氧化碳浓度、室内照度、分项电量、空调送风速度、空调送回风温湿度、冷水机组进出口水温和冷水机组进出口流量。

优选地，上述工业能耗参数包括工业生产能耗数据及设备参数。

优选地，上述无线网络为短距离无线传输网络，包括ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth、RF、UWB中的任意一种。

本发明的另一目的为提供一种数据采集装置，通过无线网络与数据收集装置连接，用于采集建筑和/或工业的能耗参数，并通过无线网络将采集到的能耗参数传出，所述数据采集装置的采集工作时间和/或采集时间间隔是由所述数据收集装置的控制管理模块通过无线网络进行控制和管理，所述数据采集装置包括：

无线通信模块，用于连接无线网络；

数据采集传感模块，用于采集建筑和/或工业的能耗参数；

数据发送模块，用于通过无线网络发送采集的能耗参数。

优选地，上述数据采集装置还包括：

协议转换模块，用于将采集到的能耗参数转化为符合所述无线网络传输协议的数据。

本发明的另一目的为提供一种数据收集装置，用于接收通过无线网络传送的所述建筑和/或工业的能耗参数，所述数据收集装置包括：

无线通信模块，用于连接无线网络；

控制管理模块，用于通过无线网络控制和管理所述数据采集装置的采集工作时间和/或采集时间间隔；

数据接收模块，用于接收通过无线网络传送的建筑和/或工业的能耗参数。

优选地，上述数据收集装置还包括：

数据上传模块，用于将接收到的所述能耗参数向外部传送。

优选地，上述数据收集装置还包括：

控制管理模块，其中包含控制管理软件，用于控制和管理通过无线网络与所述数据收集装置相连的设备。

由上述可知，本发明实施例通过采用至少一用于采集建筑和/或工业的能耗参数，并通过无线网络将采集到的能耗参数向外部传送的数据采集装置，以及通过无线网络与所述数据采集装置连接，接收所述至少一数据采集装置通过无线网络传送的建筑和/或工业的能耗参数的数据收集装置，实现一种扩展性好、安装灵活、维护方便的无线网络的建筑和/或工业的数据采集系统。

附图说明

图1是本发明一实施例基于无线网络的能耗数据采集系统的结构示意图；

图2是本发明另一实施例基于无线网络的能耗数据采集系统的结构示意图；

图3是本发明另一实施例基于无线网络的能耗数据采集系统的结构示意图；

图4是本发明另一实施例的数据采集装置的结构示意图；

图5是本发明另一实施例的数据采集装置的结构示意图；

图6是本发明另一实施例的数据收集装置的结构示意图；

图7是本发明另一实施例的数据收集装置的结构示意图；

图8是本发明另一实施例的数据收集装置的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

参照图1，本发明提出一实施例的一种基于无线网络的能耗数据采集系统100，所述系统100包括：

至少一数据采集装置110，用于采集建筑和/或工业能耗参数，并通过无线网络将采集到的能耗参数向外部传送；

数据收集装置120，通过无线网络与所述数据采集装置110连接，接收所述至少一数据采集装置110通过无线网络传送的能耗参数。

所述数据采集装置110设置于建筑物或工业生产场地或机器设备的需要获取建筑和/或工业的能耗参数的位置。以建筑物为例，包括可以设置于建筑物的顶面、墙面、地面、窗台等任意位置，以采集所处建筑物内部或外部的能耗参数。所述数据采集装置110可以为一个，也可以为多个，根据具体需要确定。所述多个数据采集装置110分别采集所处建筑物内部或者外部的建筑能耗参数。

所述建筑能耗参数包括但不限于室内外温度、湿度、室内二氧化碳浓度、照度、分项电量、空调送风速度、空调送回风温湿度、冷水机组进出口水温、流量中的一种或者多种的组合。

所述工业的能耗参数包括工业生产能耗数据及设备参数，所述工业生产能耗参数包括空气压缩机单机能耗、空压机辅助设备能耗、空压站总能耗和各生产线及其辅助设备能耗状况中的一种或多种；所述设备参数包括空气压缩机进口压力、出口压力、用气流量、气体温度、生产线状态、生产数量和冷却温度中的一种或多种。

所述数据采集装置110设置有无线通信模块以连接无线网络，并通过无线网络将采集到的能耗参数的相应数据发送出去。所述无线网络为短距离无线传输网络，包括但不限于ZigBee（IEEE 802.15.4）、Wi-Fi、Bluetooth（蓝牙）、RF（Radio Frequency，射频）、UWB（ultra wideband，超宽带无线技术）中的任意一种。本实施例中尤其优选为ZigBee无线网络。所述数据采集装置110设置无线通信模块的方式可以是通过内置或外接支持上述无线网络的芯片或者其它网络设备以连接无线网络。

所述数据采集装置110设置有采集传感模块用以采集能耗参数，所述数据采集传感模块包括但不限于空气（液体、固体）温度传感器、声音传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、流量传感器、压力传感器、风速传感器、照度传感器、水电气三表计量器中的任意一种或者多种组合。

所述数据采集装置110设置有数据发送模块用以通过无线网络将采集到的能耗参数向外部传送。

所述数据采集装置110的具体组成参见图4和图5及后续实施例的进一步说明。

所述数据收集装置120设置有无线通信模块以连接无线网络，通过无线网络与所述数据采集装置110连接，接收所述至少一数据采集装置110通过无线网络传送的能耗参数的相应数据。作为本发明的一个实施例，所述数据收集装置120可以是各类具有主机功能并具备无线通讯能力的数据处理设备，包括笔记本电脑、台式电脑、手持式PDA、个人数字助理、手机、多媒体装置或其它各类通讯设备等。

如前所述，所述无线网络为短距离无线传输网络，包括但不限于ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth、RF、UWB中的任意一种，本实施例中尤其优选为ZigBee无线网络。所述数据收集装置120设置无线通信模块的方式可以是通过内置或外接支持上述无线网络的芯片或者其它网络设备以连接无线网络。

所述数据收集装置120设置有数据接收模块，用于接收所述至少一数据采集装置110通过无线网络传送的能耗参数。所述数据接收模块可以同时接收多个数据采集装置110通过无线网络传送的多种能耗参数。

为更好地实现本发明实施例的技术方案，所述数据收集装置120还可具备控制和管理所述数据采集装置110的能力。所述数据收集装置120包括针对所述至少一数据采集装置110的控制管理模块，该控制管理模块通过无线网络控制和管理所述至少一数据采集装置110的数据采集工作，例如控制和管理所述至少一数据采集装置110或者其中某一数据采集装置110的正常工作或关闭、采集工作时间、采集时间间隔、选择采集建筑和/或工业的能耗参数的类型、控制采集建筑能耗参数的强度等。作为本发明的一个实施例，当所述数据收集装置120为笔记本电脑时，所述笔记本电脑通过其主控制器控制和管理所述至少一数据采集装置110的采集工作时间和/或采集时间间隔。

所述数据收集装置120的具体组成参见图6、图7和图8及后续实施例的进一步说明。

作为本发明优选实施例，下面以ZigBee无线网络为例，详细描述基于ZigBee无线网络的应用于建筑能耗采集的能耗数据采集系统100。

本领域普通技术人员所知，ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。采用IEEE 802.15.4的无线底层标准，增加了逻辑网络、网络安全和应用层。ZigBee组网能力强，其网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，可以组成极复杂的网络，网络可以通过多级跳接的方式来通信，其网络还具备自组织、自修复功能。

所述能耗数据采集系统100包括：至少一数据采集装置110，内置或外接ZigBee芯片，采集建筑的能耗参数，并通过ZigBee无线网络将采集到的建筑的能耗参数传送出去；数据收集装置120，内置或外接ZigBee芯片，通过ZigBee无线网络与所述至少一数据采集装置110连接，用于接收通过ZigBee无线网络传送的建筑的能耗参数。所述ZigBee芯片整合了ZigBee射频前端、内存和微控制器。所述数据采集装置110和数据收集装置120均可使用ZigBee芯片连接无线网络。

参照图2，本发明另一实施例，基于上述实施例的一种基于无线网络的建筑能耗数据采集系统100，进一步包括：

远程终端130，与所述数据收集装置120相连，用于接收至少一数据收集装置120传送的建筑的能耗参数。所述远程终端130是各类具有主机功能并能连接有线或无线网络的电子设备的数据处理设备，包括服务器、集群式服务器、笔记本电脑、台式电脑、手持式PDA、个人数字助理、手机、多媒体装置或其它通讯设备。所述有线网络是以太网，所述无线网络是无线通信网络或者移动通信网络。当所述数据收集装置120为多台时，所述远程终端130与所述多台数据收集装置120连接，接收所述多台数据收集装置120传送的多种建筑的能耗参数。

为更好地实现本发明实施例的技术方案，所述远程终端130还可具备控制和管理所述所述数据收集装置120的能力。所述远程终端130包括针对所述至少一数据收集装置120的控制管理模块，该控制管理模块通过有线或者无线网络控制和管理所述至少一数据收集装置120的数据收集工作，例如控制和管理所述至少一数据收集装置120或者其中某一数据收集装置120的正常工作或关闭、收集工作时间、收集时间间隔、选择收集建筑能耗参数的类型、控制收集建筑能耗参数的强度等。作为本发明的一个实施例，当所述远程终端130为服务器时，所述服务器通过其主控制器控制和管理所述至少一数据收集装置120的收集工作时间和/或收集时间间隔。

参照图3，本发明另一实施例，基于上述实施例的一种基于无线网络的建筑和/或工业的能耗数据采集系统100，进一步包括：

路由装置140，设置于所述数据收集装置120与所述数据采集装置110之间，进行数据中转。由于无线网络的有效距离有限，当所述数据收集装置120与所述至少一数据采集装置110的距离较远时，所述路由装置140通过无线网络连接所述数据收集装置120与所述数据采集装置110，并在所述数据收集装置120与所述数据采集装置110之间进行数据转发。所述路由装置140接收所述数据采集装置110传送的建筑和/或工业的能耗参数并将此参数传送至数据收集装置120；所述路由装置140将所述数据收集装置120发送的控制指令传送至所述至少一数据采集装置110。所述路由装置140可以是符合无线网络协议的路由器，以ZigBee网络为例，所述路由装置140可以是ZigBee路由器。

本发明实施例通过采用至少一用于采集建筑和/或工业的能耗参数，并通过无线网络将采集到的能耗参数向外部传送的数据采集装置110，以及通过无线网络与所述数据采集装置110连接，接收所述至少一数据采集装置110通过无线网络传送的建筑能耗参数的数据收集装置120，实现一种扩展性好、安装灵活、维护方便的无线网络的能耗数据采集系统100。

参照图4，本发明提出一实施例的一种数据采集装置110，用于采集建筑和/或工业的能耗参数，并通过无线网络将采集到的能耗参数传出，所述数据采集装置110包括：

无线通信模块111，用于连接无线网络。所述数据采集装置110通过所述无线通信模块111连接无线网络。所述无线网络为短距离无线传输网络，包括但不限于ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth、RF、UWB中的任意一种。所述无线通信模块111可以是支持上述无线网络的芯片或者其它网络设备，通过内置或者外接的方式设置于所述数据采集装置110上。本实施例中无线网络尤其优选为ZigBee无线网络，所述无线通信模块111优选为ZigBee芯片。

数据采集传感模块112，用于采集建筑和/或工业的能耗参数。所述数据采集传感模块包括但不限于空气（液体、固体）温度传感器、声音传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、流量传感器、压力传感器、风速传感器、照度传感器、水电气三表计量器中的任意一种或者多种组合。

数据发送模块113，用于通过无线网络发送采集的建筑和/或工业的能耗参数。所述数据发送模块113将所述数据采集传感模块112采集到的能耗参数通过无线网络发送给无线网络中可以接收能耗参数的设备，所述设备可以是各类具有主机功能并具备无线通讯能力的数据处理设备，包括服务器、集群式服务器、笔记本电脑、台式电脑、手持式PDA、个人数字助理、手机、多媒体装置或其它通讯设备。

为更好地实现本发明实施例的技术方案，所述数据采集装置110还可以具有转换模拟信号为数字信号的能力。当采集到的能耗参数为模拟信号时，所述数据采集装置110可以先将采集到的能耗参数转换为数字信号后再传送出去。

参照图5，本发明另一实施例，基于上述实施例的一种数据采集装置110所述数据采集装置110还可以包括：

协议转换模块114，用于将采集到的建筑和/或的能耗参数转化为符合所述无线网络传输协议的数据。当所述数据采集装置110连接的无线网络采用的传输方式是协议传输时，在同一时间网络中只允许符合一种协议的数据传输。对于某些数据采集传感模块111，例如电能表，其协议与其他数据采集传感模块111的传输协议不同，此时所述协议转换模块114将各数据采集传感模块111采集到的能耗参数转换为符合所述无线网络传输协议的数据后，通过无线网络传送出去。

本发明实施例通过采用用于连接无线网络的无线通信模块111，用于采集能耗参数的数据采集传感模块121，以及用于通过无线网络发送采集的能耗参数的数据发送模块123，实现一种安装灵活、携带方便的数据采集装置110。

参照图6，本发明提出另一实施例的一种数据收集装置120，用于接收通过无线网络传送的建筑和/或的能耗参数，所述数据收集装置包括：

无线通信模块121，用于连接无线网络。所述数据收集装置120通过所述无线通信模块121连接无线网络。所述无线网络为短距离无线传输网络，包括但不限于ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth、RF、UWB中的任意一种。所述无线通信模块121可以是支持上述无线网络的芯片或者其它网络设备，通过内置或者外界的方式设置于所述数据收集装置120上。本实施例中无线网络尤其优选为ZigBee无线网络，所述无线通信模块121优选为ZigBee芯片。

数据接收模块122，用于接收通过无线网络传送的能耗参数。所述数据接收模块122可以同时接收多种通过无线网络传送的能耗参数。

参照图7，本发明另一实施例，基于上述实施例的一种数据收集装置120,所述数据收集装置120还可以包括：

数据上传模块123，用于将接收到的所述建筑和/或的能耗参数向外部传送。所述数据上传模块123将数据收集装置120接收的能耗参数通过有线或无线的网络发送给可以接收能耗参数的设备，所述设备可以是各类具有主机功能并具备有线或无线通讯能力的数据处理设备，包括服务器、集群式服务器、笔记本电脑、台式电脑、手持式PDA、个人数字助理、手机、多媒体装置或其它通讯设备。所述有线网络可以是以太网，所述无线网络可以是移动通信网络。当所述数据收集装置120通过移动通信将所述能耗参数向外部传送时，所述数据收集装置120可以包含支持包括但不限于GPRS、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000中任一种通信标准的移动通信单元。

本发明实施例通过采用用于连接无线网络的无线通信模块121，以及用于接收通过无线网络传送的能耗参数数据接收模块122，实现一种安装灵活、携带方便的数据收集装置120。

参照图8，本发明另一实施例，基于上述实施例的一种数据收集装置120,所述数据收集装置120还可以包括：

控制管理模块124，用于控制和管理通过无线网络与所述数据收集装置120相连的设备，例如至少一数据采集装置110。该控制管理模块124中包括管理控制软件，用于管理和控制与所述数据收集装置120相连的设备，以及对数据采集格式、存储方式、采集时间间隔设定、数据输出、数据整理、审计报告输出等的设定、管理与控制。所述控制管理模块124可以通过无线网络控制和管理通过无线网络与所述数据收集装置120相连的所述至少一数据采集装置110的数据采集工作，例如控制和管理所述至少一数据采集装置110或者其中某一数据采集装置110的正常工作或关闭、采集工作时间、采集时间间隔、选择采集建筑能耗参数的类型、控制采集能耗参数的强度等。作为本发明的一个实施例，当所述数据收集装置120为笔记本电脑时，所述笔记本电脑通过其主控制器控制和管理所述至少一数据采集装置110的采集工作时间和/或采集时间间隔。

应当说明的是，本发明所有图示中各单元或模块之间的连接关系是为了清楚阐释其信息交互及控制过程的需要，因此应当视为逻辑上的连接关系，而不应仅限于物理连接。另外需要说明的是，各功能单元或模块之间的通信方式可以采取多种，本发明的保护范围不应限定为某种特定类型的通信方式。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于无线网络的能耗数据采集系统，用于采集建筑和/或工业能耗参数，其特征在于，所述系统包括至少一数据采集装置、数据收集装置和远程终端：

所述数据采集装置，用于采集建筑和/或工业能耗参数，并通过无线网络将采集到的能耗参数向外部传送；所述数据采集装置的采集工作时间和/或采集时间间隔是由所述数据收集装置的控制管理模块通过无线网络进行控制和管理；

所述数据收集装置，通过无线网络与所述数据采集装置连接，接收所述至少一数据采集装置通过无线网络传送的所述能耗参数；所述数据收集装置的控制管理模块，用于通过无线网络控制和管理所述数据采集装置的采集工作时间和/或采集时间间隔；

所述远程终端，与所述数据收集装置相连，所述远程终端的控制管理模块，用于通过有线或者无线网络控制和管理所述数据收集装置的收集工作时间和/或收集时间间隔。

2.如权利要求1所述的基于无线网络的能耗数据采集系统，其特征在于，所述远程终端，用于接收至少一数据收集装置传送的能耗参数。

3.如权利要求1所述的基于无线网络的能耗数据采集系统，其特征在于，所述系统还包括：

路由装置，设置于所述数据收集装置与所述数据采集装置之间，在所述数据收集装置与所述数据采集装置之间转发数据。

4.如权利要求1至3任一项所述的基于无线网络的能耗数据采集系统，其特征在于，所述建筑能耗参数包括下列参数中的一种或者多种的组合：室内外温度、室内外湿度、室内二氧化碳浓度、室内照度、分项电量、空调送风速度、空调送回风温湿度、冷水机组进出口水温、冷水机组进出口流量。

5.如权利要求1至3任一项所述的基于无线网络的能耗数据采集系统，其特征在于，所述工业能耗参数包括工业生产能耗参数及设备参数。

6.一种数据采集装置，通过无线网络与数据收集装置连接，用于采集建筑和/或工业的能耗参数，并通过无线网络将采集到的能耗参数传出，其特征在于，所述数据采集装置的采集工作时间和/或采集时间间隔是由所述数据收集装置的控制管理模块通过无线网络进行控制和管理，包括：

无线通信模块，用于连接无线网络；

数据采集传感模块，用于采集所述能耗参数；

数据发送模块，用于通过所述无线网络发送采集的所述能耗参数。

7.如权利要求6所述的数据采集装置，其特征在于，所述数据采集装置还包括：

协议转换模块，用于将采集到的能耗参数转化为符合所述无线网络传输协议的数据。

8.一种数据收集装置，通过无线网络与数据采集装置连接，用于接收通过无线网络传送的建筑和/或工业的能耗参数，其特征在于，所述数据收集装置包括：

无线通信模块，用于连接无线网络；

控制管理模块，用于通过无线网络控制和管理所述数据采集装置的采集工作时间和/或采集时间间隔；

数据接收模块，用于接收通过无线网络传送的能耗参数。

9.如权利要求8所述的数据收集装置，其特征在于，所述数据收集装置还包括：

数据上传模块，用于将接收到的所述能耗参数向外部传送。

10.如权利要求9所述的数据收集装置，其特征在于，所述控制管理模块包含控制管理软件，还用于控制和管理通过无线网络与所述数据收集装置相连的设备。

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