CN102185883A - 基于合同能源管理的能耗远程采集系统及其采集控制方法 - Google Patents
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本发明涉及一种能够自动监测、周期性采集用能数据并形成结算报表的基于合同能源管理的能耗远程采集系统及其采集控制方法。包括远程能耗监测仪表部分、能源管理自动远程监测部分和能源数据远程查询平台，能耗监测仪表部分具有数字化仪表和数据采集网关；所述的数据采集网关采用能耗远程数据采集网关，具有数据采集电路、通讯协议转换电路、TCP/IP接口、16口RS-485通信接口和RS-232接口模块，通讯协议转换电路通过LPC2368单片机的内部程序软件实现；能源管理自动远程监测部分具有服务器，在服务器上安装有采集通讯程序、能耗数据处理以及分析程序。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够自动监测、周期性采集用能数据并形成结算报表的基于合同能源管理的能耗远程采集系统及其采集控制方法。
背景技术
随着我国经济的发展和全球化温室效应增强，在保持可持续性发展的前提下进行节能减排成为我国重要的国策，作为新兴和有效的节能新机制，合同能源管理模式逐渐被政府和企事业单位所接受。合同能源管理是上世纪70年代在发达国家兴起的一种节能新机制，即由专门的节能服务公司与客户签订节能服务合同，向客户提供节能减排的综合服务，同时提供服务所需资金，并从设备运行节省下来的费用中回收投资，获得利润。采用这种方式实施节能改造，一般不要求企业自身对项目进行大笔投资。现有的合同能源管理模式主要依靠手动抄表以及能耗审核报表等形式进行结算，无法保证数据及时准确，产生数据纠纷，无法保证合同能源管理合同的顺利执行。
发明目的
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种基于合同能源管理的能耗远程采集系统及其采集控制方法，利用计算机自动监测和网络通讯技术，自动周期性采集客户单位用能数据并形成结算报表，提供节能服务公司与客户共同的数据查询功能，保证数据的准确性和一致性，确保合同能源管理合同的顺利执行。
本发明基于合同能源管理的能耗远程采集系统及其采集控制方法是采取以下技术方案实现的：基于合同能源管理的能耗远程采集系统包括远程能耗监测仪表部分、能源管理自动远程监测部分和能源数据远程查询平台，能耗监测仪表部分具有数字化仪表和数据采集网关，远程能耗监测仪表部分实现用能客户端各个能耗数据的采集和远程传输。所述的数字化仪表包括数字化电表、水表和热量表和天然气表等。
所述的数据采集网关采用能耗远程数据采集网关，具有数据采集电路、通讯协议转换电路、TCP/IP接口、16口RS-485通信接口和RS-232接口模块，所述的16口RS-485通信接口为16个485通信接口，可连接16个能耗测量设备，各能耗测量设备的通信协议不同，该网关根据各能耗测量设备的通信协议分别发送不同的数据采集指令，并将数据存储到网关上。通信协议的设置可以通过TCP/IP接口或RS-232接口和设置软件输入。TCP/IP接口或RS-232接口可以连接一个具有相同接口的通信设备，以相应上位机的命令而将采集到的数据传送上去。
所述的RS-232接口模块采用232接口芯片U22，数据采集电路采用ARM2483数据采集电路，采集16路RS485能耗数据，数据采集电路具有485接口芯片U1~U16、模拟开关U17~U20、单片机U21、232接口芯片U22、485接口芯片U23和以太网接口芯片U24。485接口芯片U1~U16的RXD端、TXD端、RE端和DE端分别通过模拟开关U17~U20与单片机U21连接，模拟开关U17~U20的4个开关选择控制线分别与单片机U21的P0.4~P0.7端相连接。单片机U21通过P0.4~P0.7端输出的值在485接口芯片U1~U16中选择其一，当P0.4~P0.7端输出的值为0~15时，分别选择485接口芯片U1~U16，由此使得单片机U21使用扫描的方式来采集16路串口数据。单片机U21的RXD1端和TXD1端分别与232接口芯片U22的R端和T端相连，由此使与具有232接口的通信设备相连接，单片机U21通过232接口芯片U22、485接口芯片U23和以太网接口芯片U24与具有232接口、485接口以及以太网接口的通信设备相连接。
所述的接口芯片U1~U16采用带隔离的ADM2483芯片。
所述的模拟开关U17~U20采用16选1的模拟开关CD4067B。
所述的单片机U21采用LPC2368单片机。
所述的232接口芯片U22采用SP3232接口芯片。
所述的通讯协议转换电路是通过LPC2368单片机的内部程序软件实现。通过对LPC2368单片机，按照检测仪表的通讯协议读取模拟开关CD4067B的数据，解析数据后重新按照上位机通讯协议（例如TCP/IP）组装数据输出至以太网接口芯片U24的RJ45网络接口，完成通讯协议转换功能。
所述的数据采集电路扩展的FLASH存储器最大为256M，支持掉电存储，可存放一个月的历史数据，与上位机或数据中心的数据通讯采用MODBUS RTU模式，支持SOCKET连接、权限分级和WEB查询功能。
能源管理自动远程监测部分具有服务器，在服务器上安装有采集通讯程序、能耗数据处理以及分析程序，能源管理自动远程监测部分通过采集通讯程序与远程数据采集网关设备通讯，数据采集网关设备将能耗数据采集后转换为TCP/IP协议或MODBUS网络通讯协议，通过互联网或GPRS等与能源管理自动远程监测部分的采集通讯程序进行通讯，采集用能客户各个能耗数据，经过能耗数据处理以及分析程序，将上述的能耗数据实时显示在能源数据远程查询平台的界面上，并整理形成历史数据，能耗数据自动采集程序采用工业组态软件程序方式提供变量动态设置和分项能耗数据加减运算，用以实现对所有用能客户的能耗数据监测。
所述的服务器采用市售的小型服务器。
能源数据远程查询平台安装在中心服务器或者客户的计算机上，能源数据远程查询平台包括能耗数据自动采集程序、能耗数据库程序和能耗信息发布程序，能耗数据自动采集程序通过发布命令和接收数据，获得数据采集器上各个能耗分项数据，能耗数据库程序保存和处理采集数据形成分项能耗实时数据和历史数据，能耗数据信息发布程序将系统处理结果通过互联网呈现给各个用能客户使用，采用B/S（浏览器/服务器）三层架构通过web方式，提供给用能客户对能耗数据进行远程查询，并导出工作日报、月报、年报以及能源审计报表等功能，用户根据登录权限不同，查询相应权限的能耗数据，合同能源管理服务的公司可以查询所有用能客户的能耗数据。
基于合同能源管理的能耗远程采集系统的采集控制方法包括以下步骤：
1）能耗监测仪表部分的数字化仪表对能耗数据进行测量，并将数据传输给数据采集网关；
2）数据采集网关设备将能耗数据采集后转换为TCP/IP协议或MODBUS通讯协议，通过互联网或GPRS等与能源管理自动远程监测部分的采集通讯程序进行通讯，将所述能耗数据传输到服务器上；
3）能耗数据处理以及分析程序将所述能耗数据实时显示在能源数据远程查询平台界面，并整理形成历史数据，能耗分项数据采用组态软件程序方式提供动态设置和分项能耗数据加减运算，用以实现对所有用能客户的能耗数据监测。
4）用能客户对能耗数据进行远程查询，并导出工作日报、月报、年报以及能源审计报表等功能，用户根据登录权限不同，查询相应权限的能耗数据，合同能源管理服务的公司可以查询所有用能客户的能耗数据。
本发明基于合同能源管理的能耗远程采集系统及其采集控制方法采用成熟的仪表监测技术、稳定可靠的工业总线和互联网的数据传输技术保证了采集能耗数据的实时性和准确性，并利用远程数据信息发布技术维持用能单位和合同能源管理服务单位结算数据一致性，保护了双方的合法利益，保证合同能源管理合同的顺利执行。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的能耗远程采集控制系统架构图。
图2是数据采集网关的功能原理框图。
图3是数据采集网关的应用原理图。
图4是数据采集网关的电路原理图。
具体实施方式
参照附图1~4，基于合同能源管理的能耗远程采集系统包括远程能耗监测仪表部分、能源管理自动远程监测部分和能源数据远程查询平台，能耗监测仪表部分具有数字化仪表和数据采集网关，远程能耗监测仪表部分实现用能客户端各个能耗数据的采集和远程传输。所述的数字化仪表包括数字化电表、水表和热量表和天然气表等。
所述的数据采集网关采用能耗远程数据采集网关，具有数据采集电路、通讯协议转换电路、TCP/IP接口、16口RS-485通信接口和RS-232接口模块，所述的16口RS-485通信接口为16个485通信接口，可连接16个能耗测量设备，各能耗测量设备的通信协议不同，该网关根据各能耗测量设备的通信协议分别发送不同的数据采集指令，并将数据存储到网关上。通信协议的设置可以通过TCP/IP接口或RS-232接口和设置软件输入。TCP/IP接口或RS-232接口可以连接一个具有相同接口的通信设备，以相应上位机的命令而将采集到的数据传送上去。
所述的RS-232接口模块采用232接口芯片U22，数据采集电路采用ARM2483数据采集电路，采集16路RS485能耗数据，数据采集电路具有485接口芯片U1~U16、模拟开关U17~U20、单片机U21、232接口芯片U22、485接口芯片U23和以太网接口芯片U24。485接口芯片U1~U16的RXD端、TXD端、RE端和DE端分别通过模拟开关U17~U20与单片机U21连接，模拟开关U17~U20的4个开关选择控制线分别与单片机U21的P0.4~P0.7端相连接。单片机U21通过P0.4~P0.7端输出的值在485接口芯片U1~U16中选择其一，当P0.4~P0.7端输出的值为0~15时，分别选择485接口芯片U1~U16，由此使得单片机U21使用扫描的方式来采集16路串口数据。单片机U21的RXD1端和TXD1端分别与232接口芯片U22的R端和T端相连，由此使与具有232接口的通信设备相连接，单片机U21通过232接口芯片U22、485接口芯片U23和以太网接口芯片U24与具有232接口、485接口以及以太网接口的通信设备相连接。
所述的接口芯片U1~U16采用带隔离的ADM2483芯片。
所述的模拟开关U17~U20采用16选1的模拟开关CD4067B。
所述的单片机U21采用LPC2368单片机。
所述的232接口芯片U22采用SP3232接口芯片。
所述的通讯协议转换电路是通过LPC2368单片机的内部程序软件实现。通过对LPC2368单片机，按照检测仪表的通讯协议读取模拟开关CD4067B的数据，解析数据后重新按照上位机通讯协议（例如TCP/IP）组装数据输出至以太网接口芯片U24的RJ45网络接口，完成通讯协议转换功能。
所述的数据采集电路扩展的FLASH存储器最大为256M，支持掉电存储，可存放一个月的历史数据，与上位机或数据中心的数据通讯采用MODBUS RTU模式，支持SOCKET连接、权限分级和WEB查询功能。
能源管理自动远程监测部分具有服务器，在服务器上安装有采集通讯程序、能耗数据处理以及分析程序，能源管理自动远程监测部分通过采集通讯程序与远程数据采集网关设备通讯，数据采集网关设备将能耗数据采集后转换为TCP/IP协议或MODBUS网络通讯协议，通过互联网或GPRS等与能源管理自动远程监测部分的采集通讯程序进行通讯，采集用能客户各个能耗数据，经过能耗数据处理以及分析程序，将上述的能耗数据实时显示在能源数据远程查询平台的界面上，并整理形成历史数据，能耗数据自动采集程序采用工业组态软件程序方式提供变量动态设置和分项能耗数据加减运算，用以实现对所有用能客户的能耗数据监测。
所述的服务器采用市售的小型服务器。
能源数据远程查询平台安装在中心服务器或者客户的计算机上，能源数据远程查询平台包括能耗数据自动采集程序、能耗数据库程序和能耗信息发布程序，能耗数据自动采集程序通过发布命令和接收数据，获得数据采集器上各个能耗分项数据，能耗数据库程序保存和处理采集数据形成分项能耗实时数据和历史数据，能耗数据信息发布程序将系统处理结果通过互联网呈现给各个用能客户使用，采用B/S（浏览器/服务器）三层架构通过web方式，提供给用能客户对能耗数据进行远程查询，并导出工作日报、月报、年报以及能源审计报表等功能，用户根据登录权限不同，查询相应权限的能耗数据，合同能源管理服务的公司可以查询所有用能客户的能耗数据。
基于合同能源管理的能耗远程采集系统的采集控制方法包括以下步骤：
1）能耗监测仪表部分的数字化仪表对能耗数据进行测量，并将数据传输给数据采集网关；
2）数据采集网关设备将能耗数据采集后转换为TCP/IP协议或MODBUS通讯协议，通过互联网或GPRS等与能源管理自动远程监测部分的采集通讯程序进行通讯，将所述能耗数据传输到服务器上；
3）能耗数据处理以及分析程序将所述能耗数据实时显示在能源数据远程查询平台界面，并整理形成历史数据，能耗分项数据采用组态软件程序方式提供动态设置和分项能耗数据加减运算，用以实现对所有用能客户的能耗数据监测。
4）用能客户对能耗数据进行远程查询，并导出工作日报、月报、年报以及能源审计报表等功能，用户根据登录权限不同，查询相应权限的能耗数据，合同能源管理服务的公司可以查询所有用能客户的能耗数据。
Claims (10)
1.一种基于合同能源管理的能耗远程采集系统，其特征在于包括远程能耗监测仪表部分、能源管理自动远程监测部分和能源数据远程查询平台，能耗监测仪表部分具有数字化仪表和数据采集网关；
所述的数据采集网关采用能耗远程数据采集网关，具有数据采集电路、通讯协议转换电路、TCP/IP接口、16口RS-485通信接口和RS-232接口模块，所述的16口RS-485通信接口为16个485通信接口；所述的RS-232接口模块采用232接口芯片U22，数据采集电路具有485接口芯片U1~U16、模拟开关U17~U20、单片机U21、232接口芯片U22、485接口芯片U23和以太网接口芯片U24；485接口芯片U1~U16的RXD端、TXD端、RE端和DE端分别通过模拟开关U17~U20与单片机U21连接，模拟开关U17~U20的4个开关选择控制线分别与单片机U21的P0.4~P0.7端相连接；单片机U21的RXD1端和TXD1端分别与232接口芯片U22的R端和T端相连，单片机U21通过232接口芯片U22、485接口芯片U23和以太网接口芯片U24与具有232接口、485接口以及以太网接口的通信设备相连接；
通讯协议转换电路通过LPC2368单片机的内部程序软件实现；
能源管理自动远程监测部分具有服务器，在服务器上安装有采集通讯程序、能耗数据处理以及分析程序，能源管理自动远程监测部分通过采集通讯程序与远程数据采集网关设备通讯，数据采集网关设备将能耗数据采集后转换为TCP/IP协议或MODBUS网络通讯协议，通过互联网或GPRS等与能源管理自动远程监测部分的采集通讯程序进行通讯，采集用能客户各个能耗数据，经过能耗数据处理以及分析程序，将上述的能耗数据实时显示在能源数据远程查询平台的界面上，并整理形成历史数据；
能源数据远程查询平台安装在中心服务器或者客户的计算机上，能源数据远程查询平台包括能耗数据自动采集程序、能耗数据库程序和能耗信息发布程序，能耗数据自动采集程序通过发布命令和接收数据，获得数据采集器上各个能耗分项数据，能耗数据库程序保存和处理采集数据形成分项能耗实时数据和历史数据，能耗数据信息发布程序将系统处理结果通过互联网呈现给各个用能客户使用。
2.根据权利要求1所述的基于合同能源管理的能耗远程采集系统，其特征在于所述的数字化仪表包括数字化电表、水表和热量表和天然气表。
3.根据权利要求1所述的基于合同能源管理的能耗远程采集系统，其特征在于所述的数据采集电路采用ARM2483数据采集电路。
4.根据权利要求1所述的基于合同能源管理的能耗远程采集系统，其特征在于所述的接口芯片U1~U16采用带隔离的ADM2483芯片。
5.根据权利要求1所述的基于合同能源管理的能耗远程采集系统，其特征在于所述的模拟开关U17~U20采用16选1的模拟开关CD4067B。
6.根据权利要求1所述的基于合同能源管理的能耗远程采集系统，其特征在于所述的单片机U21采用LPC2368单片机。
7.根据权利要求1所述的基于合同能源管理的能耗远程采集系统，其特征在于所述的232接口芯片U22采用SP3232接口芯片。
8.根据权利要求1所述的基于合同能源管理的能耗远程采集系统，其特征在于数据采集电路扩展的FLASH存储器最大为256M。
9.根据权利要求1所述的基于合同能源管理的能耗远程采集系统，其特征在于所述的服务器采用小型服务器。
10.权利要求1所述的基于合同能源管理的能耗远程采集系统的采集控制方法包括以下步骤：
1）能耗监测仪表部分的数字化仪表对能耗数据进行测量，并将数据传输给数据采集网关；
2）数据采集网关设备将能耗数据采集后转换为TCP/IP协议或MODBUS通讯协议，通过互联网或GPRS等与能源管理自动远程监测部分的采集通讯程序进行通讯，将所述能耗数据传输到服务器上；
3）能耗数据处理以及分析程序将所述能耗数据实时显示在能源数据远程查询平台界面，并整理形成历史数据，能耗分项数据采用组态软件程序方式提供动态设置和分项能耗数据加减运算，用以实现对所有用能客户的能耗数据监测；
4）用能客户对能耗数据进行远程查询，并导出工作日报、月报、年报以及能源审计报表等功能，用户根据登录权限不同，查询相应权限的能耗数据，合同能源管理服务的公司可以查询所有用能客户的能耗数据。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110914 |