CN102354178A - 能效监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涉及监控技术的能效监控系统，包括：至少一个采集端，用于采集数据，并在进行处理后发送给数据库服务器；数据库服务器：用于接收所述采集端发送的采集数据并进行存储；WEB服务器，用于接收客户端的请求，从数据库服务器中提取数据，并发送给所述客户端显示；客户端，载有能效监控移动平台，用于提供用户访问WEB服务器的界面，实现能效数据查询。本发明的能效监控系统由数据采集装置对数据经预处理后发送到服务器，为数据的完整性提供保证，同时本发明的数据传输方式也可以保证数据传输过程中的完整性，本发明的系统还能对现场设备进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及监控技术，尤其涉及一种能效监控系统。
背景技术
目前国内电能管理服务系统正处于发展的初级阶段，一般以单个企业或集团企业为单位应用，即使有小范围的应用实例，实际应用一般不超过500个采集点，其系统设计及实际承载能力只能满足小规模应用，对于大规模应用缺乏相应的设计和考虑；而且没有在智能手机或移动客户端平台上应用的产品和案例。
(1)、大型企业专业管理部门内部能源专业管理系统
以解决单企业运行管理为目的，主要实现实时区域负荷监测和控制的功能。应用在局域网范围内，应用范围有限，功能局限，且必须在两地间建立实时的通讯连接，保持两地的数据库服务器在线运行，网络管理人员既要对服务器维护管理，又要对客户端维护和管理，这需要高昂的投资和复杂的技术支持，维护成本很高，维护任务量大，并且传统的C/S结构的软件需要针对不同的操作系统开发不同版本的软件，由于产品的更新换代十分快，代价高和低效率已经不适应工作需要。
(2)、小规模互联网的应用
提出了能源管理平台的概念，将能源管理扩展至互联网应用，扩展了能源管理的应用范围，用于实现大型企业及小范围企业的综合能源管理。
(3)、目前使用的传输方案是TCP+服务器主动发起轮训的方式。这样有两大缺陷：对于使用TCP协议，首先，GPRS属于无线通信，特点是带宽窄，误码率高，属于不可靠的通信链路。而且GPRS在不传输数据一段时间后其网关会将链路拆除。因此在该链路上使用TCP协议，软件上对于建立连接和连接资源回收的设计要求就比较高，而且占用服务器资源多。目前采集端出现的DTU连接不上服务器的问题大多来源于此。
服务器主动发起轮训的方式在对数据的完整性要求高，对数据的实时性要求低的情况下使用时有很多弊端。因为采用服务器主动轮训方式的特点是实时性高，但是一旦通信不通，各个点的数据就全部丢掉——通信断多久就掉多久数据。这个对于数据完整性是个致命打击。另外，轮训和透传会产生大量的废数据，占用大量的带宽，最终浪费公司的费用。
网络及系统结构不健全，一般均由采集装置生成信息后直接向中心数据库传输，对传输过程没有处理、保护和保存，通信稳定性低，连续性差，通信的任意一环节出现故障即会发生中心系统数据缺失；缺少数据预处理和备份手段，数据缺失后无法进行恢复，中心服务器承担了太多的压力。硬件和软件对超大流量数据的承载无针对性考虑及设计，缺乏对大规模应用的设计，只能满足一定数量的企业的使用。
同时，由于能效监控需要处理的数据量很大，目前的监控系统不能实现采用智能手机、移动终端等终端来实现监控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够适用于多企业接入的大规模应用的能效监控系统，本发明的系统能够采用智能手机、移动终端等作为客户端进行监控。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明能效监控系统，包括：
至少一个采集端，用于采集数据，并在进行处理后发送给数据库服务器；
数据库服务器：用于接收所述采集端发送的采集数据并进行存储；
WEB服务器，用于接收客户端的请求，从数据库服务器中提取数据，并发送给所述客户端显示；
客户端，采用智能手机或者移动终端，载有能效监控移动平台，用于提供用户访问WEB服务器的界面，实现能效数据查询。
优选的，所述的采集端包括：
至少一个数据采集装置，负责采集数据，并发送给数据采集服务器，数据采集装置通过总线形式或者无线方式连接采集对象，还负责分表数据的查询和数据格式转换；
至少一台数据采集服务器，用于接收数据采集装置发送的数据，并发送给所述的WEB服务器；
每台数据采集服务器能够接受多台数据采集装置发送的数据。
优选的，所述的数据采集装置上设有用来配置所需采集的仪表的种类和数量的配置文件。
优选的，所述的数据采集装置包括载有控制软件的主控模块，以及连接在主控模块上的缓存模块、大容量存储器模块、接口模块，所述的控制软件包括数据采集模块、协议适配器、打包模块、校验模块、压缩模块、数据发送模块，所述的接口模块包括用于连接采集对象的数据采集接口、用于连接数据采集服务器的数据传输接口；所述的数据采集接口接受来自数据采集模块的指令采集数据，并将采集的数据传递给协议适配器，所述的协议适配器将采集的信息归一化为统一的数据格式后发送给打包模块进行打包，打包后的数据及其采集时间、校验一起被存入所述的缓存模块，当缓存模块中的数据达到最大设定值时，数据被写入所述的大容量存储器模块，当缓存模块中的数据少于最小设定值时，大容量存储器中的数据被读出到所述的缓存模块，校验模块读取缓存模块中的数据进行校验，校验通过后发送给所述压缩模块进行压缩后发送到发送队列中等待发送，然后由数据发送模块通过所述数据传输接口发送出去。
优选的，和所述的数据采集装置连接的所述总线还连接有至少一个IO板，每个IO板上至少连接一台受控设备，所述的主控模块还包括设备控制模块，所述的载有能效监控移动平台的客户端发送包含IO板编号、设备编号的控制设备启闭的信号给WEB服务器，WEB服务器通过数据库服务器、数据采集服务器发送控制信号给数据采集装置，数据采集装置将命令转发给IO板，IO板接收命令后控制相应的设备所在IO接口的开关状态。
优选的，所述的数据发送模块采用UDP方式上传数据。
优选的，所述的数据采集接口采用485接口，所述的数据传输接口采用232接口或UATR接口和/或以太网接口。
优选的，所述的大容量存储器模块采用SD卡。
优选的，所述的能效监控移动平台包括以下模块：
企业总览模块：用于展示企业电能不同参数的趋势曲线，包括企业有功功率、无功功率、视在功率的趋势曲线，并能够显示用户选定的当前曲线位置的位置参数；
系统总图模块：获取企业总图的地址得到总图，根据总图上检测点的数量和相关参数在总图上显示当前企业用电情况；
实时成本模块：用于实时分段显示所有采集点单位时间的电费情况，并能选择某天进行对比单位时间的电费情况；
时段成本模块：用于根据企业用户自定义的时段，将该时段内企业的每个采集点电量、电费情况通过曲线进行显示；
班次成本模块：根据企业实际班次及选择时间段显示每个班组每天的用电量；
实时监控模块：用于展示监控相关的电能参数的趋势曲线，并能整体显示，又能放大观察每分钟的具体的时间和状态；
电量监控模块：根据用户自定义的时段，将该时段内企业每个采集点的电量情况通过曲线进行展示；
安全预警模块：用于及时地将能效平台上有关用户企业的用电信息以查询的方式通知到企业用户；
所述的企业总览模块、系统总图模块、实时成本模块、实时监控模块、电量监控模块能够根据设定的时间间隔、通过请求WEB服务器对数据进行更新。
优选的，所述的用电信息包括相电压、线电压、相电流、有功功率、视在功率、有功需量是否超过预警值情况。
本发明的有益效果如下：
本发明的能效监控系统由数据采集装置对数据经预处理后发送到服务器，为数据的完整性提供保证，同时本发明的数据传输方式也可以保证数据传输过程中的完整性，本发明的系统还能对现场设备进行控制。本发明的系统通过数据采集装置对数据进行前期处理，可以减少客户端的工作量，从而在智能手机、移动终端上实现能效监控。
本发明的系统的应用能够帮助企业进行节能管理，让企业随时随地能看到电能消耗的全过程，强化了企业的节能管理意识；为企业提供了最先进方便的可视化节能管理工具，使企业的节能管理具备了可实施的手段，并能将节能管理贯彻企业的每件产品单耗和每个人，大大提高了节能管理的效率；有利于全面落实节能各项措施，可降低能源成本；使企业的节能管理成为日常管理手段，并纳入长期管理机制，使企业长期保持节能安全的健康状态；可进一步评估能效水平，为全面进行技术改造、工艺改进提供科学引导和准确依据。
附图说明
图1为本发明的能效监控系统的结构框图；
图2为采集端设备连接图；
图3为数据采集装置一个实施例的电路原理图；
图4为采集端数据流图；
图5为系统总体处理流程图；
图6为用户登录处理流程图；
图7为企业总览处理流程图；
图8为系统总图处理流程图；
图9为实时成本查询流程图；
图10为时段成本查询流程图；
图11为班次成本查询流程图；
图12为实时监控处理流程图；
图13为电量监控处理流程图；
图14为安全预警处理流程图；
图15为密码修改处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明。
参见附图1，本发明的能效监控系统采用由采集装置连接采集服务器构成的采集端对企业的电表数据进行采集，采集的数据存储到位于中心机房的数据库服务器上进行存储，当客户端安装在其上的能效监控移动平台根据客户的指令进行数据展示时，会向WEB服务器发出请求，WEB服务器调取数据库服务器中的相应数据返回给用户客户端处理。为了方便企业做到随时随地的监控，本发明的客户端采用智能手机(包括目前所有智能或3G手机)、移动终端(如ipad)等可移动设备，目前的智能手机主要有iphone、android手机，移动终端主要有ipad，随着智能手机和移动终端的发展，肯定还会有新的适用本发明的机型出现。
参见附图2、附图3，采集装置2通过总线连接各电表4，可以采用485总线，并采用Mobbus协议进行通信，也可以采用Profibus、CAN工业总线，这样可以方便布线以及扩展功能，还可以采用2.4G的无线模块(蓝牙等，控制成本在50元/点)采集各电表的数据。在总线上还连接有IO板3，IO板3上连接有连接受控设备5，将IO板3、受控设备5分别编号，这样就可以远程控制受控设备5的启闭，操作时，载有能效监控移动平台的客户端发送包含IO板编号、设备编号的控制设备启闭的信号给WEB服务器，WEB服务器通过数据库服务器、数据采集服务器发送控制信号给数据采集装置，数据采集装置将命令转发给IO板，IO板接收命令后控制相应的设备所在IO接口的开关状态。
参见附图3，采集装置的主控模块采用LPC2486处理器，处理器上还包括SD卡作为大容量存储模块使用，还包括GPRS、以太网的接口用作向采集服务器传送数据的接口，采集装置上还安装有控制软件，控制软件主要包括一下模块：数据采集模块、协议适配器、打包模块、校验模块、压缩模块、数据发送模块，参见附图4，采集数据时，根据数据采集模块的指令，通过485总线采集电表的数据，并将采集的数据传递给协议适配器，协议适配器根据不同类型的仪表数据格式将采集的数据归一化为统一的数据格式后发送给打包模块进行打包，打包后的数据及其采集时间、校验、长度等信息一起被存入缓存模块(FIFO)，当缓存模块中的数据达到最大设定值(可以设定为大于6M)时，部分数据被写入大容量存储器模块SD卡，当缓存模块中的数据少于最小设定值(如少于100K)时，SD卡中的数据被读出到缓存模块，校验模块读取缓存模块中的数据进行校验，校验通过后发送给压缩模块进行压缩后发送到发送队列中等待发送，然后由数据发送模块通过所述数据传输接口发送出去，该数据传输接口可以是GPRS或以太网。
根据GPRS网络延时大的特点，为了加快上传速度，上传时采用“滑动窗口”策略，即一次上传多个数据包，每个数据包包含多条采集记录。上传成功的数据被自动删除。另外，由于GPRS网络易中断，在传输时采用速率自适应算法，主要是在传输失败时自动增加发送延时，以减少GPRS的流量。
本发明采用UDP的方式上传数据，UDP不需占用大量端口，速度快，资源少。特别适合做大量的离散点的少量数据采集器和汇总工作，服务器端接收软件的开发难度低，数据格式容易控制，不需要处理粘包等问题。
为了方便对数据采集装置的配置进行修改，数据采集装置还包括短信配置模块，该模块采用SIM900GPRS实现。
本发明的系统中，每个数据采集装置可以采集多个电表的数据。为了提高配置灵活性且方便安装和调试，通过配置文件来配置所需采集的仪表的种类和数量。本发明的系统采用INI文件作为配置文件来保存配置参数。
INI文件格式介绍如下：
ini文件是文本文件，中间的数据格式一般为：
[Section1 Name]
KeyName1＝value1
KeyName2＝value2
...
[Section2 Name]
KeyName1＝value1
KeyName2＝value2
ini文件可以分为几个域(Section)，每个域的名称用[]括起来，域名称不能重复。在一个域中，可以有很多的参数名(Key)，每一个Key可以有一个值并占用一行，格式是Key＝value，同一个域中的参数名不能重复。
本发明的客户端承载的能效监控移动平台包含多个功能模块，可以实现不同能效监控作用，跟模块的具体工作流程如下：
参见附图5，系统总体处理流程如下：在移动终端上用浏览器打开节安得能效监控平台首页，通过用户登录界面输入用户名和口令，系统验证正确后进入主菜单界面，不正确则返回；在主菜单界面上选择相应功能，程序在后台数据库中提取数据，经规则验证后通过图表展现给用户。
参见附图6，用户登录处理流程如下：在首页主界面上通过用户登录界面输入用户名和口令，经程序验证后，成功就进入主菜单界面，失败则返回。
参见附图7，企业总览处理流程如下：在主菜单界面上选择企业总览，进入企业总览功能界面，显示当前企业的用电量和电费，同时启动计时，开始从后台获取数据，在功能页面上显示查询的数据；取消计时，返回功能界面。
参见附图8，系统总图处理流程如下：在主菜单界面上选择系统总图，进入系统总图功能界面，获取系统总图显示，获得系统总图上相应的采集点相对位置坐标，启动计时，循环取采集点相应的数据显示在图上，取消计时，返回功能界面。
参见附图9，实时成本查询流程如下：在主菜单界面上选择实时成本，进入实时成本功能界面，取得当前企业信息、采集点信息，启动计时，取得当天所有采集点的各时段电费的最新数据，以曲线图形式显示，取消计时，返回功能界面。
参见附图10，时段成本查询流程如下：在主菜单界面上选择时段成本，进入时段成本功能界面，取得当前企业信息、采集点信息、电能参数、某一时段，启动计时，取得当天该采集点的某一时段电量、电费的最新数据，以柱状图形式显示，取消计时，返回功能界面。
参见附图11，班次成本查询流程如下：在主菜单界面上选择班次成本，进入班次成本功能界面，取得当前企业信息、采集点信息、班次信息、某一时段，启动计时，取得当天该采集点的所有班次某一时段电量的最新数据，以柱状图形式显示，取消计时，返回功能界面。
参见附图12，实时监控处理流程如下：在主菜单界面上选择实时监控，进入实时监控功能界面，取当前企业信息、采集点信息，选择电能参数，启动计时，取该采集点所选电能参数在当天的分钟数据，以曲线图形式显示，取消计时，返回功能界面。
参见附图13，电量监控处理流程如下：在主菜单界面上选择电量监控，进入电量监控功能界面，取当前企业信息、采集点信息，选择某一时段，启动计时，取该采集点当天某一时段的电量分钟数据，以曲线图形式显示，取消计时，返回功能界面。
参见附图14，安全预警处理流程如下：在主菜单界面上选择安全预警，进入安全预警功能界面，取当前企业信息，取该企业某一时段的用电信息，如相电压、线电压、相电流、有功功率、视在功率、有功需量等电能参数是否超过预警值、数据是否断线等数据，以柱状图形式显示。
参见附图15，密码修改处理流程如下：在主菜单界面上选择密码修改，进入密码修改功能界面，输入当前用户旧密码、新密码，经程序校验处理后，保存修改后的密码返回主菜单界面。
为了和智能手机、移动终端更好的结合，本发明中的能效监控移动平台采用采用WebService、ios的Core-plot、Android的AChartEngine等技术，将企业用户的用电信息通过移动平台来展现给用户使用，以达到企业电能的管理效果。
本发明中的能效监控移动平台(以下简称“移动平台”)，是一款能效监控工具应用于智能手机和移动终端的软件平台，为企业提供电能的实时监控和历史数据的统计分析；能使企业从部门、产品、用途、班次等途径来了解自身用电情况；为企业节能减排提供真实动态的数据。移动平台可以接入工业、服务型企业，应用主动节能管理策略，为企业节能增效提供保障；可以实现能源消耗数据实时采集、分析、汇总，提供电能消耗评估、电能优化管理及节能改造方案，根据节能减排指标逐步改变用电习惯，提高用电效率，优化生产设备及改进生产工艺及流程等等，进一步优化设备运行，避免高峰时段用电尖峰，充分利用低谷电，通过平台，加强管理和控制，对能源进行精细化管理，每年即可节约10～15％的电能。移动平台通过使用智能手机或移动终端，实现“AnyTime、AnyWhere、AnyDevice”(任何时间、任何地点、任何设备)对企业能效运转情况的监控。用户访问移动平台，得到用户企业能效使用信息，实现计量装置在线监测及能效指标重要信息实时采集，及时、完整地为系统分析统计提供基础数据，从而为企业经营管理各环节分析、决策提供支持，提升企业集约化、精益化、标准化管理水平。
Claims (10)
1.能效监控系统，其特征在于：包括
至少一个采集端，用于采集数据，并在进行处理后发送给数据库服务器；
数据库服务器：用于接收所述采集端发送的采集数据并进行存储；
WEB服务器，用于接收客户端的请求，从数据库服务器中提取数据，并发送给所述客户端显示；
客户端，采用智能手机或者移动终端，载有能效监控移动平台，用于提供用户访问WEB服务器的界面，实现能效数据查询。
2.根据权利要求1所述的能效监控系统，其特征在于，所述的采集端包括：
至少一个数据采集装置，负责采集数据，并发送给数据采集服务器，数据采集装置通过总线形式或者无线方式连接采集对象，还负责分表数据的查询和数据格式转换；
至少一台数据采集服务器，用于接收数据采集装置发送的数据，并发送给所述的WEB服务器；
每台数据采集服务器能够接受多台数据采集装置发送的数据。
3.根据权利要求2所述的能效监控系统，其特征在于，所述的数据采集装置上设有用来配置所需采集的仪表的种类和数量的配置文件。
4.根据权利要求2所述的能效监控系统，其特征在于，所述的数据采集装置包括载有控制软件的主控模块，以及连接在主控模块上的缓存模块、大容量存储器模块、接口模块，所述的控制软件包括数据采集模块、协议适配器、打包模块、校验模块、压缩模块、数据发送模块，所述的接口模块包括用于连接采集对象的数据采集接口、用于连接数据采集服务器的数据传输接口；所述的数据采集接口接受来自数据采集模块的指令采集数据，并将采集的数据传递给协议适配器，所述的协议适配器将采集的信息归一化为统一的数据格式后发送给打包模块进行打包，打包后的数据及其采集时间、校验一起被存入所述的缓存模块，当缓存模块中的数据达到最大设定值时，数据被写入所述的大容量存储器模块，当缓存模块中的数据少于最小设定值时，大容量存储器中的数据被读出到所述的缓存模块，校验模块读取缓存模块中的数据进行校验，校验通过后发送给所述压缩模块进行压缩后发送到发送队列中等待发送，然后由数据发送模块通过所述数据传输接口发送出去。
5.根据权利要求4所述的能效监控系统，其特征在于，和所述的数据采集装置连接的所述总线还连接有至少一个IO板，每个IO板上至少连接一台受控设备，所述的主控模块还包括设备控制模块，所述的载有能效监控移动平台的客户端发送包含IO板编号、设备编号的控制设备启闭的信号给WEB服务器，WEB服务器通过数据库服务器、数据采集服务器发送控制信号给数据采集装置，数据采集装置将命令转发给IO板，IO板接收命令后控制相应的设备所在IO接口的开关状态。
6.根据权利要求4所述的能效监控系统，其特征在于，所述的数据发送模块采用UDP方式上传数据。
7.根据权利要求4所述的能效监控系统，其特征在于，所述的数据采集接口采用485接口，所述的数据传输接口采用232接口或UATR接口和/或以太网接口。
8.根据权利要求4所述的能效监控系统，其特征在于，所述的大容量存储器模块采用SD卡。
9.根据权利要求1所述的能效监控系统，其特征在于，所述的能效监控移动平台包括以下模块：
企业总览模块：用于展示企业电能不同参数的趋势曲线，包括企业有功功率、无功功率、视在功率的趋势曲线，并能够显示用户选定的当前曲线位置的位置参数；
系统总图模块：获取企业总图的地址得到总图，根据总图上检测点的数量和相关参数在总图上显示当前企业用电情况；
实时成本模块：用于实时分段显示所有采集点单位时间的电费情况，并能选择某天进行对比单位时间的电费情况；
时段成本模块：用于根据企业用户自定义的时段，将该时段内企业的每个采集点电量、电费情况通过曲线进行显示；
班次成本模块：根据企业实际班次及选择时间段显示每个班组每天的用电量；
实时监控模块：用于展示监控相关的电能参数的趋势曲线，并能整体显示，又能放大观察每分钟的具体的时间和状态；
电量监控模块：根据用户自定义的时段，将该时段内企业每个采集点的电量情况通过曲线进行展示；
安全预警模块：用于及时地将能效平台上有关用户企业的用电信息以查询的方式通知到企业用户；
所述的企业总览模块、系统总图模块、实时成本模块、实时监控模块、电量监控模块能够根据设定的时间间隔、通过请求WEB服务器对数据进行更新。
10.根据权利要求8所述的能效监控系统，其特征在于，所述的用电信息包括相电压、线电压、相电流、有功功率、视在功率、有功需量是否超过预警值情况。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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