CN103366256A - 能耗监测与评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能耗监测与评估系统, 包括数据采集模块、控制模块、数据信息处理模块、通讯模块和能耗管理平台，数据采集模块用于采集电力能耗数据，并将采集的数据传输至数据信息处理模块；数据信息处理模块对采集的电力数据进行计算得出电能值，并将电能值发送到能耗管理平台；控制模块用于接收数据信息处理模发出的控制命令，控制电力数据采集线路的通断；通讯模块包括有线传输通道、无线传输通道；能耗管理平台包括服务器、数据存储设备，用于统计、分析能耗数据，根据分析结果形成各种能耗统计报表和能耗评估模型，指导节能减排工作。本发明具有采样精确、采样效率高、评估和调度科学合理等优点，完全避免了人为干扰的因素。
Description
技术领域
本发明涉及能耗监测、能耗分析、节能评估、节能降耗技术领域，具体涉及一种对电、水、油、气等能耗数据的统计分析并给出节能评估对节能设备调度，达到节能降耗目的的能耗监测和评估系统。
背景技术
我国“十一五”规划明确了节能减排的工作指标：到2010年，单位国内生产总值能耗降低20％左右。2011年，国务院印发了《“十二五”节能减排综合性工作方案》，提出到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤（按2005年价格计算），比2010年的1.034吨标准煤下降16%。2009年底，国资委将国内用电大户（三大运营商）从节能减排要求最低“一般企业”转为“关注类企业”，提高了运营商节能的要求，增加了监管力度，同时还把节能减排将纳入中央企业负责人任期经营业绩考核体系。
当前节能减排工作目前的状况是，日常能耗管理体系中，主要依赖各单位的能耗数据上报及市场的能耗费用支出情况判断各单位能耗指标的完成情况。由于能耗费用结算时间问题，多报、漏报，能耗单价区别等因素的影响，无法准确获取各能耗单位具体的能耗情况，无法达到能耗精确化管理需求。
以目前的能耗采集手段无法完成数据的收集，准确程度更是无从谈起，主要存在以下问题：一是行业能源消耗源非常庞杂，从制造环节、运营环节到用户消费环节，都存在相当大的能源消费，短时间把握非常困难，致使虽有不少的节能减排相关研究和实践，但仍缺乏统一的研究认知和评价指标，难以确获取各方面、各维度的能耗现状，来进行现状摸底从而作为能耗预算的基础。二是缺乏规范化的数据统计基础和严格的统计口径，上报数据难以进行归一化汇总，难以对能耗的各种组成进行分析从而找出能耗现状的短板所在，对分析出其节能潜力及“节能减排”的具体工作举措带来了不确定性。三是难以根据能耗现状分析出的问题进行合理的能耗预算，制定切实可行的能耗目标；四是如何对采取的节能举措进行效果评估，分析各种节能举措的特点、适应场景及改进方案，为后续工作带来指导性建议。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述不足，提供一种对电力能耗的自动采集，获得实时、准确、有效的电量数据，完成对电、水、油、气等用电能耗数据的统计分析和管理的能耗监测和评估系统。
为实现上述目的，本发明设计的能耗监测与评估系统，包括数据采集模块、控制模块、数据信息处理模块、通讯模块和能耗管理平台，所述数据采集模块用于采集电力能耗数据，并将采集的数据传输至数据信息处理模块；
所述数据信息处理模块对采集的电力数据进行计算得出电能值，并通过通讯模块将电能值发送到能耗管理平台；
所述控制模块用于接收数据信息处理模发出的控制命令，根据控制命令控制电力数据采集线路的通断；
所述通讯模块包括有线传输通道、无线传输通道；
所述能耗管理平台包括服务器、数据存储设备，用于统计、分析能耗数据，根据分析结果、业务发展和区域特征，形成各种能耗统计报表和能耗评估模型，指导节能减排工作。
在上述技术方案中，所述能耗管理平台包括数据接收模块、数据下发模块、消息中间件、协议解析模块、设置与管理模块、报表生成展示和数据深度挖掘模块，以及节能分析与评估模块；
所述数据接收模块用于接收数据处理模块发送的数据报文，将数据报文传给消息中间件；
所述数据下发模块用于接收消息中间件发送过来的报文，并发给数据处理模块；
所述消息中间件用于消息缓冲、转发、分发，实现大量数据的多线程并行数据收发；
所述协议解析模块用于报文的过滤、转换，协议的识别与解析，包括多个的协议解析子模块，每个子模块之间互相独立工作，并根据后期的扩展需要可进行扩充或者替换；
所述设置和管理模块用于管理和控制数据采集模块，采用作业调度机制，对能耗系统中的节能设施进行启/停控制，监测在不同环境下各种节能设施带来的能耗节省量，为企业节能设施的投资与产出的效果评估提供准确的实践数据；通过科学抽样统计的方法，建立了一套监测点的选取模型，保证对总体能耗准确计算的前提下，降低安装监测点的数量；
所述报表生成展示和数据深度挖掘模块，用于根据时间、地域、维度、能耗、用户的需求信息构成不同组合，生成各种分析图表以及报表以供用户进行数据挖掘，从而对制定不同的决策或者对现有的决策进行修正；
所述节能分析与评估模块，包括内置的多种节能计划的分析算法，用于设置节能设备的数量、预置能源的使用量，以时间为横向轴，进行阶段性的分析和对比，对能耗计划进行精准评估。
在上述技术方案中，所述设置和管理模块包括抽样模块、节能设备控制调度模块；所述抽样模块用于对数据采集模块以及数据采集模块采集上来的数据进行抽样，抽样数据用于做评估分析、能耗计划调整；所述节能设备控制调度模块用于根据用户指定的节能计划，对节能设备进行调度以及控制，通过用户事先设定好的节能计划，根据节能计划生成对应的计划列表，再根据列表里面对节能设备进行调度和控制，从而达到节能的目的。
在上述技术方案中，所述数据采集模块包括开启式电流互感器，用于采集电力数据。
在上述技术方案中，所述控制模块包括继电器或接触器，用于控制电力数据采集模块的通断。
在上述技术方案中，所述数据信息处理模块包括单路或多路电力测控表。
在上述技术方案中，所述数据采集模块包括数据采集器，所述数据采集器为有线数据采集器或无线数据采集器，所述有线数据采集器将不同通讯方式的远程终端装置转成以太网通讯连接在同一网络；所述无线数据采集器包含GPRS-DTU和CDMA-DTU，用于在通信网络的前提下完成协议转换，进行远程无线传输数据。
本发明采用上述技术方案，具有以下优点：
本发明能耗监测与评估系统实现对行业用户最主要的能耗即电、水、油、气等用电能耗数据的电力能耗的自动采集，获得实时、准确、有效的数据，完成统计分析、评估、调度指导节能设备的投入应用和最大限度地节约能源。对于电力能耗而言，系统包括数据采集、数据处理、传输网络、能耗管理平台，数据采集模块负责采集各类机房的电力能耗数据，通过分散计量装置自动采集原始电力能耗数；数据采集器依托现有的有线、无线传输网络汇集各类电力能耗数据，并将数据发送到能耗管理平台。能耗管理平台负责能耗数据的统计、分析，由各类服务器、存储设备等构成。能耗管理平台在分析能耗特征和现状的基础上，结合业务发展和区域特征，形成各类能耗统计报表和能耗评估模型，指导节能减排工作的开展。
本发明采用科学抽样模型降低采集点数量，通过分散计量装置自动采集原始电力能耗数据，解决现有抄表系统的滞后性，具有采样精确、采样效率高、评估和调度科学合理等优点，完全避免了人为干扰的因素。
附图说明
图1是本发明一种能耗监测与评估系统结构框图；
图2为本发明能耗监测与评估系统实现流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
如图1所示，本发明能耗监测与评估系统，包括数据采集模块、控制模块、数据信息处理模块、通讯模块和能耗管理平台，数据采集模块用于采集电力能耗数据，并将采集的数据传输至数据信息处理模块；数据信息处理模块对采集的电力数据进行计算得出电能值，并通过通讯模块将电能值发送到能耗管理平台；控制模块用于接收数据信息处理模发出的控制命令，根据控制命令控制电力数据采集线路的通断；通讯模块包括有线传输通道、无线传输通道；能耗管理平台包括服务器、数据存储设备，用于统计、分析能耗数据，根据分析结果、业务发展和区域特征，形成各种能耗统计报表和能耗评估模型，指导节能减排工作。
能耗管理平台包括数据接收模块、数据下发模块、消息中间件、协议解析模块、设置与管理模块、报表生成展示和数据深度挖掘模块，以及节能分析与评估模块；
数据接收模块用于接收由硬件设备从通信模块发送过来的原始的数据报文，接收到这些报文后，将报文的内容传给消息中间件，通信模块包括IP、2M、SMS、3G中的一种或多种，
数据下发模块用于接收消息中间件发送过来的报文，并且通过通信模块发给硬件层的硬件设备；
消息中间件用于消息缓冲、转发、分发，实现大量数据的多线程并行数据收发，消息中间以activeMQ作为信息交换方式，利用其稳定的消息缓冲、转发、分发性能，实现系统大数据量的多线程并行数据收发，满足系统在负载能力上至少能支持10万个采集点，以分钟为单位的密集的采集周期；
协议解析模块用于报文的过滤、转换，协议的识别与解析，包括多个的协议解析子模块，每个子模块之间互相独立工作，并根据后期的扩展需要可进行扩充或者替换；
设置和管理模块用于管理和控制数据采集模块，采用作业调度机制，对能耗系统中的节能设施进行启/停控制，监测在不同环境下各种节能设施带来的能耗节省量，为企业节能设施的投资与产出的效果评估提供准确的实践数据；通过科学抽样统计的方法，建立了一套监测点的选取模型，保证对总体能耗准确计算的前提下，降低安装监测点的数量；
报表生成展示和数据深度挖掘模块，用于根据时间、地域、维度、能耗、用户的需求信息构成不同组合，生成各种分析图表以及报表以供用户进行数据挖掘，从而对制定不同的决策或者对现有的决策进行修正；
节能分析与评估模块，包括内置的多种节能计划的分析算法，用于设置节能设备的数量、预置能源的使用量，以时间为横向轴，进行阶段性的分析和对比，对能耗计划进行精准评估，系统预先内置了多种节能计划的分析算法，同时用户可以根据自己的需求，按照实际环境来设计有针对性的节能计划分析算法，并且为自定义算法预留了多种模板，可以供用户更加灵活、方便、快捷的进行设置，从而能得到更加精准的分析结果。
3、根据权利要求2的能耗监测与评估系统，其特征在于：设置和管理模块包括抽样模块、节能设备控制调度模块；抽样模块用于对采集设备以及采集设备采集上来的数据进行抽样，用于做评估分析、能耗计划调整或制定等。通过用户自定义或者内部初始的几种定义的抽样方法，生成有针对性、有特点的抽样算法，根据算法对采集设备以及采集设备采集的数据进行抽样。通过不同的算法，能够准确的进行抽样，为用户下一步的观察、分析、评估、指定报表等提供全面和多样化的数据；节能设备控制调度模块用于根据用户指定的节能计划，对节能设备进行调度以及控制。通过用户事先设定好的节能计划，根据节能计划生成对应的计划列表，再来根据列表里面对节能设备进行调度和控制，从而达到节能的目的。
数据采集模块包括开启式电流互感器，用于采集电力数据，开启式电流互感器，可在不断电的情况下进行安装，实现对电流、电压的采集。
控制模块包括继电器或接触器，继电器或接触器通过线圈的得电与失电实现对控制命令的执行，控制线路的通断。
数据信息处理模块包括单路或多路电力测控表，采用智能电能表对采集的电流、电压值进行计算得出电能值并将数据上传，下达控制的命令上传反馈信息。系统采用的单路/多路电力测控表均支持开启式电流互感器、支持控制通断功能、具备485接口，遵循DL645（1997或2007）规约；
通信模块根据不同的网络环境分别采用有线数据采集器和无线数据采集器，采集电表数据转换成上传的协议并上传至软件平台，下达控制、采集命令给电表。有线数据采集器可将不同通讯方式的RTU设备（如RS232、RS485、RS422）转成以太网通讯连接在同一网络；无线数据采集器包含GPRS-DTU和CDMA-DTU，可在基于GPRS或CDMA网络的前提下完成 RS232/485与TCP/UDP/IP协议透明转换，进行远程无线传输数据，实现网络的互连互通。
数据通讯：指针对各行业用电环境的复杂，本系统依托现有的有线、无线传输通道，汇集各类电力能耗数据；并利用多线程和消息中间件技术，使系统支持10万个以上的采集点，以分钟为单位的密集的采集周期。
数据存储：根据不同类型机房、不同业务、不同设备的能耗情况，构建电力能耗基础数据库，支持能耗的各种组成分析，支持各方面各维度的能耗之间的对标分析；
节能评估：采用作业调度机制，对能耗系统中的节能设施进行启/停控制，监测在不同环境下各种节能设施带来的能耗节省量，为企业节能设施的投资与产出的效果评估提供准确的实践数据；
数据分析：在分析能耗特征和现状的基础上，结合业务发展和区域特征，形成各类能耗统计报表和能耗评估模型，指导节能减排工作的开展。
本系统采用作业调度机制，对能耗系统中的节能设施进行启/停控制，监测在不同环境下各种节能设施带来的能耗节省量，为企业节能设施的投资与产出的效果评估提供准确的实践数据；
本系统应用科学抽样统计的方法，建立了一套电能监测点的选取模型;
本发明的系统在架构设计上就采用了云技术，用户可以使用标准的能耗计量表，就可以接入本系统管理自己的能耗信息，从而使系统具备高可靠性、虚拟化、通用性和按需服务等一系列特征，用户可以使用标准的能耗计量表，就可以接入本系统管理自己的能耗信息。
其它未说明的部分均属于现有技术。
Claims (7)
1.一种能耗监测与评估系统，其特征在于：包括数据采集模块、控制模块、数据信息处理模块、通讯模块和能耗管理平台，
所述数据采集模块用于采集电力能耗数据，并将采集的数据传输至数据信息处理模块；
所述数据信息处理模块对采集的电力数据进行计算得出电能值，并通过通讯模块将电能值发送到能耗管理平台；
所述控制模块用于接收数据信息处理模发出的控制命令，根据控制命令控制电力数据采集线路的通断；
所述通讯模块包括有线传输通道、无线传输通道；
所述能耗管理平台包括服务器、数据存储设备，用于统计、分析能耗数据，根据分析结果、业务发展和区域特征，形成能耗统计报表和能耗评估模型，用于指导节能减排工作。
2.根据权利要求1所述的能耗监测与评估系统，其特征在于：所述能耗管理平台包括数据接收模块、数据下发模块、消息中间件、协议解析模块、设置与管理模块、报表生成展示和数据深度挖掘模块，以及节能分析与评估模块；
所述数据接收模块用于接收数据处理模块发送的数据报文，将数据报文传给消息中间件；
所述数据下发模块用于接收消息中间件发送过来的报文，并发给数据处理模块；
所述消息中间件用于消息缓冲、转发、分发，实现大量数据的多线程并行数据收发；
所述协议解析模块用于报文的过滤、转换，协议的识别与解析，包括多个的协议解析子模块，每个子模块之间互相独立工作，并根据后期的扩展需要可进行扩充或者替换；
所述设置和管理模块用于管理和控制数据采集模块，采用作业调度机制，对能耗系统中的节能设施进行启/停控制，监测在不同环境下各种节能设施带来的能耗节省量，为企业节能设施的投资与产出的效果评估提供准确的实践数据；通过科学抽样统计的方法，建立了一套监测点的选取模型，保证对总体能耗准确计算的前提下，降低安装监测点的数量；
所述报表生成展示和数据深度挖掘模块，用于根据时间、地域、维度、能耗、用户的需求信息构成不同组合，生成各种分析图表以及报表以供用户进行数据挖掘，从而对制定不同的决策或者对现有的决策进行修正；
所述节能分析与评估模块，包括内置的多种节能计划的分析算法，用于设置节能设备的数量、预置能源的使用量，以时间为横向轴，进行阶段性的分析和对比，对能耗计划进行精准评估。
3.根据权利要求2所述的能耗监测与评估系统，其特征在于：所述设置和管理模块包括抽样模块、节能设备控制调度模块；所述抽样模块用于对数据采集模块以及数据采集模块采集上来的数据进行抽样，抽样数据用于做评估分析、能耗计划调整；所述节能设备控制调度模块用于根据用户指定的节能计划，对节能设备进行调度以及控制，通过用户事先设定好的节能计划，根据节能计划生成对应的计划列表，再根据列表里面对节能设备进行调度和控制，从而达到节能的目的。
4.根据权利要求1所述的能耗监测与评估系统，其特征在于：所述数据采集模块包括开启式电流互感器，用于采集电力数据。
5.根据权利要求1所述的能耗监测与评估系统，其特征在于：所述控制模块包括继电器或接触器，用于控制电力数据采集模块的通断。
6.根据权利要求1所述的能耗监测与评估系统，其特征在于：所述数据信息处理模块包括单路或多路电力测控表。
7.根据权利要求1所述的能耗监测与评估系统，其特征在于：所述数据采集模块包括数据采集器，所述数据采集器为有线数据采集器或无线数据采集器，所述有线数据采集器将不同通讯方式的远程终端装置转成以太网通讯连接在同一网络；所述无线数据采集器包含GPRS-DTU和CDMA-DTU，用于在通信网络的前提下完成协议转换，进行远程无线传输数据。
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