CN103825936A - 一种分布式实时能耗数据的监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分布式实时能耗数据的监测系统及方法，系统包括依次连接的传感器模块、单片机控制模块、数据上传模块、数据服务器、Web服务器及用户终端，所述的单片机控制模块按照预设的读取时间间隔对传感器模块进行数据读取，并传送至数据上传模块，所述的数据上传模块将数据上传至数据服务器保存，用户终端通过Web服务器向数据服务器查询能耗信息，所述的Web服务器根据用户终端请求对数据进行分析后，将分析结果反馈给用户终端。与现有技术相比，本发明具有数据采集效率高、操作方便快捷、应用面广以及实用性强等优点。

Description

一种分布式实时能耗数据的监测系统及方法

技术领域

本发明涉及设备能耗监控领域，尤其是涉及一种分布式实时能耗数据的监测方法。

背景技术

当前信息技术突飞猛进的发展，使得互联网已深入到人们的生活和工作之中，互联网的普及使得信息方便地收集与分享成为可能。与此同时，传感器技术也在近些年来得到了很快的发展，各种传感器的小型化及低廉的价格使得通过其获取有价值的信息及挖掘相应信息中的有价值的知识成为了一个新的研究热点。不论是将这些提取出来的知识通过可视化手段提供给用户，或是通过对知识的分析进一步给控制器提供输入从而对设备等进行控制，都将会是一个十分有意义和价值的过程，会给人们的生活带来更大的便利。

在我国，从上世纪九十年代开始兴起数据分析与可视化平台这方面的研究，而最早的数据分析与可视化平台主要应用在工业环境当中，平台的主要监测对象是工厂的各种设备，如锅炉，机床等等，主要目的是通过对工厂能耗的监测与数据反馈，来寻求节能手段。除此之外，另一个目的在于，通过这种监测手段，可以预先设定上下限值，当设备的监测参数超过上下限时，在监测平台提供报警信息。综上所述的这类可视化平台虽然有一定的实用价值，但对象较为单一，仅仅应用在工厂中，并且所用到的监测传感器数量众多且一般价格不菲，监测到的数据一般通过专用总线上传至工厂内部专用服务器，且没有充分利到如今正迅速发展的互联网。

随着物联网技术的发展，一类运用物联网技术的数据分析与可视化平台应运而生，这类平台采用无线传感器技术来进行数据采集和上传，相比应用在工厂环境中的平台更具有灵活性，数据上传一般通过GPRS或者CDMA网络的方式也较有线方式大大提升了方便性，节约了成本。但是，这类平台登录使用方式受限，没有针对时下普及的智能手机和平板电脑给出相应的使用解决方案。另外，GPRS和CDMA网络都是电信运营商的商业网络，并不是免费使用的资源，同时，二者的上传速度都比较慢，如果遇到数据上传量较大的情况，就会影响整个平台系统的工作。

总的来说，以上这两类数据分析与可视化平台监测的都是传统的电能数据，并不符合当前大数据思想潮流，而且，由于缺少不同种类的传感器，采集到的数据缺乏全面性，因而仅仅能够做到电量数据的查看，使得最终分析的结果及预测的结果都较为单一。

目前，研究者们提出了一些对平台的数据分类进行改进的方法，即通过在传感器的数据上传端事先进行格式的定义，之后按照预先定义好的规则，来区分具体是哪一项设备上传的数据。这种方法有两个主要的缺点：第一，设计好数据定义格式之后，需要对平台中的每一个传感器进行配置，增加了工作量。第二，这样的设计方法需要对每一个要监测的设备配置传感器，增加了成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可实现数据分析与可视化的分布式实时能耗数据的监测系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种分布式实时能耗数据的监测系统，其特征在于，包括依次连接的传感器模块、单片机控制模块、数据上传模块、数据服务器、Web服务器及用户终端，所述的单片机控制模块按照预设的读取时间间隔对传感器模块进行数据读取，并传送至数据上传模块，所述的数据上传模块将数据上传至数据服务器保存，用户终端通过Web服务器向数据服务器查询能耗信息，所述的Web服务器根据用户终端请求对数据进行分析后，将分析结果反馈给用户终端。

所述的用户终端包括计算机、智能手机和平板电脑。

所述的数据上传模块采用WiFi技术。

一种分布式实时能耗数据的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将整个监测区域划分成多个监测点，每个监测点下有多个能耗设备和一个传感器模块；

(2)将每个监测点下的能耗设备的额定功率及额定电流录入数据服务器的数据库中；

(3)每个监测点的传感器模块以预设的频率间隔采集监测点的功率及电流数据；

(4)数据上传模块将传感器模块采集到的数据传输至数据服务器，数据服务器将当前接收到的值与上一次接收到的值进行比较后得到差值，并判断该差值是否小于预设的阈值，是则执行步骤(6)，否则说明存在能耗设备被打开或关闭，执行步骤(5)；

(5)将差值与数据服务器中各个能耗设备的额定值进行比较，选取最为相近的额定值，并由此额定值得到对应的能耗设备；

(6)根据各个能耗设备的开关情况得到其能耗情况，并将能耗情况记录存储在数据服务器中，用户终端通过Web服务器向数据服务器请求查询。

所述的单片机控制模块对传感器模块采集的数据进行滤波处理后传输至数据上传模块。

所述的滤波处理为均值滤波或高斯滤波。

用户终端通过访问网站页面的方式，通过Web服务器向数据服务器请求查询，从而对数据服务器中的数据进行可视化处理并展示，同样，数据分析的结果也通过网站页面来展示。

所述网站页面使用最新的bootstrap技术，使页面层和逻辑层进行分离，这样可以做到对不同分辨率的自适应，也可方便地直接对页面进行打包处理后生成手机或平板等用户终端可使用的程序，真正做到对不同设备的兼容，用户不需要安装任何的程序，只需要用浏览器登录就可以使用并获得完整的体验。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、传感器模块与数据服务器之间采用无线WiFi方式传输数据，方便快捷；

2、基于Web的技术，用户终端通过网站访问即可接入到数据服务器，无需安装程序，同时支持计算机，智能手机和平板电脑，操作便捷，应用面广；

3、Web服务器具有查询和推送功能，既可以根据用户终端请求查询数据，又可以将信息推送至用户终端，同时还可以与现有的微信、微波等社交系统进行交互，提升用户使用的兴趣度和活跃度；

4、本发明数据分类方法在每个监测点下仅安装一个传感器进行监测，大大地减少了监测成本，而且管理上也更加便捷，实用性强。

附图说明

图1为本发明系统的结构框图；

图2为本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种分布式实时能耗数据的监测系统，其特征在于，包括依次连接的传感器模块1、单片机控制模块2、数据上传模块3、数据服务器4、Web服务器5及用户终端，所述的单片机控制模块2按照预设的读取时间间隔对传感器模块1进行数据读取，并传送至数据上传模块3，所述的数据上传模块3将数据上传至数据服务器4保存，用户终端通过Web服务器5向数据服务器4查询能耗信息，所述的Web服务器5根据用户终端请求对数据进行分析后，将分析结果反馈给用户终端。所述的用户终端包括计算机6、智能手机7和平板电脑8。所述的数据上传模块3采用WiFi技术。

如图2所示，一种分布式实时能耗数据的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤101，将整个监测区域划分成多个监测点，每个监测点下有多个能耗设备；

步骤102，在每个监测点下，判断是否有新添加入这个监测点的能耗设备，是则对新添加的设备进行额定功率及额定电流的数据录入；

步骤103，在每个监测点下布置一个用于数据监测的传感器模块，传感器模块以预设的频率间隔采集监测点的功率及电流数据，并传送至单片机控制模块；

步骤104，单片机控制模块对接收到的数据进行均值滤波或高斯滤波处理后传输至数据上传模块；

步骤105，数据上传模块将每个监测点下的额定功率及额定电流录入数据服务器的数据库中，数据服务器将当前接收到的值与上一次接收到的值进行比较后得到差值，并判断该差值是否小于预设的阈值，是则执行步骤107，否则说明存在能耗设备被打开或关闭，执行步骤106；

步骤106，将差值与数据服务器中各个能耗设备的额定值进行比较，选取最为相近的额定值，并由此额定值得到对应的能耗设备；

步骤107，根据各个能耗设备的开关情况得到其能耗情况，并将能耗情况记录存储在数据服务器中，用户终端通过Web服务器向数据服务器请求查询。

本发明用户终端可通过访问网站的方式实现数据显示、能耗模型预测以及产生报表等功能，还可以用来进行不同种类信息的相关分析，如结合能耗信息及用户个人信息可以拿来分析不同年龄段人群的能耗消费习惯等，进而可以得出一些传统方法无法得出但同时又十分有价值的信息。

Claims (6)

1.一种分布式实时能耗数据的监测系统，其特征在于，包括依次连接的传感器模块、单片机控制模块、数据上传模块、数据服务器、Web服务器及用户终端，所述的单片机控制模块按照预设的读取时间间隔对传感器模块进行数据读取，并传送至数据上传模块，所述的数据上传模块将数据上传至数据服务器保存，用户终端通过Web服务器向数据服务器查询能耗信息，所述的Web服务器根据用户终端请求对数据进行分析后，将分析结果反馈给用户终端。 

2.根据权利要求1所述的一种分布式实时能耗数据的监测系统，其特征在于，所述的用户终端包括计算机、智能手机和平板电脑。 

3.根据权利要求1所述的一种分布式实时能耗数据的监测系统，其特征在于，所述的数据上传模块采用WiFi技术。 

4.一种基于权利要求1所述的系统的分布式实时能耗数据的监测方法，其特征在于，包括以下步骤： 

(1)将整个监测区域划分成多个监测点，每个监测点下有多个能耗设备和一个传感器模块； 

(2)将每个监测点下的能耗设备的额定功率及额定电流录入数据服务器的数据库中； 

(3)每个监测点的传感器模块以预设的频率间隔采集监测点的功率及电流数据； 

(4)数据上传模块将传感器模块采集到的数据传输至数据服务器，数据服务器将当前接收到的值与上一次接收到的值进行比较后得到差值，并判断该差值是否小于预设的阈值，是则执行步骤(6)，否则说明存在能耗设备被打开或关闭，执行步骤(5)； 

(5)将差值与数据服务器中各个能耗设备的额定值进行比较，选取最为相近的额定值，并由此额定值得到对应的能耗设备； 

(6)根据各个能耗设备的开关情况得到其能耗情况，并将能耗情况记录存储在数据服务器中，用户终端通过Web服务器向数据服务器请求查询。 

5.根据权利要求4所述的一种分布式实时能耗数据的监测方法，其特征在于， 所述的单片机控制模块对传感器模块采集的数据进行滤波处理后传输至数据上传模块。 

6.根据权利要求5所述的一种分布式实时能耗数据的监测方法，其特征在于，所述的滤波处理为均值滤波或高斯滤波。 

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