CN104483955B - 一种能耗远程监测预警系统 - Google Patents
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Abstract
为了有针对性地向耗电用户给出预警信息，本发明提供了一种能耗远程监测预警系统，包括供电单元、楼宇报警单元、能耗历史阈值存储单元、能耗比较单元、楼宇数据传输单元，以及多个检测模块，所述检测模块包括数字电能表输出信号获取单元、Zigbee模块、脉冲产生单元、电磁阀和门户报警单元，所述供电单元为上述各单元和各个检测模块供电。本发明不仅能够提供能耗用户的事后信息报告，还能够根据特殊门户标记智能地在日能耗数据的限制下节省超标用户的耗电量。
Description
技术领域
本发明涉及建筑物节能监控技术领域，更具体地，涉及一种能耗远程监测预警系统。
背景技术
2008年，在倡导节约型社会的大背景之下，节能降耗已经成为整个社会发展的主旋律。我国高度重视资源节约和环境保护。“十一五”规划要把节能和减排作为约束性目标。
大型公共建筑一般是指单体建筑面积在2万m2以上、采用中央空调的办公、商业、旅游、科教文卫、通信以及交通枢纽等公共建筑。随着我国城市建设的飞速发展和经济水平提高，大型公共建筑在城镇建筑中的比例迅速增加，据相关资料，我国大型公共建筑面积总量约4～5亿平方米，占城镇建筑总量不到4％，但其年耗电量却占到我国城镇建筑总耗电量的22％以上。统计表明，我国大型公共建筑的节能潜力普遍在30％以上，有的大型公共建筑甚至可达50％以上。“十二五”期间我国将深入开展公共建筑节能监管体系建设，中央财政支持有条件的地方建设公共建筑能耗监测平台，对重点建筑实行分项计量与动态监测，争取在“十二五”期间，实现大型公共建筑单位面积能耗下降15％；同时，大型公共建筑内部人员密集，对室内工作环境质量的舒适性、健康性、高效性有着更高的要求。室内工作环境质量的优劣不仅直接关乎建筑内人员的身心健康，而且会对人员的工作效率造成重大影响。据世界银行估计，中国每年因室内环境污染所造成的经济损失约32亿美元。研究表明，通过有效改善室内工作环境质量可在保证人员健康的同时将建筑物内部人员的工作效率提高15％～20％。
然而，现有技术中的能耗远程监测还不够智能，无法有针对性地向耗电用户给出预警信息，而往往都是给出事后报告信息，同时也缺乏有效的警告措施。
发明内容
本发明为了克服现有技术中的上述不足，以高效和有针对性地向耗能大户提供预警信息并控制其耗能超标，提供了一种能耗远程监测预警系统，包括供电单元、楼宇报警单元、能耗历史阈值存储单元、能耗比较单元、楼宇数据传输单元，以及多个检测模块，所述检测模块包括数字电能表输出信号获取单元、Zigbee模块、脉冲产生单元、电磁阀和门户报警单元，所述供电单元为上述各单元和各个检测模块供电，所述各检测单元用于一一对应地检测楼宇内各门户的能耗数据，检测模块中的Zigbee模块将其检测到的能耗数据传输到楼宇数据传输单元，楼宇数据传输单元接收后通过能耗比较单元将接收到的能耗数据与能耗历史阈值存储单元内的历史阈值进行比较，当超出历史阈值时通过Zigbee模块向楼宇数据传输单元发送报警类型信号、预警类型信号、特殊门户标记和日能耗数据，检测模块接收后使能脉冲产生单元向电磁阀发出开启和关闭的定时脉冲，该定时脉冲的周期根据报警类型信号设置，电磁阀连接楼宇内检测模块所检测的各门户的空气开关的感温元件，所述门户报警单元向所述的门户发出预警信息，并若特殊门户标记非空时，控制数字电能表根据日能耗数据向某一门户供电。
进一步地，所述Zigbee模块为Zigbee模块。
进一步地，所述能耗历史阈值存储单元为flash存储器。
进一步地，所述供电单元为设置在楼宇外部的太阳能电池板。
进一步地，所述楼宇数据传输单元为3G数据传输模块。
进一步地，所述来自Zigbee模块的数据的一部分包括数字电能表编号和能耗数据。
进一步地，所述的楼宇数据传输单元接收后通过能耗比较单元将接收到的能耗数据与能耗历史阈值存储单元内的历史阈值进行比较包括：根据数字电能表编号对应地比较接收到的能耗数据与能耗历史阈值存储单元内的历史阈值。
进一步地，所述门户报警单元根据所述预警类型信号向所述的门户发出预警信息，且所述预警信息包括声、光、语音方式中的至少一种。
本发明的有益效果为：不仅能够提供能耗用户的事后信息报告，还能够根据特殊门户标记智能地在日能耗数据的限制下节省超标用户的耗电量。
附图说明
图1示出了根据本发明的优选实施例的能耗远程监测预警系统的结构框图。
具体实施方式
根据本发明的优选实施例的能耗远程监测预警系统的结构框图如图1所示。该能耗远程监测预警系统包括一个供电单元、一个楼宇报警单元、一个能耗历史阈值存储单元、一个能耗比较单元、一个楼宇数据传输单元，以及多个检测模块。这些检测模块被制作成可集成在一个壳体内的结构，并被设置在楼宇内各个门户的入户电能表箱内或电能表表箱附近，使各检测单元用于一一对应地检测楼宇内各门户的能耗数据。供电单元为能耗远程监测预警系统的各单元和各个检测模块供电。
检测模块具有上述的壳体，在壳体内包括数字电能表输出信号获取单元、Zigbee模块、脉冲产生单元、电磁阀和门户报警单元。
数字电能表输出信号获取单元与数字电能表之间的通讯例如通过如下方式实现：所述获取单元对电表的自动识别功能：在所述获取单元和电能表RS485构成的通讯链路中，所述获取单元为上位机，电能表为下位机，通讯时由所述获取单元主动，电能表应答。电能表中存储其上位机(所述获取单元)的通讯地址。
所述获取单元定时在链路中发送询问报文，电能表接收到询问报文后，对其解码提取出所述获取单元的通讯地址，然后与其存储的上位机的通讯地址做比较，如果相同则不应答，如是不同则发出应答报文。所述获取单元接收到应答报文后，对报文解码提取出电能表的通讯地下，把该电能表的地址存储入其下位机的地址表中，所述获取单元完成这一操作后表示所述获取单元已经识别该电能表。所述获取单元通过定时抄表功能与其所有下位机通讯，把通讯不成功的下位机做标记，并累计通讯失败次数。当通讯次数达到一事实上数值时，说明该电能表发生故障或被拆除，所述获取单元从其下位机地址表中删除该电能表。电能表收到链路中上位机的询问报文后，采用竞争机制进行应答。竞争机制的含义是：如果电能表发现通讯链路处于空闲状态，则把链路设置为通讯忙状态，然后发送应答报文。竞争机制能够保证通讯链路中始终只有一个下位机应答。当电能表中所存储的上位机在规定时间内未与电能表通讯时，则表示该所述获取单元故障或被拆除，电能表把其上位机的地址清空。
检测模块中的Zigbee模块将其检测到的能耗数据连同数字电能表的编号一起传输到楼宇数据传输单元。楼宇数据传输单元优选地也采用Zigbee通信模块来接收检测模块的数据。楼宇数据传输单元接收到的数据通过AD转换后被传输到基于ARM9的嵌入式微控制器SAM9G45的处理芯片，该处理芯片在收到数据后，根据数据中的数字电能表编号，在flash存储器中查找该编号对应的能耗历史阈值，并进行比较运算。这里的历史阈值包括每日阈值和每月阈值。如果计算得到的日能耗数据大于能耗历史阈值中的每日阈值，则进一步判断超过的比例，并产生报警类型信号、预警类型信号、特殊门户标记和日能耗数据。其中，特殊门户标记是预先设置的标记门户是否需要特殊对待的标记，且若此数字电能表对应的并非需要特殊对待，则还计算按照今天的耗能直到本月的最后一天能否出线能耗超标，如果能，则根据本月在节能减排标准范围内的能耗值减去本月已经消耗的能耗值的差再除以本月的剩余天数，得到日能耗数据。如果计算得到的日能耗数据小于能耗历史阈值中的每日阈值，则设置日能耗数据为-255。
例如，某门户并非需要特殊照顾的人群或者没有特别地被批准取消本月节能减排监控，特殊门户标记设置为假。在6月12日零时，获得的能耗经过与该门户去年同日使用的能耗相比超过5％，则认为报警类型为I(轻度超标)，预警类型信号为A(电能表不进行报警)；同时，如果照此计算其本月不会超出本年6月的节能减排要求，则设置日能耗数据为-255。
再如，某门户并非需要特殊照顾的人群或者没有特别地被批准取消本月节能减排监控，特殊门户标记设置为假。在5月22日零时，获得的能耗经过与该门户去年同日使用的能耗相比超过55％，则认为报警类型为III(中度超标)，预警类型信号为C(电能表进行报警)；同时，如果照此计算其本月会超出本年6月的节能减排要求，则设置日能耗数据为：本月在节能减排标准范围内的能耗值减去本月已经消耗的能耗值的差再除以本月的剩余天数。
在上述第二个例子中，如果该门户需要特殊照顾，则特殊门户标记设置为真。
ARM9芯片将上述各信息发送给检测模块。检测模块接收后，使能脉冲产生单元向电磁阀发出开启和关闭的定时脉冲，该定时脉冲的周期根据报警类型信号设置：若报警类型为I、II或II，则脉冲周期设置为10分钟低电平50分钟高电平，从而使与电磁阀连接楼宇内检测模块所检测的各门户的空气开关的感温元件受到上述脉冲的控制而在晚20:00-21:00这个小时内产生10分钟断开和50分钟连接的结果，所述门户报警单元向所述的门户发出预警信息，并若特殊门户标记非空时，控制数字电能表根据日能耗数据向某一门户供电。
优选地，所述能耗历史阈值存储单元为flash存储器。在其他的实施例中，还可以采用NAND存储器。
优选地，所述供电单元为设置在楼宇外部的太阳能电池板。
优选地，所述楼宇数据传输单元为3G数据传输模块。
优选地，所述门户报警单元根据所述预警类型信号向所述的门户发出预警信息，且所述预警信息包括声、光、语音方式中的至少一种。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种能耗远程监测预警系统，包括供电单元、楼宇报警单元、能耗历史阈值存储单元、能耗比较单元、楼宇数据传输单元，以及多个检测模块，所述检测模块包括数字电能表输出信号获取单元、Zigbee模块、脉冲产生单元、电磁阀和门户报警单元，其特征在于，所述供电单元为上述各单元和各个检测模块供电，所述各检测单元用于一一对应地检测楼宇内各门户的能耗数据，检测模块中的Zigbee模块将其检测到的能耗数据传输到楼宇数据传输单元，楼宇数据传输单元接收后通过能耗比较单元将接收到的能耗数据与能耗历史阈值存储单元内的历史阈值进行比较，当超出历史阈值时通过Zigbee模块向楼宇数据传输单元发送报警类型信号、预警类型信号、特殊门户标记和日能耗数据，检测模块接收后使能脉冲产生单元向电磁阀发出开启和关闭的定时脉冲，该定时脉冲的周期根据报警类型信号设置，电磁阀连接楼宇内检测模块所检测的各门户的空气开关的感温元件，所述门户报警单元向所述的门户发出预警信息，并若特殊门户标记非空时，控制数字电能表根据日能耗数据向某一门户供电；特殊门户标记是预先设置的标记门户是否需要特殊对待的标记，且若此数字电能表对应的并非需要特殊对待，则还计算按照今天的耗能直到本月的最后一天能否出线能耗超标，如果能，则根据本月在节能减排标准范围内的能耗值减去本月已经消耗的能耗值的差再除以本月的剩余天数，得到日能耗数据；如果计算得到的日能耗数据小于能耗历史阈值中的每日阈值，则设置日能耗数据为-255。
2.根据权利要求1的能耗远程监测预警系统，其特征在于，所述能耗历史阈值存储单元为flash存储器。
3.根据权利要求1的能耗远程监测预警系统，其特征在于，所述供电单元为设置在楼宇外部的太阳能电池板。
4.根据权利要求1的能耗远程监测预警系统，其特征在于，所述楼宇数据传输单元为3G数据传输模块。
5.根据权利要求1的能耗远程监测预警系统，其特征在于，所述门户报警单元根据所述预警类型信号向所述的门户发出预警信息，且所述预警信息包括声、光、语音方式中的至少一种。
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