CN109597380A - 一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统 - Google Patents
一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于包括如下组件：设备层、采集传输层、应用管理层、内核、外围功能模块；所述内核为设备层、采集传输层和应用管理层中的各类子系统，外围功能模块为内核当中的各类功能模块；所述内核由四个子系统组成：包括通信子系统、数据子系统、显示子系统和控制子系统；所述外围功能模块包括：通信设备驱动功能模块、通信协议解释功能模块、专业图形元件功能模块、自动控制功能模块和可视化人机界面功能模块。本方案解决了能源管理平台手动抄表不具备基础数据分析汇总功能，不利于能源充分利用的问题，提供了一种将电气控制信息与过程控制信息整合同一平台的系统。
Description
技术领域
本发明涉及能源管理平台技术领域，尤其涉及一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统。
背景技术
光纤生产制造过程中水、电、气等能源必不可少，目前采用人工抄表的方式进行数据采集，手工录入MES(Manufacturing Execution System)系统进行汇总。由于计量表计较多且不集中，由于每日抄表、录入系统等工作需要投入大量人力，工作强度大，数据上传不及时等原因，经常导致录入数据不准确，甚至导致MES系统不能自动生成报表，无法及时准确的反映当前能源消耗，不具备基础数据分析汇总，不利于能源充分利用，因此研究开发基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，对企业能源管理具有重要意义。中国专利CN208126186U一种基于云计算平台的家庭智慧能源管理系统，包括：能源管系统和云计算平台；能源管系统包括：智能显示终端，智能电表，智能手持终端，分布式电源，智能插座和主站；通过可靠的通信网络，用户可方便地获得各类能源消耗信息，掌握家庭能源消耗情况；通过智能手持终端与智能显示终端和智能电表组成的交互门户，家庭用电设备可以建立与智能手持终端的联系，用户可对家庭用电设备远程控制；通过智能电表，可足不出户进行预付费；用户可通过安装分布式电源提高能源利用效率；通过各家庭的能源管理系统与云计算平台建立的通讯连接，使各家庭的能源管系统之间能够实现通讯连接，能够完成微电网之间的能量交换和管理。中国专利CN108846554A一种能源自动管理调度系统，包括应用管理系统层、应用支撑平台层、数据服务平台和基础设施层；所述应用管理系统层包括能源管理、生产调度、设备管理、生产统计、质量管理、安防管理和ERP接口，能源管理包括用电监测模块、用电行为分析模块和用电管理模块，应用支撑平台层包括系统管理、工作流引擎和数据交互服务，数据服务平台包括实时数据、管理数据和综合数据的管理，基础设施层包括软硬件和主机系统。本发明实现合理有序用电、终端能源使用效率提高和优化用电行为，达到节能增效的目的。现有技术中仅仅对能源管理进行检测、管理和综合数据，并没有将得到的数据进行整合分析并通过云计算的方式与MES系统进行有效结合。
发明内容
为克服现有技术中存在的能源管理系统仅仅对能源管理进行检测、管理和综合数据，没有将数据进行整合，来实现能源可视化来达到能耗排放优化作用的问题，本发明提供了一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于包括如下组件：设备层、采集传输层、应用管理层、内核、外围功能模块；所述内核为设备层、采集传输层和应用管理层中的各类子系统，外围功能模块为内核当中的各类功能模块；所述内核由四个子系统组成：包括通信子系统、数据子系统、显示子系统和控制子系统；所述外围功能模块包括：通信设备驱动功能模块、通信协议解释功能模块、专业图形元件功能模块、自动控制功能模块和可视化人机界面功能模块；所述设备层包括智能电表、智能水表、智能计量气表和其他计量表，所述采集传输层包括通信子系统和数据子系统，设备层的各种设备连接采集传输层的通信子系统，采集传输层中的通信子系统和数据子系统串联，所述应用管理层包括显示子系统、控制子系统、辅助管理器、数据库管理器、实时数据库和MES系统，其中显示子系统和控制子系统以及辅助管理器通过连接接口与数据子系统相连；所述数据子系统和显示子系统同时又和数据库管理器连接，数据库管理器连接实时数据库并将收集的信息传输到MES系统中，MES系统再将处理的信息反馈到实时数据库。
作为优选的，所述通信子系统中包含通信设备驱动功能模块和通信协议解释功能模块，所述通信子系统的通信设备驱动功能模块和通信协议解释功能模块采用分层设计的原则，通信设备驱动功能模块负责通信报文的接受和发送，是通信协议解释功能模块与外部设备进行信息交换的软件通道，通信协议解释功能模块一方面对接收的来自设备层的通信报文进行解释并传输到数据子系统中更新相关数据，另一方面负责构造要求通信设备驱动功能模块发送的通信报文并通过通信设备驱动功能模块传输到设备层。
作为优选的，所述数据子系统管理着整个系统所有的应用信息包括模拟量、开关量、电度、保护定值、事件顺序记录(SOE)、操作的数据；数据子系统不断接收通信子系统传输的信息并更新，并且通过连接接口为其他子系统和管理器提供数据操作信息，同时数据子系统通过数据库管理器完成数据的自动保存并构建统计报表。
作为优选的，所述控制子系统包括自动控制元件功能模块，自动控制模块由嵌入式的自动控制单元组成，自动控制单元控制智慧能源管理平台的复位和电源的闭合。
作为优选的，所述显示子系统包括图片和可视化人机界面功能模块，其中图片包括公用图形元件和专业图形元件功能模块，公用图形元件中存储了各种图片和组成图片，专业图形元件功能模块进行创建和修改并应用于分屏幕、主图屏幕、子图屏幕、弹出式子图、统计报表和实时曲线六种模式。
作为优选的，所述连接接口为采集传输层和应用管理层的主要连接部件，且采集传输层和应用管理层中的各子系统和辅助管理器均为可拆卸连接。
作为优选的，所述设备层的智能电表、智能水表、智能计量气表和其他计量表通过集成器和采集传输层的通信子系统连接。
作为优选的，所述设备层的每一个智能电表都拥有独立唯一的地址码，并且经过数据子系统的存储，在显示子系统上可识别。
作为优选的，所述智能电表包括关口计量电表和并网计量电表，所述关口计量电表安装于负载与公共电网之间，所述并网计量电表安装于负载和光伏发电系统之间。
作为优选的，所述辅助管理器包括事件管理器、信息显示管理器和自动推换面管理器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通信设备驱动功能模块和通信协议解释功能模块分层的设计思想增强了系统的可组态性和可扩展性，因为它们之间的搭配十分灵活，用户只要根据实际的网络连接建立相应的通信设备驱动功能模块和通信协议解释功能模块，即完成了通信网络设置。
(2)数据子系统将系统中所有的数据进行集成，统一控制，且能源管理平台软件采用云计算技术架构，满足工业现场的管控需求，实现无限量用户登陆，后台存储采用云存储的方式满足随需增加的无限量后台存储空间，满足更多设备增容及扩产需求，减少并降低后台投入、维护、管理等成本。
(3)控制子系统由多个嵌入式的控制单元组成，可以实现多种必要的功能，能够满足多种控制需求。
(4)显示子系统的设计是系统的重要特色，是人与设备的有机结合这种设计思想的完整体现。应用于分屏幕、主图屏幕、子图屏幕、弹出式子图、统计报表和实时曲线六种模式可以满足不同应用场合下的功能需求。
(5)应用管理层的各子系统和辅助管理器通过连接接口访问数据子系统内的各种数据和操作，这种访问方式增强了系统的可组态性，降低了对系统维护人员的要求。
(6)各个智能电表通过的集成器来与通信子系统连接，简化了连接步骤，方便操作，且因为设备层的每一个智能电表都拥有独立唯一的地址码，便于使被其管理的能耗数据具有身份识别功能，并不影响系统对于数据的识别。
(7)辅助管理器包括事件管理器、信息显示管理器和自动推换面管理器，可以根据控制子系统的不同的控制需求来实现不同的管理需求。
总的来说，数据资源实现信息共享，进一步将电气控制信息与过程控制信息整合同一平台，有利于更好的对工厂的各种生产信息进行数据挖掘、节能分析、故障预警、安全隐患分析，实现数字化、信息化、远程化、高可靠性的智慧工厂。对光纤企业的用能设备进行在线实时监控及管理，完善能源信息的采集、数据存储、分析、管理、实现能源的充分利用，通过数据累积和现场实际运行工况，进行能效优化控制，实现能耗数据可视化达到能耗排放最优化。智慧能源管理系统、在降低单位产品能源消耗的同时，提高经济效益,为企业实现绿色智能制造奠定基础。
附图说明
图1是一种基于物联网与云计算智慧能源管理平台系统的系统三层架构图；
图2是一种基于物联网与云计算智慧能源管理平台系统的内部结构示意图；
图3是内核的组成示意图；
图4是外围功能模块的组成示意图；
附图标记：1、设备层；2、采集传输层；3、应用管理层；4、内核；5、外围功能模块；6、通信子系统；7、数据子系统；8、显示子系统；9、控制子系统；10、通信设备驱动功能模块；11、通信协议解释功能模块；12、专业图形元件功能模块；13、自动控制功能模块；14、可视化人机界面功能模块。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1和图2所示：一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于包括如下组件：设备层1、采集传输层2、应用管理层3、内核4、外围功能模块5；所述内核4为设备层1、采集传输层2和应用管理层3中的各类子系统，外围功能模块5为内核4当中的各类功能模块；所述内核4由四个子系统组成：包括通信子系统6、数据子系统7、显示子系统8和控制子系统9；所述外围功能模块5包括：通信设备驱动功能模块10、通信协议解释功能模块11、专业图形元件功能模块12、自动控制功能模块13和可视化人机界面功能模块14；所述设备层1包括智能电表、智能水表、智能计量气表和其他计量表，所述采集传输层2包括通信子系统6和数据子系统7，设备层1的各种设备连接采集传输层2的通信子系统6，采集传输层2中的通信子系统6和数据子系统7串联，所述应用管理层3包括显示子系统8、控制子系统9、辅助管理器、数据库管理器、实时数据库和MES系统，其中显示子系统8和控制子系统9以及辅助管理器通过连接接口与数据子系统7相连；所述数据子系统7和显示子系统8同时又和数据库管理器连接，数据库管理器连接实时数据库并将收集的信息传输到MES系统中，MES系统再将处理的信息反馈到实时数据库。
如图2所示：通信子系统6中包含通信设备驱动功能模块10和通信协议解释功能模块11，所述通信子系统6的通信设备驱动功能模块10和通信协议解释功能模块11采用分层设计的原则，通信设备驱动功能模块10负责通信报文的接受和发送，是通信协议解释功能模块11与外部设备进行信息交换的软件通道，通信协议解释功能模块11一方面对接收的来自设备层1的通信报文进行解释并传输到数据子系统7中更新相关数据，另一方面负责构造要求通信设备驱动功能模块10发送的通信报文并通过通信设备驱动功能模块10传输到设备层1。通信设备驱动功能模块10和通信协议解释功能模块11分层的设计思想增强了系统的可组态性和可扩展性，因为它们之间的搭配十分灵活，用户只要根据实际的网络连接建立相应的通信设备驱动功能模块10和通信协议解释功能模块11，即完成了通信网络设置。
如图2所示：数据子系统7管理着整个系统所有的应用信息包括模拟量、开关量、电度、保护定值、事件顺序记录(SOE)、操作的数据；数据子系统7不断接收通信子系统6传输的信息并更新，并且通过连接接口为其他子系统和管理器提供数据操作信息，同时数据子系统7通过数据库管理器完成数据的自动保存并构建统计报表。数据子系统7将系统中所有的数据进行集成，统一控制，且能源管理平台软件采用云计算技术架构，满足工业现场的管控需求，实现无限量用户登陆，后台存储采用云存储的方式满足随需增加的无限量后台存储空间，满足更多设备增容及扩产需求，减少并降低后台投入、维护、管理等成本。
实施例2：
如图1和图2所示：一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于包括如下组件：设备层1、采集传输层2、应用管理层3、内核4、外围功能模块5；所述内核4为设备层1、采集传输层2和应用管理层3中的各类子系统，外围功能模块5为内核4当中的各类功能模块；所述内核4由四个子系统组成：包括通信子系统6、数据子系统7、显示子系统8和控制子系统9；所述外围功能模块5包括：通信设备驱动功能模块10、通信协议解释功能模块11、专业图形元件功能模块12、自动控制功能模块13和可视化人机界面功能模块14；所述设备层1包括智能电表、智能水表、智能计量气表和其他计量表，所述采集传输层2包括通信子系统6和数据子系统7，设备层1的各种设备连接采集传输层2的通信子系统6，采集传输层2中的通信子系统6和数据子系统7串联，所述应用管理层3包括显示子系统8、控制子系统9、辅助管理器、数据库管理器、实时数据库和MES系统，其中显示子系统8和控制子系统9以及辅助管理器通过连接接口与数据子系统7相连；所述数据子系统7和显示子系统8同时又和数据库管理器连接，数据库管理器连接实时数据库并将收集的信息传输到MES系统中，MES系统再将处理的信息反馈到实时数据库。
如图2所示：控制子系统9包括自动控制元件功能模块，自动控制模块由嵌入式的自动控制单元组成，自动控制单元控制智慧能源管理平台的复位和电源的闭合。控制子系统9由多个嵌入式的控制单元组成，可以实现多种必要的功能，能够满足多种控制需求。
如图2所示：显示子系统8包括图片和可视化人机界面功能模块14，其中图片包括公用图形元件和专业图形元件功能模块12，公用图形元件中存储了各种图片和组成图片，专业图形元件功能模块12进行创建和修改并应用于分屏幕、主图屏幕、子图屏幕、弹出式子图、统计报表和实时曲线六种模式可以满足不同应用场合下的功能需求。
如图2所示：连接接口为采集传输层2和应用管理层3的主要连接部件，且采集传输层2和应用管理层3中的各子系统和辅助管理器均为可拆卸连接。应用管理层3的各子系统和辅助管理器通过连接接口访问数据子系统7内的各种数据和操作，这种访问方式增强了系统的可组态性，降低了对系统维护人员的要求。
如图2所示：设备层1的智能电表、智能水表、智能计量气表和其他计量表通过集成器和采集传输层2的通信子系统6连接。设备层1的每一个智能电表都拥有独立唯一的地址码，并且经过数据子系统7的存储，在显示子系统8上可识别。各个智能电表通过的集成器来与通信子系统6连接，简化了连接步骤，方便操作，且因为设备层1的每一个智能电表都拥有独立唯一的地址码，便于使被其管理的能耗数据具有身份识别功能，并不影响系统对于数据的识别。
如图2所示：辅助管理器包括事件管理器、信息显示管理器和自动推换面管理器，可以根据控制子系统9的不同的控制需求来实现不同的管理需求。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于包括如下组件：设备层(1)、采集传输层(2)、应用管理层(3)、内核(4)、外围功能模块(5)；所述内核(4)为设备层(1)、采集传输层(2)和应用管理层(3)中的各类子系统，外围功能模块(5)为内核(4)当中的各类功能模块；所述内核(4)由四个子系统组成：包括通信子系统(6)、数据子系统(7)、显示子系统(8)和控制子系统(9)；所述外围功能模块(5)包括：通信设备驱动功能模块(10)、通信协议解释功能模块(11)、专业图形元件功能模块(12)、自动控制功能模块(13)和可视化人机界面功能模块(14)；所述设备层(1)包括智能电表、智能水表、智能计量气表和其他计量表，所述采集传输层(2)包括通信子系统(6)和数据子系统(7)，设备层(1)的各种设备连接采集传输层(2)的通信子系统(6)，采集传输层(2)中的通信子系统(6)和数据子系统(7)串联，所述应用管理层(3)包括显示子系统(8)、控制子系统(9)、辅助管理器、数据库管理器、实时数据库和MES系统，其中显示子系统(8)和控制子系统(9)以及辅助管理器通过连接接口与数据子系统(7)相连；所述数据子系统(7)和显示子系统(8)同时又和数据库管理器连接，数据库管理器连接实时数据库并将收集的信息传输到MES系统中，MES系统再将处理的信息反馈到实时数据库。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于：所述通信子系统(6)中包含通信设备驱动功能模块(10)和通信协议解释功能模块(11)，所述通信子系统(6)的通信设备驱动功能模块(10)和通信协议解释功能模块(11)采用分层设计的原则，通信设备驱动功能模块(10)负责通信报文的接受和发送，是通信协议解释功能模块(11)与外部设备进行信息交换的软件通道，通信协议解释功能模块(11)一方面对接收的来自设备层(1)的通信报文进行解释并传输到数据子系统(7)中更新相关数据，另一方面负责构造要求通信设备驱动功能模块(10)发送的通信报文并通过通信设备驱动功能模块(10)传输到设备层(1)。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于：所述数据子系统(7)管理着整个系统所有的应用信息包括模拟量、开关量、电度、保护定值、事件顺序记录(SOE)、操作的数据；数据子系统(7)不断接收通信子系统(6)传输的信息并更新，并且通过连接接口为其他子系统和管理器提供数据操作信息，同时数据子系统(7)通过数据库管理器完成数据的自动保存并构建统计报表。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于：所述控制子系统(9)包括自动控制元件功能模块，自动控制模块由嵌入式的自动控制单元组成，自动控制单元控制智慧能源管理平台的复位和电源的闭合。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于：所述显示子系统(8)包括图片和可视化人机界面功能模块(14)，其中图片包括公用图形元件和专业图形元件功能模块(12)，公用图形元件中存储了各种图片和组成图片，专业图形元件功能模块(12)进行创建和修改并应用于分屏幕、主图屏幕、子图屏幕、弹出式子图、统计报表和实时曲线六种模式。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于：所述连接接口为采集传输层(2)和应用管理层(3)的主要连接部件，且采集传输层(2)和应用管理层(3)中的各子系统和辅助管理器均为可拆卸连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于：所述设备层(1)的智能电表、智能水表、智能计量气表和其他计量表通过集成器和采集传输层(2)的通信子系统(6)连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于：所述设备层(1)的每一个智能电表都拥有独立唯一的地址码，并且经过数据子系统(7)的存储，在显示子系统(8)上可识别。
9.根据权利要求1所述的一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于：所述智能电表包括关口计量电表和并网计量电表，所述关口计量电表安装于负载与公共电网之间，所述并网计量电表安装于负载和光伏发电系统之间。
10.根据权利要求1所述的一种基于物联网与云计算技术的智慧能源管理平台系统，其特征在于：所述辅助管理器包括事件管理器、信息显示管理器和自动推换面管理器。
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