CN112445169A - 基于工业物联网云平台的能源动力设备管理系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于工业物联网云平台的能源动力设备管理系统及其方法，基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法，包括步骤S1：采集系统将各个数据采集服务器采集的现场基于PLC或者DCS系统的采集数据通过无线通信传输到存储系统。本发明公开的基于工业物联网云平台的能源动力设备管理系统及其方法，其将物联网、云计算、大数据合和移动互联等技术与传统工业设备进行深度融合，通过统计、计算和分析使工业设备变得更节能、更环保和更安全等。
Description
技术领域
本发明属于工业物联网能源管控技术领域，具体涉及一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法和一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理系统。
背景技术
工业环境，如用于大规模制造(如飞机、轮船、卡车、汽车和大型工业机器的制造)的环境、能源生产环境(如油气工厂、再生能源环境等)、能源提取环境(如采掘、钻井等)、建筑施工环境(如大型建筑物的建造)等，涉及高度复杂的机器、设备和系统以及高度复杂的工作流程，其中作业人员必须考虑众多参数、度量等以便优化不同技术的设计、开发、部署和运行，从而提高整体效果。以往，人们使用专用的数据收集器在重工业环境中收集数据，在确定可将分析结果作为依据诊断环境中的问题和/或提出操作改进方法后，将多个批次的特定传感器数据记录在磁带或硬盘等介质上以供日后分析。然后将多个批次的数据返回总部以供分析，例如，对多种传感器收集的数据进行信号处理或其他分析。此工作往往需要花费数周或数月时间，且针对的是有限的数据集，并且由于数据有限，往往造成工业设备的大量能耗浪费。
物联网(IoT)的出现使人们能够持续连接更广范围的设备，并在这些设备之间实现持续互联。大多数此类设备是消费设备，如照明灯、恒温器、电表。水表和气表等。尤其在能源管理这一方面，在比较复杂的工业环境中实现这一点更加困难，因为可用数据范围往往有限，且处理来自多个传感器的数据非常复杂，导致很难形成对工业部门有效的“智能”解决方案。
因此，针对上述问题，予以进一步改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供基于工业物联网云平台的能源动力设备管理系统及其方法，其将物联网、云计算、大数据合和移动互联等技术与传统工业设备进行深度融合，通过统计、计算和分析使工业设备变得更节能、更环保和更安全等。
本发明的另一目的在于提供基于工业物联网云平台的能源动力设备管理系统及其方法，其具有实时监控、数据分析、优化建议和安全报警等优点。
为达到以上目的，本发明提供一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法，用于实现工业企业的各个能源动力设备的能耗清晰化和节能环保化，包括以下步骤：
步骤S1：采集系统(包括智能仪表、现场工控系统、PLC/DCS系统和人工采集等能源采集设备，采集包括水、电和气体等)将各个数据采集服务器采集的现场基于PLC或者DCS系统的采集数据(包括文件、图片和视频等)通过无线通信传输到存储系统；
步骤S2：存储系统将接收的采集数据通过实时数据库和历史数据库进行第一处理(将数据进行存储，可以通过包括加密处理和初始化处理进行保护)，以形成存储数据，并且将存储数据传输到管理系统；
步骤S3：管理系统将接收的存储数据通过第二处理，并且通过包括能源监控子系统、能源统计子系统和能源分析子系统以获得相对应的能源数据，根据能源数据进行包括告警、查询和分析。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S3具体实施为以下步骤：
步骤S3.1：能源监控子系统对存储系统获得的存储数据进行实时监控并且进行监控分析；
步骤S3.2：能源统计子系统对存储系统获得的存储数据进行能耗的统计和分析；
步骤S3.3：能源分析子系统对能源统计子获得的能耗数据进行能源分析。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S3.1具体实施为以下步骤：
步骤S3.1.1：能源监控子系统将采集系统的工厂管网或能源采集设备结构为原型绘制管网示意图和采集设备运行示意图，以展示实时各个能源的用能数据和能源采集设备的运行状态数据，如果用能数据或能源采集设备的运行状态数据不在预定的范围之内，则生成告警信息；
步骤S3.1.2：能源监控子系统以分类形式将同类型的能源采集设备的实时运行参数变量进行展示；
步骤S3.1.3：能源监控子系统根据同类型的能源采集设备的实时运行参数变量查看相对应参数变量的实时曲线(同类型参数如三相电压可同时展示)；
步骤S3.1.4：能源监控子系统通过时间段查询各个能源采集设备的历史运行数据；
步骤S3.1.5：能源监控子系统通过告警信息查询告警前后的相对应的用能数据或能源采集设备的运行状态数据，以形成告警信息趋势曲线(当一下任一用能数据或者运行状态数据符合告警信息趋势曲线即形成提前告警信息，从而不同超过或者低于预定的范围时再告警，提前告警，减少经济损失和提高工作效率等)；
步骤S3.1.6：能源监控子系统对生成的告警信息所对应的告警事件和告警时间所对应的解决方案进行记录(为后期遇到相同问题提供预案)。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S3.2具体实施为以下步骤：
步骤S3.2.1：能源统计子系统根据能源监控子系统并且以第一时间为时间间隔，将各个能源采集设备的采集数据进行记录，并且统计相对应数据的总能耗值，以形第一统计数据；
步骤S3.2.2：能源统计子系统根据能源监控子系统并且以第二时间为时间间隔，将各个能源采集设备的采集数据进行记录，并且统计相对应数据的总能耗值，以形第二统计数据；
步骤S3.2.3：能源统计子系统根据第一统计数据和第二统计数据生成包括相对应的能耗报表、趋势曲线报表和能源平衡报表。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S3.3具体实施为以下步骤：
步骤S3.3.1：能源分析子系统对各个能源采集设备所对应的能耗进行最大需量分析(例如，最大用电需量分析，是指用户在一个电费结算周期内，每单位时间用电平均负荷的最大值)；
步骤S3.3.2：能源分析子系统对各个能源采集设备进行设备利用率分析(例如，通过时间段查询设备的使用时的负荷情况，计算设备运行时利用率形成趋势曲线并且进行分析)；
步骤S3.3.3：能源分析子系统对变压器进行经济分析(根据变压器和生产情况对变压器配置经济区间运行上下线，并且对比分析变压器是否处在经济运行区间，即可以进行用电量分析)；
步骤S3.3.4：：能源分析子系统通过能源统计子系统进行各个能耗采集设备所对应的能耗进行预测，以获得能耗预测信息。
为达到以上目的，本发明还提供一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理系统，用于实施一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的能源采集设备、工厂管网等可被视为现有技术。
优选实施例。
本发明公开了一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法，用于实现工业企业的各个能源动力设备的能耗清晰化和节能环保化，包括以下步骤：
步骤S1：采集系统(包括智能仪表、现场工控系统、PLC/DCS系统和人工采集等能源采集设备，采集包括水、电和气体等)将各个数据采集服务器采集的现场基于PLC或者DCS系统的采集数据(包括文件、图片和视频等)通过无线通信传输到存储系统；
步骤S2：存储系统将接收的采集数据通过实时数据库和历史数据库进行第一处理(将数据进行存储，可以通过包括加密处理和初始化处理进行保护)，以形成存储数据，并且将存储数据传输到管理系统；
步骤S3：管理系统将接收的存储数据通过第二处理，并且通过包括能源监控子系统、能源统计子系统和能源分析子系统以获得相对应的能源数据，根据能源数据进行包括告警、查询和分析。
具体的是，步骤S3具体实施为以下步骤：
步骤S3.1：能源监控子系统对存储系统获得的存储数据进行实时监控并且进行监控分析；
步骤S3.2：能源统计子系统对存储系统获得的存储数据进行能耗的统计和分析；
步骤S3.3：能源分析子系统对能源统计子获得的能耗数据进行能源分析。
优选地，管理系统还包括专家库子系统，其包括对应的能源采集设备所采集的工业设备的运行建议。
更具体的是，步骤S3.1具体实施为以下步骤：
步骤S3.1.1：能源监控子系统将采集系统的工厂管网或能源采集设备结构为原型绘制管网示意图和采集设备运行示意图，以展示实时各个能源的用能数据和能源采集设备的运行状态数据，如果用能数据或能源采集设备的运行状态数据不在预定的范围之内，则生成告警信息；
步骤S3.1.2：能源监控子系统以分类形式将同类型的能源采集设备的实时运行参数变量进行展示；
步骤S3.1.3：能源监控子系统根据同类型的能源采集设备的实时运行参数变量查看相对应参数变量的实时曲线(同类型参数如三相电压可同时展示)；
步骤S3.1.4：能源监控子系统通过时间段查询各个能源采集设备的历史运行数据；
步骤S3.1.5：能源监控子系统通过告警信息查询告警前后的相对应的用能数据或能源采集设备的运行状态数据，以形成告警信息趋势曲线(当一下任一用能数据或者运行状态数据符合告警信息趋势曲线即形成提前告警信息，从而不同超过或者低于预定的范围时再告警，提前告警，减少经济损失和提高工作效率等)；
步骤S3.1.6：能源监控子系统对生成的告警信息所对应的告警事件和告警时间所对应的解决方案进行记录(为后期遇到相同问题提供预案)。
进一步的是，步骤S3.2具体实施为以下步骤：
步骤S3.2.1：能源统计子系统根据能源监控子系统并且以第一时间为时间间隔，将各个能源采集设备的采集数据进行记录，并且统计相对应数据的总能耗值，以形第一统计数据；
步骤S3.2.2：能源统计子系统根据能源监控子系统并且以第二时间为时间间隔，将各个能源采集设备的采集数据进行记录，并且统计相对应数据的总能耗值，以形第二统计数据；
步骤S3.2.3：能源统计子系统根据第一统计数据和第二统计数据生成包括相对应的能耗报表、趋势曲线报表和能源平衡报表。
优选地，第一时间间隔和第二时间间隔可以根据客户自身选择，包括时、日、月、季度和年等，也不仅仅包括两个时间间隔，不做重复描述。
更进一步的是，步骤S3.3具体实施为以下步骤：
步骤S3.3.1：能源分析子系统对各个能源采集设备所对应的能耗进行最大需量分析(例如，最大用电需量分析，是指用户在一个电费结算周期内，每单位时间用电平均负荷的最大值)；
步骤S3.3.2：能源分析子系统对各个能源采集设备进行设备利用率分析(例如，通过时间段查询设备的使用时的负荷情况，计算设备运行时利用率形成趋势曲线并且进行分析)；
步骤S3.3.3：能源分析子系统对变压器进行经济分析(根据变压器和生产情况对变压器配置经济区间运行上下线，并且对比分析变压器是否处在经济运行区间，即可以进行用电量分析)；
步骤S3.3.4：：能源分析子系统通过能源统计子系统进行各个能耗采集设备所对应的能耗进行预测，以获得能耗预测信息。
本发明还公开了一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理系统，用于实施一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的能源采集设备、工厂管网等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法，用于实现工业企业的各个能源动力设备的能耗清晰化和节能环保化，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：采集系统将各个数据采集服务器采集的现场基于PLC或者DCS系统的采集数据通过无线通信传输到存储系统；
步骤S2：存储系统将接收的采集数据通过实时数据库和历史数据库进行第一处理，以形成存储数据，并且将存储数据传输到管理系统；
步骤S3：管理系统将接收的存储数据通过第二处理，并且通过包括能源监控子系统、能源统计子系统和能源分析子系统以获得相对应的能源数据，根据能源数据进行包括告警、查询和分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法，其特征在于，步骤S3具体实施为以下步骤：
步骤S3.1：能源监控子系统对存储系统获得的存储数据进行实时监控并且进行监控分析；
步骤S3.2：能源统计子系统对存储系统获得的存储数据进行能耗的统计和分析；
步骤S3.3：能源分析子系统对能源统计子获得的能耗数据进行能源分析。
3.根据权利要求2所述的一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法，其特征在于，步骤S3.1具体实施为以下步骤：
步骤S3.1.1：能源监控子系统将采集系统的工厂管网或能源采集设备结构为原型绘制管网示意图和采集设备运行示意图，以展示实时各个能源的用能数据和能源采集设备的运行状态数据，如果用能数据或能源采集设备的运行状态数据不在预定的范围之内，则生成告警信息；
步骤S3.1.2：能源监控子系统以分类形式将同类型的能源采集设备的实时运行参数变量进行展示；
步骤S3.1.3：能源监控子系统根据同类型的能源采集设备的实时运行参数变量查看相对应参数变量的实时曲线；
步骤S3.1.4：能源监控子系统通过时间段查询各个能源采集设备的历史运行数据；
步骤S3.1.5：能源监控子系统通过告警信息查询告警前后的相对应的用能数据或能源采集设备的运行状态数据，以形成告警信息趋势曲线；
步骤S3.1.6：能源监控子系统对生成的告警信息所对应的告警事件和告警时间所对应的解决方案进行记录。
4.根据权利要求3所述的一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法，其特征在于，步骤S3.2具体实施为以下步骤：
步骤S3.2.1：能源统计子系统根据能源监控子系统并且以第一时间为时间间隔，将各个能源采集设备的采集数据进行记录，并且统计相对应数据的总能耗值，以形第一统计数据；
步骤S3.2.2：能源统计子系统根据能源监控子系统并且以第二时间为时间间隔，将各个能源采集设备的采集数据进行记录，并且统计相对应数据的总能耗值，以形第二统计数据；
步骤S3.2.3：能源统计子系统根据第一统计数据和第二统计数据生成包括相对应的能耗报表、趋势曲线报表和能源平衡报表。
5.根据权利要求4所述的一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法，其特征在于，步骤S3.3具体实施为以下步骤：
步骤S3.3.1：能源分析子系统对各个能源采集设备所对应的能耗进行最大需量分析；
步骤S3.3.2：能源分析子系统对各个能源采集设备进行设备利用率分析；
步骤S3.3.3：能源分析子系统对变压器进行经济分析；
步骤S3.3.4：能源分析子系统通过能源统计子系统进行各个能耗采集设备所对应的能耗进行预测，以获得能耗预测信息。
6.一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理系统，其特征在于，用于实施权利要求1-5任一项所述的一种基于工业物联网云平台的能源动力设备管理方法。
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