CN112737099A - 边缘网关和综合能源系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种边缘网关和综合能源系统。边缘网关包括通信接口管理单元、中央处理单元和多能数据处理单元，中央处理单元分别连接通信接口管理单元和多能数据处理单元；通信接口管理单元用于接入多种数据采集设备、将多种数据采集设备采集的能源数据发送至中央处理单元，中央处理单元输出多种能源数据至多能数据处理单元，多能数据处理单元对多种能源数据进行分类。该边缘网关可以实现不同种类能源数据的采集，灵活性高。

Description

边缘网关和综合能源系统
技术领域
本申请涉及数据采集技术领域，特别是涉及一种边缘网关和综合能源系统。
背景技术
综合能源系统是在一定区域内，整合煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种能源的系统。目前，综合能源作为国家重点战略性产业，正快速发展与普及应用，综合能源系统的数据采集也显得尤为重要。
传统的多种能源数据的采集都是按能源划分，采用边缘网关作为数据采集中心和中继中心。而目前，大部分的边缘网关的数据接口较为单一，单个边缘网关往往针对特定应用场景，导致不同能源数据接入的设备往往需要配置不同的边缘网关，灵活性差。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可以提高数据采集灵活性的边缘网关和综合能源系统。
一种边缘网关，包括通信接口管理单元、中央处理单元和多能数据处理单元，所述中央处理单元分别连接所述通信接口管理单元和所述多能数据处理单元；
所述通信接口管理单元用于接入多种数据采集设备、将多种数据采集设备采集的能源数据发送至所述中央处理单元，所述中央处理单元输出多种能源数据至所述多能数据处理单元，所述多能数据处理单元对多种能源数据进行分类。
在其中一个实施例中，所述通信接口管理单元包括就地通信接口模块和远方通信接口模块，所述就地通信接口模块和所述远方通信接口模块连接所述中央处理单元；
所述就地通信接口模块用于接入采集多种本地的能源数据的数据采集设备、将多种本地的能源数据发送至所述中央处理单元，所述远方通信接口模块用于接入获取远方的能源数据的设备、将远方的能源数据发送至所述中央处理单元。
在其中一个实施例中，上述边缘网关还包括多种就地能源数据采集设备，所述就地能源数据采集设备连接所述就地通信接口模块，用于采集本地的对应种类的能源数据、并通过所述就地通信接口模块发送至所述中央处理单元。
在其中一个实施例中，所述就地能源数据采集设备的种类包括流量采集模块、压力采集模块、温度采集模块和湿度采集模块。
在其中一个实施例中，所述远方通信接口模块为无线通信接口模块。
在其中一个实施例中，上述边缘网关还包括远方采集模块，所述远方采集模块与所述远方通信接口模块通信连接，用于接收远方能源数据采集设备采集的远方的能源数据、并远程发送至所述远方通信接口模块。
在其中一个实施例中，所述远方采集模块包括Wi-Fi模块、蓝牙模块和ZigBee模块中的任一种。
在其中一个实施例中，上述边缘网关还包括电气量采集模块，所述电气量采集模块连接所述中央处理单元，用于采集电气量信息并发送至所述中央处理单元。
在其中一个实施例中，上述边缘网关还包括通信服务模块，所述通信服务模块连接所述多能数据处理单元，且用于与外部设备远程通信。
上述边缘网关，通过采用可接入多种数据采集设备的通信接口管理单元将采集的多种能源数据发送至中央处理单元，中央处理单元发送至多能数据处理单元，由多能数据处理单元对能源数据进行分类，可以实现不同种类能源数据的采集，兼容不同种类的能源数据，在边缘端即可灵活、可靠的完成多种能源数据的采集，便于统一处理，灵活性高。
一种综合能源系统，包括上述的边缘网关。
上述综合能源系统，由于边缘网关可以实现多种能源数据的采集，灵活性高，对多种能源数据的采集不需要多个边缘网关，从而可以提高综合能源系统的经济性，资源利用率高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施例的边缘网关的结构框图；
图2为另一实施例中的边缘网关的结构框图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
在一个实施例中，参考图1，提供了一种边缘网关，包括通信接口管理单元110、中央处理单元120和多能数据处理单元130，中央处理单元120分别连接通信接口管理单元110和多能数据处理单元130。
通信接口管理单元110是用于接入设备的装置。具体地，通信接口管理单元110用于接入多种数据采集设备、将多种数据采集设备采集的能源数据发送至中央处理单元120。其中，数据采集设备是用于采集能源数据的设备，数据采集设备有多个种类，一种数据采集设备采集对应种类的能源数据，从而多种数据采集设备分别用于采集不同种类的能源数据；通信接口管理模块110接入多种数据采集设备，即连接多种数据采集设备，多种数据采集设备采集的多种能源数据通过通信接口管理模块110发送至中央处理单元120。
中央处理单元120接收通信接口管理单元110发送的多种能源数据后，输出多种能源数据至多能数据处理单元130，多能数据处理单元130对多种能源数据进行分类。具体地，中央处理单元120可以直接将接收的能源数据转发至多能数据处理单元130，也可以对接收的能源数据进行处理后发送至多能数据处理单元130；比如，对能源数据进行过滤和数据标签处理。多能数据处理单元130可以采用公知的分类方法对能源数据进行分类，比如，能源数据通过数据包的形式传输，数据包中携带数据种类标识，多能数据处理单元130根据数据种类标识识别能源数据的种类并分类。多能数据处理单元130处理后的数据可以发送至外部设备，以用于监视、控制与管理。
上述边缘网关，通过采用可接入多种数据采集设备的通信接口管理单元110将采集的多种能源数据发送至中央处理单元120，中央处理单元120发送至多能数据处理单元130，由多能数据处理单元130对能源数据进行分类，可以实现不同种类能源数据的采集，兼容不同种类的能源数据，在边缘端即可灵活、可靠的完成多种能源数据的采集，便于统一处理，灵活性高。
在其中一个实施例中，如图2所示，通信接口管理单元110包括就地通信接口模块111和远方通信接口模块113，就地通信接口模块111和远方通信接口模块113连接中央处理单元120。就地通信接口模块111用于接入采集多种本地的能源数据的数据采集设备、将多种本地的能源数据发送至中央处理单元120；远方通信接口模块113用于接入获取远方的能源数据的设备、将远方的能源数据发送至中央处理单元120。其中，本地的能源数据，是指边缘网关的安装位置所在区域的能源数据，即，数据采集的目标地址与边缘网关处于同一区域，采集本地的能源数据的数据采集设备与边缘网关处于同一区域内；远方的能源数据，是指边缘网关的安装位置所在区域之外的区域的能源数据；具体地，边缘网关的安装位置所在区域是包括边缘网关在内的预设地理位置范围。具体地，就地通信接口模块111和远方通信接口模块113设置在中央处理单元120的附近。
通过采用就地通信接口模块111接入用于采集本地的能源数据的多种数据采集设备，采用远方通信接口模块113接入用于获取远方的能源数据的设备，分别进行本地的能源数据和远方的能源数据的采集接入，数据采集覆盖范围广。
在其中一个实施例中，上述边缘网关还包括多种就地能源数据采集设备，就地能源数据采集设备连接就地通信接口模块111，用于采集本地的对应种类的能源数据、并通过就地通信接口模块111发送至中央处理单元120。其中，就地能源数据采集设备是采集本地的能源数据的数据采集设备；对应种类的能源数据是指与就地能源数据采集设备的采集种类对应的能源数据，即，一种就地能源数据采集设备采集一种类型的能源数据。具体地，就地能源数据采集设备安装在边缘网关的安装位置所在区域。
通过就地能源数据采集设备接入就地通信接口模块111，多种就地能源数据采集设备采集的本地的能源数据可以接入就地通信接口模块111并传输至中央处理单元120，实现多种本地的能源数据的采集获取。具体地，可以通过RS485、CAN总线等与就地通信接口模块111进行通信，获取各类就地能源数据采集设备的运行工况、能量使用工况。
在其中一个实施例中，如图2所示，就地能源数据采集设备的种类包括流量采集模块141、压力采集模块142、温度采集模块143和湿度采集模块144。
其中，流量采集模块141用于实现天然气、水蒸气、工业用水等气体类、液体类能源的流量类数据采集；压力采集模块142用于实现综合能源空气压力数据的采集；温度采集模块143用于实现综合能源气体温度数据的采集；湿度采集模块144用于实现综合能源气体湿度数据的采集。通过采用流量采集模块141、压力采集模块142、温度采集模块143和湿度采集模块144，使得在本地采集的数据类型包括但不限于气体、液体的流量采集、压力采集、温度采集、湿度采集，数据采集种类丰富。
在其中一个实施例中，远方通信接口模块113为无线通信接口模块。无线通信接口模块可以通过无线通信方式获取远方的能源数据，不需要布通信线，便利性高。具体地，无线通信接口模块可以是采用Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等通信方式通信的接口模块。
在其中一个实施例中，请继续参考图2，上述边缘网关还包括远方采集模块150，远方采集模块150与远方通信接口模块113通信连接，用于接收远方能源数据采集设备采集的远方的能源数据、并远程发送至远方通信接口模块113。
其中，远方能源数据采集设备是用于采集远方的能源数据的设备；远方采集模块150连接远方能源数据采集设备，远方采集模块150和远方能源数据采集设备的安装位置不属于边缘网关的本地，即，远方采集模块150和远方能源数据采集设备的安装位置在边缘网关的安装位置所在区域之外。通过远方采集模块150与远方通信接口模块113无线通信，经过远方通信接口模块113与中央处理单元120实现数据交互，将远方的能源数据传输至中央处理单元120，实现远方的能源数据的采集获取。
在其中一个实施例中，远方采集模块150包括Wi-Fi模块、蓝牙模块和ZigBee模块中的任一种，通信方便。
具体地，远方采集模块150可以通过Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等通信方式，遵循Modbus、IEC104等规约，实现与其他数据采集设备、传感器，或者监测系统进行数据通信，通信数据一般包括：气体能源、液体能源的流量信息，工作环境的温度、湿度信息，能源设施运行的设备状态信息，系统异常告警信息，电力设备的功率、电压电流等电气量信息等。
在其中一个实施例中，请参考图2，上述边缘网关还包括电气量采集模块160，电气量采集模块160连接中央处理单元120，用于采集电气量信息并发送至中央处理单元120。其中，电气量信息是指电力相关的各类电量信息，包括交直流的电压、电流、功率、相位、频率等，还可以包括电气相关的各种控制信号比如遥信、开出信号等。中央处理单元120可以实时获取电气量信息。
通过采用电气量采集模块160连接中央处理单元120，电气量采集模块160通过就地电力设备的直采接入，实现交流、直流系统的各种模拟量数据的采集，增加数据的采集种类。
在其中一个实施例中，参考图2，上述边缘网关还包括通信服务模块170，通信服务模块170连接多能数据处理单元130，且用于与外部设备远程通信。
通信服务模块170可以将多能数据处理单元130输出的数据发送至外部设备，实现边缘网关采集的能源数据的外部通信和上送功能，便于外部设备监控管理。具体地，通信服务模块170可以通过网络、4G等通信服务接口，与目标区域(例如企业园区)的监控系统、管理系统、运维系统进行通信。
在一个实施例中，提供了一种综合能源系统，包括上述的边缘网关。由于边缘网关可以实现多种能源数据的采集，灵活性高，对多种能源数据的采集不需要多个边缘网关，从而可以提高综合能源系统的经济性，资源利用率高。
具体地，以园区的综合能源系统为例，边缘网关的通讯方式采取LAN(Local AreaNetwork局域网)与配电柜的电表采集器、天然气计量器、后台监控系统进行通讯，与外部通讯采用4G模块上传至管理平台，并采用安全加密数据通讯，在信号不好或干扰较大的情况下，LAN是一种较佳实施例，也可采用CAN、串口通信等采集少量信号。边缘网关具备就地嵌入式Web(World Wide Web全球广域网)展示功能，通过可视化直观展示的方式，将系统内不同类型的能源设备的运行情况与数据全貌展现。具体可就地实现电气、燃气、热能、冷能设备的监视控制、支持就地人工对设备进行控制，以及综合能源系统多能的综合效益展示功能。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种边缘网关，其特征在于，包括通信接口管理单元、中央处理单元和多能数据处理单元，所述中央处理单元分别连接所述通信接口管理单元和所述多能数据处理单元；
所述通信接口管理单元用于接入多种数据采集设备、将多种数据采集设备采集的能源数据发送至所述中央处理单元，所述中央处理单元输出多种能源数据至所述多能数据处理单元，所述多能数据处理单元对多种能源数据进行分类。
2.根据权利要求1所述的边缘网关，其特征在于，所述通信接口管理单元包括就地通信接口模块和远方通信接口模块，所述就地通信接口模块和所述远方通信接口模块连接所述中央处理单元；
所述就地通信接口模块用于接入采集多种本地的能源数据的数据采集设备、将多种本地的能源数据发送至所述中央处理单元，所述远方通信接口模块用于接入获取远方的能源数据的设备、将远方的能源数据发送至所述中央处理单元。
3.根据权利要求2所述的边缘网关，其特征在于，还包括多种就地能源数据采集设备，所述就地能源数据采集设备连接所述就地通信接口模块，用于采集本地的对应种类的能源数据、并通过所述就地通信接口模块发送至所述中央处理单元。
4.根据权利要求3所述的边缘网关，其特征在于，所述就地能源数据采集设备的种类包括流量采集模块、压力采集模块、温度采集模块和湿度采集模块。
5.根据权利要求2所述的边缘网关，其特征在于，所述远方通信接口模块为无线通信接口模块。
6.根据权利要求2所述的边缘网关，其特征在于，还包括远方采集模块，所述远方采集模块与所述远方通信接口模块通信连接，用于接收远方能源数据采集设备采集的远方的能源数据、并远程发送至所述远方通信接口模块。
7.根据权利要求6所述的边缘网关，其特征在于，所述远方采集模块包括Wi-Fi模块、蓝牙模块和ZigBee模块中的任一种。
8.根据权利要求1所述的边缘网关，其特征在于，还包括电气量采集模块，所述电气量采集模块连接所述中央处理单元，用于采集电气量信息并发送至所述中央处理单元。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的边缘网关，其特征在于，还包括通信服务模块，所述通信服务模块连接所述多能数据处理单元，且用于与外部设备远程通信。
10.一种综合能源系统，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的边缘网关。
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