CN112925229B - 一种中药生产系统的能源数据采集管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中药生产系统的能源数据采集管理系统及方法，所述系统包括监测主机、多个计量仪表以及数据采集接入模块；每个所述计量仪表上加装有用于检测自身工作状态的状态自检模块，所述数据采集接入模块采集所述计量仪表的工作状态信息以及侦测的能源数据，并发送至所述监测主机，所述数据采集接入模块还对接收到的所述能源数据进行初级检测，所述监测主机根据所述能源数据获得能源分析结果，并根据所述初级检测结果、工作状态信息以及能源分析结果确定所述中药生产系统的能源使用状态，从而实现通过三重自检报警的优先级赋值告警方法，为能源智慧决策和节能预警提供数据支撑，为中药行业实现节能减排提供基础。

Description

一种中药生产系统的能源数据采集管理方法及系统

技术领域

本发明涉及中药生产信息化领域，特别是涉及一种中药生产系统的能源数据采集管理方法及系统。

背景技术

中药制造业属于高能耗、高物耗的产业，能耗费约占总生产成本的20％～40％。随着我国构建资源节约型、环境友好型产业结构的不断深入，国家对中药产业节能减排、高效低碳提出了要求。

目前中药生产过程的能源计量多为人工统计方式、离散分布的能源站和站内设备运行也无法做到统一调度和管理、能源购入和消耗难以做到科学平衡、能源质量也不能做到实时监控、能源结算无法实现自动化等。能源的生产、转换、消耗和放散的过程管理水平仍然有较大的提升空间。

能源管理的第一步是实现能源数据的采集，由于能源计量仪表规格不统一、缺乏通讯接口、接口缺乏统一的规范，导致数据采集困难。同时，一般数据采集系统，只能在后台分析数据时，发现异常，无法在数据采集源头就及时发现和制止异常。

因此需要开发一种中药生产过程能源数据采集管理方法及系统，实现水、电、气、汽等能源介质消耗数据的准确采集和异常报警监控，为能源管理和智慧决策提供基础。

发明内容

本发明旨在提供一种中药生产系统的能源数据采集管理方法及系统，解决能源数据采集与告警不准确的难题，实现中药生产过程能源数据的实时采集、存储和分析。

本发明提供一种中药生产系统的能源数据采集管理系统，包括监测主机以及设置在中药生产系统内的多个计量仪表，所述多个计量仪表包括水表、电表、燃气流量计、蒸汽流量计中的一种或多种；所述能源数据采集管理系统还包括与所述监测主机通信连接的数据采集接入模块，所述数据采集接入模块通过数据接口与所述计量仪表通信连接；其中，

每个所述计量仪表包括状态自检模块以及报警模块，所述状态自检模块用于检测所述计量仪表的工作状态，所述报警模块用于根据所述状态自检模块发送的报警信号执行报警操作；

所述数据采集接入模块用于采集所述计量仪表的所述工作状态信息以及侦测的能源数据，并将所述工作状态信息和所述能源数据发送至所述监测主机，所述数据采集接入模块还包括数据检测单元，所述数据监测单元用于对接收到的所述能源数据进行初级检测，并将初级检测结果发送至所述监测主机；

所述监测主机用于根据接收到的所述能源数据，按照预设的分析算法进行能源状态分析，获得能源分析结果，所述监测主机还用于根据所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果确定所述中药生产系统的能源使用状态。

进一步地，所述计量仪表具有Meter-BUS物理接口、RS-2接口、RS-422接口、RS-449接口、RS-485接口、光线收发接口、光电收发接口等通讯接口中的一种或多种。

进一步地，所述数据采集接入模块通过现场总线接入所述计量仪表，所述数据采集接入模块采用主-从结构的半双工通信方式采集所述计量仪表侦测的数据；其中，实时数据采集频率≤3秒。

进一步地，所述数据采集接入模块还包括设有报警器，所述警报器与所述数据检测单元通信，用于根据所述数据检测单元发送的报警信号执行报警操作。

进一步地，所述状态自检模块包括网络检测单元、温度传感器、湿度传感器中的一种或多种；所述数据检测单元为预烧录有程序的单片机。

进一步地，所述报警模块和所述报警器为警铃、LED灯、蜂鸣器、警示灯中的一种或多种。

本发明还提供一种中药生产系统的能源数据采集管理方法，应用于如上任一项所述的中药生产系统的能源数据采集管理系统，包括步骤：

获取所述计量仪表的所述工作状态信息、所述数据采集单元的所述初级检测结果以及所述监测主机的所述能源分析结果；

判断所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果的告警结果是否一致；

在所述告警结果一致时，执行对应的告警操作；

在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态；

在所述能源状态为告警状态时，执行对应的所述告警操作。

进一步地，所述在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态的步骤，包括：

在所述工作状态信息为告警状态，所述初级检测结果以及所述能源分析结果为正常状态时，判断所述计量仪表检测到所述工作状态信息为告警状态的持续时长；

在所述持续时长大于预设值时，确定所述中药生产系统的能源状态为告警状态，发起现场排查信号；

在所述时长小于所述预设值时，确定为噪声干扰。

进一步地，所述在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态的步骤，包括：

在所述初级检测结果为告警状态，所述工作状态信息以及所述能源分析结果为正常状态时，确定所述中药生产系统的能源状态为告警状态。

进一步地，所述按照预设的分析算法进行能源状态分析包括分类分析、回归分析、聚类分析、关联规则分析、特征分析、变化分析和偏差分析中的一种或多种。

本发明的中药生产系统的能源数据采集管理系统，包括监测主机以及设置在中药生产系统内的多个计量仪表、与监测主机通信连接的数据采集接入模块，所述数据采集接入模块通过数据接口与所计量仪表通信连接；其中，每个所述计量仪表上加装有状态自检模块以及报警模块，所述状态自检模块用于检测所述计量仪表的工作状态，所述报警模块用于根据所述状态自检模块发送的报警信号执行报警操作；所述数据采集接入模块通过所述数据接口接入所述计量仪表，并采集所述计量仪表所述工作状态信息以及侦测的能源数据，并将所述工作状态信息和所述能源数据发送至所述监测主机，所述数据采集接入模块还包括数据检测单元，所述数据监测单元用于对接收到的所述能源数据进行初级检测，并将初级检测结果发送至所述监测主机；所述监测主机用于根据接收到的所述能源数据，按照预设的分析算法进行能源状态分析，获得能源分析结果，所述监测主机还用于根据所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果确定所述中药生产系统的能源使用状态；具体的，判断所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果的告警结果是否一致；在所述告警结果一致时，执行对应的告警操作；在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态；在所述能源状态为告警状态时，执行对应的所述告警操作。从而达到实现中药生产过程能源数据的统一采集和存储分析，同时通过三重自检报警的优先级赋值告警方法，为能源智慧决策和节能预警提供数据支撑，为中药行业实现节能减排提供基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例的中药生产系统的能源数据采集管理系统的网络结构示意图；

图2是本发明实施例的中药生产系统的能源数据采集管理方法的流程图；

图3是本发明实施例的步骤S4的子步骤流程图；

图4是本发明实施例的中药生产系统的能源数据采集管理系统的模块结构示意图。

具体实施方式

完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种中药生产系统的能源数据采集管理系统100，包括监测主机10，多台用于巡检人员持有的终端20，至少一个数据采集接入模块30，以及设置在中药生产系统内的多个计量仪表40，所述计量仪表40包括水表、电表、燃气流量计、蒸汽流量计中的一种或多种。其中监测主机10布置于中控室，通过无线网络与终端20通信；监测主机10还与数据采集接入模块30通信，监测主机10可将信息发送到数据采集接入模块30。

所述数据采集接入模块30通过数据接口与所计量仪表40通信连接。具体的，所述数据采集接入模块30通过现场总线接入所述计量仪表40，所述数据采集接入模块30采用主-从结构的半双工通信方式采集所述计量仪表40侦测的数据，实时数据采集频率≤3秒。数据采集接入模块30可以为数据网关。

在一较佳的实施例中，所述计量仪表40具有Meter-BUS物理接口、RS-2接口、RS-422接口、RS-449接口、RS-485接口、光线收发接口、光电收发接口等通讯接口中的一种或多种。

其中，每个所述计量仪表40上加装有状态自检模块41以及报警模块42，所述状态自检模块41用于检测所述计量仪表的工作状态，所述报警模块42用于根据所述状态自检模块41发送的报警信号执行报警操作。具体的，所述状态自检模块41包括网络检测单元、温度传感器、湿度传感器中的一种或多种；例如，当状态自检模块41的网络检测单元检测到当前网络连接错误、丢包率高于预设值等异常时，可以发出报警信号至报警模块42。又例如当状态自检模块41的温度传感器或者湿度传感器侦测到当前计量仪表40的温度/环境温度/环境湿度高于安全阈值时，可以发出报警信号至报警模块42。同时状态自检模块41还将所述状态自检模块41的所述工作状态信息发送至数据采集接入模块30。

所述报警模块42可以为警铃、LED灯、蜂鸣器、警示灯中的一种或多种。

其中，所述数据采集接入模块30通过所述数据接口接入所述计量仪表40，并采集所述计量仪表40的所述工作状态信息以及侦测的能源数据，并将所述工作状态信息和所述能源数据发送至所述监测主机10，所述数据采集接入模块30还包括数据检测单元，所述数据监测单元用于对接收到的所述能源数据进行初级检测，并将初级检测结果发送至所述监测主机10。

具体的，所述数据检测单元可以为预烧录有程序的单片机。所述数据监测单元对接收到的所述能源数据进行初级检测，可以是将能源数据与预设的安全阈值进行比对、将能源数据进行计算分析等。例如，可以将水表发送的单位时间用水量与预设的安全阈值作比较，来判断中药生产系统的用水量是否异常；或者将水表发送的单位时间用水量的历史数据做平均值分析和趋势分析，来判断中药生产系统的用水量是否异常。

所述数据采集接入模块30还包括设有报警器，所述警报器与所述数据检测单元通信，用于根据所述数据检测单元发送的报警信号执行报警操作。所述报警器可以为警铃、LED灯、蜂鸣器、警示灯中的一种或多种。

其中，所述监测主机10用于根据接收到的所述能源数据，按照预设的分析算法进行能源状态分析，获得能源分析结果，所述监测主机10还用于根据所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果确定所述中药生产系统的能源使用状态。

具体的，例如可以通过判断所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果的告警结果是否一致；在所述告警结果一致时，执行对应的告警操作；在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态。

请一并结合图2，本发明的实施例提供了一种中药生产系统的能源数据采集管理方法，该方法运用于上述任一实施例所述的能源数据采集管理系统，该方法包括：

S1，获取所述计量仪表的所述工作状态信息、所述数据采集单元的所述初级检测结果以及所述监测主机的所述能源分析结果。

监测主机10在判断中药生产系统的能源状态时，除了可以根据接收到的所述能源数据，按照预设的分析算法进行能源状态分析，获得能源分析结果外，还可以获取所述计量仪表的所述工作状态信息、所述数据采集单元的所述初级检测结果，综合进行判断。

S2，判断所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果的告警结果是否一致。

S3，在所述告警结果一致时，执行对应的告警操作。

S4，在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态。

具体的，在步骤S2-S4中，首先判断所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果的告警结果是否一致，在所述告警结果一致且为告警状态时，执行对应的告警操作，例如发起现场排查信号、推送告警信息至所述终端20等；在所述告警结果一致且为正常状态时，则不执行告警操作，继续进行监测；在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态。

所述预设的优先级别可以是根据需要设置，例如将计量仪表40侦测到的工作状态信息设为高级，因为数据源头出现问题，中药生产系统的能源状态异常的可能性极大；监测主机10计算分析得到的所述能源分析结果也可以设为高级，在计量仪表40和数据采集接入模块30都正常时，监测主机10通过精确计算得到的结果通常可信度较高。

S5，在所述能源状态为告警状态时，执行对应的所述告警操作。

本发明的中药生产系统的能源数据采集管理系统，包括监测主机以及设置在中药生产系统内的多个计量仪表、与监测主机通信连接的数据采集接入模块，所述数据采集接入模块通过数据接口与所计量仪表通信连接；其中，每个所述计量仪表上加装有状态自检模块以及报警模块，所述状态自检模块用于检测所述计量仪表的工作状态，所述报警模块用于根据所述状态自检模块发送的报警信号执行报警操作；所述数据采集接入模块通过所述数据接口接入所述计量仪表，并采集所述计量仪表所述工作状态信息以及侦测的能源数据，并将所述工作状态信息和所述能源数据发送至所述监测主机，所述数据采集接入模块还包括数据检测单元，所述数据监测单元用于对接收到的所述能源数据进行初级检测，并将初级检测结果发送至所述监测主机；所述监测主机用于根据接收到的所述能源数据，按照预设的分析算法进行能源状态分析，获得能源分析结果，所述监测主机还根据所述初级检测结果以及所述能源分析结果确定所述中药生产系统的能源使用状态；具体的，判断所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果的告警结果是否一致；在所述告警结果一致时，执行对应的告警操作；在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态；在所述能源状态为告警状态时，执行对应的所述告警操作。从而达到实现中药生产过程能源数据的统一采集和存储分析，同时通过三重自检报警的优先级赋值告警方法，为能源智慧决策和节能预警提供数据支撑，为中药行业实现节能减排提供基础。

进一步地，在一较佳实施例中，步骤S4：在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态的步骤，包括：

S41，在所述工作状态信息为告警状态，所述初级检测结果以及所述能源分析结果为正常状态时，判断所述计量仪表检测到所述工作状态信息为告警状态的持续时长；

S42，在所述持续时长大于预设值时，确定所述中药生产系统的能源状态为告警状态，发起现场排查信号；

S43，在所述时长小于所述预设值时，确定为噪声干扰。

通常的，计量仪表40侦测到的工作状态信息，因为数据源头出现问题，中药生产系统的能源状态异常的可能性极大；但是计量仪表40因为中药生产的环境原因，出现短时间的个别异常情况较多，很可能存在噪声干扰的现象。因此，通过在所述工作状态信息为告警状态，所述初级检测结果以及所述能源分析结果为正常状态时，判断所述工作状态信息为告警状态的持续时长，若所述持续时长大于预设值，确定所述中药生产系统的能源状态为告警状态，发起现场排查信号；若所述时长小于所述预设值，确定为噪声干扰。从而实现将仪表40自检噪声干扰的排除。

进一步地，在一较佳实施例中，步骤S4包括：在所述初级检测结果为告警状态，所述工作状态信息以及所述能源分析结果为正常状态时，确定所述中药生产系统的能源状态为告警状态。

在本实施例中，通常数据采集接入模块30进行的初步检测设置的安全阈值是最大允许阈值，此时所述初级检测结果为告警状态，通常是真实的告警状态，可能会因为监测主机10数据处理不及时，以及监测主机10后台通知对应责任人的滞后延误维修时机；只要在数据采集接入模块30进行的初步检测的初级检测结果为告警状态，就可以控制数据采集接入模块30的报警器发起报警，同时系统后台监测主机10确认中药生产系统的能源状态为告警状态。

进一步地，在一具体的实施例中，所述按照预设的分析算法进行能源状态分析包括分类分析、回归分析、聚类分析、关联规则分析、特征分析、变化分析和偏差分析中的一种或多种。本领域技术人员应当知道，根据生产的需要可以设计不同的能源分析模型和算法，本发明提供的根据所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果的三重自检报警的优先级赋值告警方法，可以兼容任何的能源状态分析方法，在此不再赘述。

如图3所示，本发明的实施例还提供了一种中药生产系统的能源数据采集管理系统包括监测主机10、终端20以及数据采集接入模块30，监测主机10包括存储器51、处理器52以及存储在存储器51中并可在处理器52上运行的计算机程序53，处理器52执行计算机程序53时实现上述的中药生产系统的能源数据采集管理方法的步骤。即，在本发明的具体实施例中，中药生产系统的能源数据采集管理的处理器52执行计算机程序53时实现上述的中药生产系统的能源数据采集管理方法的步骤。

即，在本发明的具体实施例中，计算机可读存储介质的计算机程序被处理器执行时实现上述的中药生产系统的能源数据采集管理方法的步骤，能达到实现中药生产过程能源数据的统一采集和存储分析，同时通过三重自检报警的优先级赋值告警方法，为能源智慧决策和节能预警提供数据支撑，为中药行业实现节能减排提供基础的效果。

示例性的，计算机可读存储介质的计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种中药生产系统的能源数据采集管理系统，包括监测主机以及设置在中药生产系统内的多个计量仪表，所述多个计量仪表包括水表、电表、燃气流量计、蒸汽流量计中的一种或多种；其特征在于：所述能源数据采集管理系统还包括与所述监测主机通信连接的数据采集接入模块，所述数据采集接入模块通过数据接口与所述计量仪表通信连接；其中，

每个所述计量仪表包括状态自检模块以及报警模块，所述状态自检模块用于检测所述计量仪表的工作状态，所述报警模块用于根据所述状态自检模块发送的报警信号执行报警操作；

所述数据采集接入模块用于采集所述计量仪表的所述工作状态信息以及侦测的能源数据，并将所述工作状态信息和所述能源数据发送至所述监测主机，所述数据采集接入模块还包括数据检测单元，所述数据检测单元用于对接收到的所述能源数据进行初级检测，并将初级检测结果发送至所述监测主机；

所述监测主机用于根据接收到的所述能源数据，按照预设的分析算法进行能源状态分析，获得能源分析结果，所述监测主机还用于根据所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果确定所述中药生产系统的能源使用状态；其中，所述监测主机判断所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果的告警结果是否一致；在所述告警结果一致时，执行对应的告警操作；在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态；在所述能源状态为告警状态时，执行对应的所述告警操作；所述初级检测结果和所述能源分析结果用于表征所述能源数据是否异常。

2.根据权利要求1所述的中药生产系统的能源数据采集管理系统，其特征在于，所述计量仪表具有Meter-BUS物理接口、RS-2接口、RS-422接口、RS-449接口、RS-485接口、光线收发接口、光电收发接口等通讯接口中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的中药生产系统的能源数据采集管理系统，其特征在于，所述数据采集接入模块通过现场总线接入所述计量仪表，所述数据采集接入模块采用主-从结构的半双工通信方式采集所述计量仪表侦测的数据；其中，实时数据采集频率≤3秒。

4.根据权利要求1所述的中药生产系统的能源数据采集管理系统，其特征在于，所述数据采集接入模块还包括设有报警器，所述警报器与所述数据检测单元通信，用于根据所述数据检测单元发送的报警信号执行报警操作。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的中药生产系统的能源数据采集管理系统，其特征在于，所述状态自检模块包括网络检测单元、温度传感器、湿度传感器中的一种或多种；所述数据检测单元为预烧录有程序的单片机。

6.根据权利要求4中所述的中药生产系统的能源数据采集管理系统，其特征在于，所述报警模块和所述报警器为警铃、蜂鸣器、LED灯、警示灯中的一种或多种。

7.一种中药生产系统的能源数据采集管理方法，应用于如权利要求1-6中任一项所述的中药生产系统的能源数据采集管理系统，其特征在于，包括步骤：

获取所述计量仪表的所述工作状态信息、所述数据采集单元的所述初级检测结果以及所述监测主机的所述能源分析结果；

判断所述工作状态信息、所述初级检测结果以及所述能源分析结果的告警结果是否一致；所述初级检测结果和所述能源分析结果用于表征所述能源数据是否异常；

在所述告警结果一致时，执行对应的告警操作；

在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态；

在所述能源状态为告警状态时，执行对应的所述告警操作。

8.根据权利要求7所述的中药生产系统的能源数据采集管理方法，其特征在于，所述在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态的步骤，包括：

在所述工作状态信息为告警状态，所述初级检测结果以及所述能源分析结果为正常状态时，判断所述计量仪表检测到所述工作状态信息为告警状态的持续时长；

在所述持续时长大于预设值时，确定所述中药生产系统的能源状态为告警状态，发起现场排查信号；

在所述时长小于所述预设值时，确定为噪声干扰。

9.根据权利要求7所述的中药生产系统的能源数据采集管理方法，其特征在于，所述在所述告警结果不一致时，根据预设的优先级别，判断所述中药生产系统的能源状态是否为告警状态的步骤，包括：

在所述初级检测结果为告警状态，所述工作状态信息以及所述能源分析结果为正常状态时，确定所述中药生产系统的能源状态为告警状态。

10.根据权利要求7所述的中药生产系统的能源数据采集管理方法，其特征在于，所述按照预设的分析算法进行能源状态分析包括分类分析、回归分析、聚类分析、关联规则分析、特征分析、变化分析和偏差分析中的一种或多种。

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