CN114648215A - 一种基于物联网技术的能源管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网技术的能源管理系统，包括无线物联网模块、数据中继模块、数据存储模块和数据管理模块；无线物联网模块用于获取耗能设备的能源消耗数据，并将能源消耗数据传输至数据中继模块；数据中继模块用于对能源消耗数据进行筛选处理，获得筛选后的能源消耗数据，以及用于将筛选后的能源消耗数据传输至数据存储模块；数据存储模块用于对筛选后的能源消耗数据进行存储；数据管理模块用于对数据存储模块中存储的能源消耗数据进行管理。本发明通过无线物联网设备来获取耗能设备的能源消耗数据，与通过有线连接的方式相比，本发明不需要设置大量的通信线路，有效地降低了后期的运行维护的压力。
Description
技术领域
本发明涉及能源管理领域，尤其涉及一种基于物联网技术的能源管理系统。
背景技术
为了能使企业更好的完成资源调配、组织生产、部门结算、成本核算，需要建立一套有效的自动化能源数据获取系统，对能源供应进行监测，以便企业实时掌握能源状况，为实现能源自动化调控扎下坚实的数据基础，同时方便企业的计量和成本核算工作。
传统的能源管理系统往往采用有线连接的计量设备来获取企业的能源消耗数据。通过有线连接的方式，例如将电表、燃气表等通过光纤线路接入到网络中，这样的方式需要设置大量的通信线路，而通信线路需要进行定期维护，增加了维护压力。
发明内容
本发明的目的在于公开一种基于物联网技术的能源管理系统，解决现有技术中有线连接的计量设备来获取企业的能源消耗数据导致的需要设置大量的通信线路导致的运行维护压力增加的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于物联网技术的能源管理系统，包括无线物联网模块、数据中继模块、数据存储模块和数据管理模块；
无线物联网模块用于获取耗能设备的能源消耗数据，并将能源消耗数据传输至数据中继模块；
数据中继模块用于对能源消耗数据进行筛选处理，获得筛选后的能源消耗数据，以及用于将筛选后的能源消耗数据传输至数据存储模块；
数据存储模块用于对筛选后的能源消耗数据进行存储；
数据管理模块用于对数据存储模块中存储的能源消耗数据进行管理。
作为优选，所述无线物联网模块包括物联网热量表、物联网电量表、物联网燃气表和物联网水表。
作为优选，所述能源消耗数据包括热能使用量、电能使用量、燃气使用量和自来水使用量。
作为优选，所述物联网热量表用于获取消耗热能的设备的热能使用量，以及用于将热能使用量传输至中继模块；
所述物联网电量表用于获取消耗电能的设备的电能使用量，以及用于将电能使用量传输至中继模块；
所述物联网燃气表用于获取消耗燃气的设备的燃气使用量，以及用于将燃气使用量传输至中继模块；
所述物联网水表用于获取自来水使用量，以及用于将自来水使用量传输至中继模块。
作为优选，所述数据中继模块包括基站和蜂窝通信设备；
基站用于与无线物联网模块进行通信，接收来自无线物联网模块的能源消耗数据，以及用于对能源消耗数据进行筛选处理，获得筛选后的能源消耗数据；
蜂窝通信设备用于将筛选后的能源消耗数据传输至数据存储模块。
作为优选，所述对能源消耗数据进行筛选处理，获得筛选后的能源消耗数据，包括：
将所有的能源消耗数据存入集合U中；
分别判断集合U中的每条能源消耗数据的数值是否超出对应的预设的数值范围，若是，则将超出预设的数值范围的能源消耗数据从集合U中删除；
将集合U中剩余的能源消耗数据作为筛选后的能源消耗数据。
作为优选，所述数据存储模块包括云服务器；
云服务器用于对筛选后的能源消耗数据进行存储。
作为优选，所述数据管理模块包括数据分析子模块、数据管理子模块和可视化子模块；
数据分析模块用于对云服务器中存储的能源消耗数据进行分析，获得分析报告；
数据管理子模块用于管理人员对云服务器中存储的能源消耗数据进行管理；
可视化子模块用于对分析报告进行可视化展示。
作为优选，所述对云服务器中存储的能源消耗数据进行管理，包括：
对云服务器中的能源消耗数据进行修改；
往云服务器中手动输入能源消耗数据；
导出云服务器中存储的能源消耗数据。
本发明的有益效果如下：
本发明通过无线物联网设备来获取耗能设备的能源消耗数据，与通过有线连接的方式相比，本发明不需要设置大量的通信线路，有效地降低了后期的运行维护的压力。
同时，由于本发明采用的是无线通信的方式，计量设备能够自有地随着耗能设备移动而移动，使得生产线变更或设备位置改变时，无需重新对能源消耗计量设备进行布置，从而提高了生产的灵活性。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1，为本发明一种基于物联网技术的能源管理系统的整体结构的一种示例性实施例图。
图2，为本发明的数据管理模块的一种示例性实施例图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示的一种实施例，本发明提供了一种基于物联网技术的能源管理系统，包括无线物联网模块、数据中继模块、数据存储模块和数据管理模块；
无线物联网模块用于获取耗能设备的能源消耗数据，并将能源消耗数据传输至数据中继模块；
数据中继模块用于对能源消耗数据进行筛选处理，获得筛选后的能源消耗数据，以及用于将筛选后的能源消耗数据传输至数据存储模块；
数据存储模块用于对筛选后的能源消耗数据进行存储；
数据管理模块用于对数据存储模块中存储的能源消耗数据进行管理。
本发明通过无线物联网设备来获取耗能设备的能源消耗数据，与通过有线连接的方式相比，本发明不需要设置大量的通信线路，有效地降低了后期的运行维护的压力。
同时，由于本发明采用的是无线通信的方式，计量设备能够自有地随着耗能设备移动而移动，使得生产线变更或设备位置改变时，无需重新对能源消耗计量设备进行布置，从而提高了生产的灵活性。
作为优选，所述无线物联网模块包括物联网热量表、物联网电量表、物联网燃气表和物联网水表。
以上所列举的用于计量能源消耗的计量表仅是举例说明，本领域技术人员可以根据实际需要增加更多类型的计量表。
作为优选，所述能源消耗数据包括热能使用量、电能使用量、燃气使用量和自来水使用量。
作为优选，所述物联网热量表用于获取消耗热能的设备的热能使用量，以及用于将热能使用量传输至中继模块；
所述物联网电量表用于获取消耗电能的设备的电能使用量，以及用于将电能使用量传输至中继模块；
所述物联网燃气表用于获取消耗燃气的设备的燃气使用量，以及用于将燃气使用量传输至中继模块；
所述物联网水表用于获取自来水使用量，以及用于将自来水使用量传输至中继模块。
具体的，无线物联网模块中的各种计量表采用能源消耗的时间间隔可以依据需求进行设置。
作为优选，所述数据中继模块包括基站和蜂窝通信设备；
基站用于与无线物联网模块进行通信，接收来自无线物联网模块的能源消耗数据，以及用于对能源消耗数据进行筛选处理，获得筛选后的能源消耗数据；
蜂窝通信设备用于将筛选后的能源消耗数据传输至数据存储模块。
具体的，以生产车间为例，基站可以设置在生产车间的中央处，方便与各种类型的无线物联网设备进行通信。
蜂窝通信设备可以通过4G、5G等蜂窝通信网络将筛选后的能源消耗数据传输至数据存储模块。
作为优选，所述对能源消耗数据进行筛选处理，获得筛选后的能源消耗数据，包括：
将所有的能源消耗数据存入集合U中；
分别判断集合U中的每条能源消耗数据的数值是否超出对应的预设的数值范围，若是，则将超出预设的数值范围的能源消耗数据从集合U中删除；
将集合U中剩余的能源消耗数据作为筛选后的能源消耗数据。
具体的，以电能使用量为例，因为对电能使用量的采集是采用固定的时间间隔进行的，因此，而消耗电能的设备功率开到最大时，会有一个上限值，而消耗电能的设备待机时也会有固定的电能消耗量，即下限值，即每个时间间隔内，电能的消耗量处于设定的数值区间内，即下限值和上限值之间才是正常的，超出设定的数值区间的可以认为是错误的电能消耗量数据，将错误的数据删除。
作为优选，所述数据存储模块包括云服务器；
云服务器用于对筛选后的能源消耗数据进行存储。
作为优选，如图2所示，所述数据管理模块包括数据分析子模块、数据管理子模块和可视化子模块；
数据分析模块用于对云服务器中存储的能源消耗数据进行分析，获得分析报告；
数据管理子模块用于管理人员对云服务器中存储的能源消耗数据进行管理；
可视化子模块用于对分析报告进行可视化展示。
具体的，分析报告可以包括在预设的分析周期内，各种类型的能源消耗总量，每种类型的能源消耗趋势折线图，每种类型的能源的消耗占比、碳排放总量等。
作为优选，所述对云服务器中存储的能源消耗数据进行管理，包括：
对云服务器中的能源消耗数据进行修改；
往云服务器中手动输入能源消耗数据；
导出云服务器中存储的能源消耗数据。
具体的，对于无法通过计量表获取的能源消耗数据，则可以通过手动录入的方式输入到云服务器中，例如，对煤炭等能源的消耗数据，则可以通过手动录入的方式输入。
作为优选，所述数据管理子模块包括权限验证单元和数据管理单元；
权限验证单元用于对管理人员是否具有管理权限进行权限验证；
数据管理单元用于通过权限验证的管理人员对云服务器中存储的能源消耗数据进行管理。
作为优选，所述权限验证单元包括图像获取子单元、存储子单元和匹配子单元；
图像获取子单元用于获取管理人员的脸部图像；
存储子单元用于存储管理人员的脸部图像；
匹配子单元用于将图像获取子单元获取的脸部图像与存储子单元中存储的脸部图像进行匹配，若匹配成功，则表示管理人员通过权限验证，若匹配失败则表示管理人员没有通过权限验证。
进一步地，可以为不同职级的管理人员设置不同的管理权限，例如，普通的管理人员只能导出能源消耗数据，而经理级别的管理人员则是可以对云服务器中存储的能源消耗数据进行修改以及可以往云服务器中手动输入能源消耗数据。这样的设置方式有利于实现对企业的能源消耗数据的保护。
作为优选，所述获取管理人员的脸部图像，包括：
判断管理人员的脸部图像是否满足预设的质量条件，若是，则将管理人员的脸部图像传输至匹配子单元；
若否，则重新获取管理人员的脸部图像。
具体的，通过在图像获取端先进行脸部图像的质量判断，能够避免低质量的脸部图像进入到匹配子单元中，从而保证权限验证的效率。因为低质量的脸部图像往往会导致权限验证失败，使得管理人员需要重新进行权限验证，影响本发明的使用体验。
作为优选，所述判断管理人员的脸部图像是否满足预设的质量条件，包括：
计算脸部图像的条件系数：
式中，vaides表示条件系数，w1、w2、w3表示预设的权重系数，cdt表示图像差异系数，ascdt表示图像差异系数对照值，pixu表示脸部图像中的所有像素点的集合，L(i)表示像素点i在图像L中的像素值，sumf表示脸部图像中的所有像素点的总数，图像L为脸部图像在Lab颜色空间中的亮度分量对应的图像，dgtdf表示预设的亮度差异参考值，numofc表示脸部图像中符合肤色识别模型的像素点的数量；
若条件系数大于设定的条件系数参考值，则表示管理人员的脸部图像满足预设的质量条件；
若条件系数小于等于设定的条件系数参考值，则表示管理人员的脸部图像不满足预设的质量条件。
在上述实施例中，本发明从图像差异系数、亮度分量图像中的像素值差异、符合肤色识别模型的像素点的数量这几个方面进行综合考虑，从而使得条件系数能够综合反映脸部图像的质量情况，有利于提高对脸部图像是否满足预设的质量条件的判断结果的准确性。
作为优选，所述图像差异系数通过如下方式获取：
对脸部图像进行边缘识别，获取边缘像素点集合blU；
使用如下公式计算图像差异系数：
式中，nfblU表示blU中包含的像素点的总数，neiuj表示像素点j的8邻域的像素点的集合，tL(j)和tL(k)分别表示像素点j和像素点k在图像L中的梯度幅值。
具体的，图像差异系数从8邻域中的梯度幅值的差异来进行计算，图像差异系数越大，则表示图像中包含的有效信息越丰富，图像质量越高。本发明是从8邻域的差异中来判断有效信息是否丰富，可以有效地提高准确选出高质量的脸部图像的概率。而现有技术中，需要计算图像的差异时，往往是从全局使用方差等方式来计算，这种处理方式，并没有考虑局部的细节分布，因此，准确度不够高。
作为优选，所述将图像获取子单元获取的脸部图像与存储子单元中存储的脸部图像进行匹配，包括：
获取图像获取子单元获取的脸部图像的第一图像特征；
获取存储子单元中存储的脸部图像的第二图像特征；
计算第一图像特征和第二图像特征之间的相似度，若相似度大于设定的阈值，则表示匹配成功，若相似度度小于等于设定的阈值，则表示匹配失败。
作为优选，所述获取图像获取子单元获取的脸部图像的第一图像特征，包括：
对脸部图像进行调节处理，获得调节图像；
使用Haar算法获取调节图像中包含的第一图像特征。
具体的，第二图像特征的获取过程与第一图像特征的获取过程一致，这里不再赘述。
作为优选，所述对脸部图像进行调节处理，获得调节图像，包括：
获取脸部图像中的待调节的像素点的集合wtajsU：
对于脸部图像中的像素点u，若u满足如下不等式，则像素点u属于待调节的像素点：
式中，neiuu表示像素点u的5×5大小的邻域中像素点的集合，G(v)和G(u)分别表示v和u在图像G中的像素值，gts1表示neiuu中的像素点与像素点u之间在图像G中的像素值的差值的方差，dtbuqs(v,u)表示v和u之间的直线距离，gts2表示neiuu中的像素点与像素点u之间的直线距离的方差，Gthre表示设定的比较阈值，图像G表示脸部图像对应的灰度图像；
分别对wtajsU中的每个像素点进行如下调节处理，获得调节图像：
对于wtajsU中的像素点x通过如下方式对其进行调节处理：
dL(x)＝α×aveneiL(x)+β×L(x)
式中，dL表示中间图像，dL(x)表示像素点x在dL中的像素值，aveneiL(x)表示在图像L中像素点x的8邻域的像素点的像素值的均值，L(x)表示在图像L中像素点x的像素值，α和β表示比例系数；
将中间图像转换回RGB颜色空间，获得调节图像。
本发明通过对脸部图像进行调节处理，能够进一步优化脸部图像中的像素值的分布，提高通过调节图像获得图像特征的准确性。具体的，在调节处理的过程中，本发明先是通过预设的不等式获取待调节的像素点，然后从像素值的均值和现值两方面进行加权求和，获得像素点调节后的像素值，实现了对像素点的有效调节。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。
实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
Claims (9)
1.一种基于物联网技术的能源管理系统，其特征在于，包括无线物联网模块、数据中继模块、数据存储模块和数据管理模块；
无线物联网模块用于获取耗能设备的能源消耗数据，并将能源消耗数据传输至数据中继模块；
数据中继模块用于对能源消耗数据进行筛选处理，获得筛选后的能源消耗数据，以及用于将筛选后的能源消耗数据传输至数据存储模块；
数据存储模块用于对筛选后的能源消耗数据进行存储；
数据管理模块用于对数据存储模块中存储的能源消耗数据进行管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的能源管理系统，其特征在于，所述无线物联网模块包括物联网热量表、物联网电量表、物联网燃气表和物联网水表。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网技术的能源管理系统，其特征在于，所述能源消耗数据包括热能使用量、电能使用量、燃气使用量和自来水使用量。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网技术的能源管理系统，其特征在于，所述物联网热量表用于获取消耗热能的设备的热能使用量，以及用于将热能使用量传输至中继模块；
所述物联网电量表用于获取消耗电能的设备的电能使用量，以及用于将电能使用量传输至中继模块；
所述物联网燃气表用于获取消耗燃气的设备的燃气使用量，以及用于将燃气使用量传输至中继模块；
所述物联网水表用于获取自来水使用量，以及用于将自来水使用量传输至中继模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的能源管理系统，其特征在于，所述数据中继模块包括基站和蜂窝通信设备；
基站用于与无线物联网模块进行通信，接收来自无线物联网模块的能源消耗数据，以及用于对能源消耗数据进行筛选处理，获得筛选后的能源消耗数据；
蜂窝通信设备用于将筛选后的能源消耗数据传输至数据存储模块。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网技术的能源管理系统，其特征在于，所述对能源消耗数据进行筛选处理，获得筛选后的能源消耗数据，包括：
将所有的能源消耗数据存入集合U中；
分别判断集合U中的每条能源消耗数据的数值是否超出对应的预设的数值范围，若是，则将超出预设的数值范围的能源消耗数据从集合U中删除；
将集合U中剩余的能源消耗数据作为筛选后的能源消耗数据。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的能源管理系统，其特征在于，所述数据存储模块包括云服务器；
云服务器用于对筛选后的能源消耗数据进行存储。
8.根据权利要求7所述的一种基于物联网技术的能源管理系统，其特征在于，所述数据管理模块包括数据分析子模块、数据管理子模块和可视化子模块；
数据分析模块用于对云服务器中存储的能源消耗数据进行分析，获得分析报告；
数据管理子模块用于管理人员对云服务器中存储的能源消耗数据进行管理；
可视化子模块用于对分析报告进行可视化展示。
9.根据权利要求8所述的一种基于物联网技术的能源管理系统，其特征在于，所述对云服务器中存储的能源消耗数据进行管理，包括：
对云服务器中的能源消耗数据进行修改；
往云服务器中手动输入能源消耗数据；
导出云服务器中存储的能源消耗数据。
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