CN1751535A

CN1751535A - 能量有效的数据采集系统及其计算机控制的能量监测系统

Info

Publication number: CN1751535A
Application number: CNA028301684A
Authority: CN
Inventors: 瑞卡帕里·克里斯那莫汉·劳; 肯塔玛瑞·塞尔凡; 米那罗卡尼·强德尔; 克里丝那·D·莫西; 葛汝塞米·斯万帕起亚姆·阿亚盘
Original assignee: India Council Of Sciences & Industrial Research
Current assignee: India Council Of Sciences & Industrial Research; Council of Scientific and Industrial Research CSIR
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: AU2002348737A1; CN1751535B; WO2004057907A1; US7142994B2; EP1574106A1; US20040119608A1; AU2002348737B2

Abstract

本发明提供一种低成本能量监测和计算系统，用于电能和磁能的保存和管理。该能量监测系统建立的能量平衡清楚地指出在不同的工业部门的能量消耗中的损失、浪费以及异常，为有效的能量管理铺平道路。

Description

能量有效的数据采集系统及其计算机控制的能量监测系统

技术领域

本发明涉及一种能量有效的数据采集系统，对于结合计算机控制的在线能量监测系统和结合电能和磁能的保存与管理的该数据采集系统的计算机控制的在线能量监测系统是有用的。

背景技术

能量的保存和管理对于我们国家是非常重要的，特别是在工业部门中是非常重要的，由于在工业部门中使用大量的和高质量的能量。此外，能量的成本对于全部产品成本是非常显著的。能量的使用不被视为必需的开销，而是视为能够以和劳力与材料相同方式控制的可变成本。因此，适当的保存和好的能量管理是“产生”能量最便宜、最安全、最迅速和最经济的方式。控制工业能量成本和能量管理所需的基本工具是在线能量监测系统，它提供在工业中的关于能量使用、能量使用图形以及特定能量消耗的重要信息。本发明针对实现上面所述的需要。

在Productivity，1992年1月-3月，第32卷，第4期，第617-624页，Michael R.Boddington的论文“Energy Conservation through Management”中描述了通过监测和目标设置(M & T)的系统化方法节约能量的管理方法。M & T是一种管理信息和成本控制系统，它是减少能量消耗和成本的关键。这种系统化的方法将使工业能够降低能量消耗，以最少的资源和努力控制成本并提高效益。

该论文描述了M & T系统的基础和如何在制造机构中设置它。它清楚地描述如何设置计算中心，使人们负责，收集和分析数据以及计算机化。需要下列步骤来设置M & T系统：

1.审计；

2.选择能量计算中心(EAC)；

3.决定计量要求；

4.提出有效的管理结构；

5.设置数据收集系统；

6.设置标准；

7.设置目标；

8.报告。

审计：在设置M & T系统之前，以下列目标推荐能量审计和现场调查：

·获得在先前1或2年根据能源细分(broken down)的关于能量消耗和能量成本的信息。

·估算在不同的应用，即处理、空间加热/空气调节中使用了多少能量。

·鉴别能量节省的机会和能够用作提高能量效率的措施。

·估算完成这些措施的成本和潜在的节约。

能量计算中心(EAC)：EAC的数量和位置将取决于年度能量消耗和工业处理的特性。在小工厂，通过单个EAC可以监测所有场所的能量消耗。在较大的场所，EAC将相应于生产区域的主要阶段，从而管理可以直接对能量的有效使用负责。在决定EAC的位置时，必需考虑下列内容：

·估算的能量消耗和潜在的成本节约是否证明计量成本和涉及计量的努力是正当的。

·使用的能量是否满意地和生产量相关，以及是否可以设置实际的标准。

计量：为了首先绘制场所的布局，记录与建议的EAC有关的现有的计量位置。很明显需要安装另外的计量表。

管理结构：得到管理机构权是重要的，生产机构的典型能量管理团队如下：

·总经理—他是主席或能量执行者并将从上层承担责任。

·能量经理—高级经理者，管理和协调在现场的能量使用，对政策提出建议，阐明策略和执行项目。

·生产经理—从使用者来的复杂情况和承担责任是重要的。

·管理会计—M & T系统应该和标准的公司会计程序相结合。

·服务主管—负责提供现场能量服务的人。

·维修经理—维修在保持设备工作在其最优的效率水平发挥关键角色。

数据采集：建立数据采集系统的必要步骤是：

·收集能量和生产数据：生产数据应该和消耗的能量有直接联系，在空间加热或空气调节装置的情况下，应该分别和加热或冷却度天数有关。

·准备日志单：日志单应该保持简单，它仅仅是将计量读数和生产数据传送到计算机的手段。

·鉴别员工责任：应该将读取计量的任务交给这样EAC中的人员。这可以作为员工的现有工作种类的一部分很容易地完成。应该在适当的地方提供培训。生产部门应该提供这种适当的数据。

确定标准：有各种方法，其中数据可以解释，但是毕竟在特定的变量之间总是有关系。

适合于EAC的标准等式的类型取决于特定变量的数量和能量与这些特定变量之间关系的形式。

·类型1：E＝a

能量消耗E是常数a并且没有EAC的特定变量。在某些情况下，EAC的能量消耗最初可能看起来是常数，但是在引入M & T和提高的控制之后，对于变量的依赖可变得明显。当由于几乎恒定的生产水平非常有限的数据范围对EAC可能是可用的时候，也可以设置这类型的标准。

明显地，这种情况下的标准是从可用的历史数据中计算的平均能量消耗(每天、每周等等)。

·类型2：E＝a+bP

能量消耗取决于一个特定的变量(P)，关系是简单的直线。对于这类型的等式，常量a是当特定变两是0的时候的能量消耗并称为截距(intercept)。常量b是该特定变量值的每单位的增长的能量增长并称为该线的斜率。

这类型的标准等式可在EAC的宽范围内出现，例如，简单处理区域，其中P是产品生产量，或空间加热区域，其中P是度数天。

该标准等式是使用最小二乘拟合法通过历史数据的统计分析得到的。建议不使用人工计算，经常寻求存取合适的可编程的计算器或微型计算机。

设置目标：目标设置的两种基本方法是可用的。它们是：

(a)基于在前的性能：当对设置标准等式分析数据的时候，通常期望一定程度的分散。换言之，已经出现了性能的范围。可以证明的是，重复观察到的性能的最好水平应该是可能的。这样，可以将目标设定在位置上已经取得的水平，因此是很现实的。

如果通过一组数据画出标准线，那么该线下面的点可以识别为具有最佳性能。通过这些点可以画出相同类型的新线条以形成目标线。这可以使用计算机软件自动地执行。理想地，目标线应该基于10至20个数据点。当计算机正用于分析的时候，这个方法提供设置实际目标的简单手段。

(b)简单的比例降低：使用这种方法，目标可以简单地瞄准在相对于标准计算的能量使用例如降低5％进行设定，这种方法在发现由前述方法产生的目标不适合的情况是适合的。

报告：报告应该包含消耗的能量值，变量，实际的特定能量比率，标准和目标，能量成本比例以及从标准和目标的成本变化。

结论：监测和目标化已经被证明是降低能量成本和更重要的是维持初始形成的节约的非常成本效益的方法。计算机化M & T过程将加速和简化该管理信息系统总的过程。

在Computers in Industry 13(1989年)第155-167页，作者是Z.Z.Yu，S.N.Tay和W.G.Cartwright、标题为“A Microcomputer-based Energy MonitoringProgram for Industry(EMOPIN)”的另一篇论文介绍了一种用于工业的基于微型计算机的能量监测程序(EMOPIN)。讨论和分析了工业装备中能量消耗的基本信息。为了运行此程序，能量消耗数据，产出数据和其他相关信息将人工馈送到数据库中。程序将这个信息处理成有用的和有意义的指针(indicator)，例如特定能量消耗(SEC)和能量成本因子(ECF)，并提供报告给设备的能量管理者或工程师。在合适的地方，提供建议以帮助识别任何能量消耗异常源。

在该论文中，已经给出特别的处理，用于导出特定能量消耗，要点如下。

不应该期望能量消耗与产出成比例，应该引入用于能量管理的一些特殊指针以提供有用和有意义的信息。选择特定能量消耗(SEC)为该指针之一。通常它被定义为每单位产出的能量消耗。作为通常的规则，由于规模经济的效果，SEC的值随着产品率的增加而降低。

在制造业中，经常发现生产相似特性的各种产品，同时在生产过程中消耗多种类型的能量。可测量的数量是(a)一周期内每种能量类型的消耗和(b)相同周期内每个产品类型的输出。在最简单的情况下，不同的产品可以完全互相独立地生产。可选择地，它们可以和其他产品共享相同的生产设备。在完全自动的生产过程中，不考虑各产品是否使用共享的设备，测量输入到每个产品的分开的能量，然后获得每个能量项目下的各产品的SEC是可能的。实际上，对输入到各产品的不同能量得到这种细节信息是困难的甚至是不可能的。引入两种方法来解决这个问题。

第一种方法是将各产品的输出转换成标准产品的等效输出，然后得到每个特定能量项目下的特定能量消耗(SEC)。第一种方法的控制等式表示如下：

该等式的分子是在生产过程中单种能量类型的消耗，例如电，它可以从总表中得到。该等式的分母等于各产品项目的实际输出的和乘以其等效系数(EF)(equivalent factor)。选择一个产品为等效系数为1.0的标准产品。这可以是通常具有最大输出的产品。然后在相对于该标准产品的它们的值的基础上确定所有其它产品的等效系数。然而，在该报告中，该等效系数是基于和输入标准产品的能量有关产品输入的能量确定的。

第二种方法是将各能量项目的消耗值转换为等效的能量值，并得到特定产品的特定能量消耗(SEC_1)。特定产品的特定能量消耗(SEC_1)定义为：

该分子是特定产品使用的燃料类型的和，每个燃料类型乘以等效能量内容系数(content factor)。这个系数代表燃料的总能量。公用工业能量项目的等效能量内容系数是公知的。这就允许在能量输入的基础上确切定义不同产品的等效系数。

等效系数(EF)可以定义为：

在理论上，第二种方法比第一种方法好。但是在实际中，第一种方法在生产设备中更可接受，也更实用。

EMOPIN程序已经演示用于处理新加坡的饮料生产设备三个月的每日数据。该公司生产六个不同类型的产品，即，瓶装(BOTTLE)、罐头(CAN)、宠物(PET)、方便的(HANDY)、浓缩和果汁(CANC AND JUICE)。所使用的能源是电、燃料和水。每日的输入原始数据被处理成有用的信息，例如每日SEC，每日ECF和它们与标准SEC和ECF的偏差等等。

这种每日报告分开地给出产品和能量的细节。在该产品信息中，与数值、净输出与等效系数一起给出每一类型产品的数量。所有类型能量的净消耗以能量信息和每种类型能量的成本、实际的特定能量消耗、标准的特定能量消耗与百分偏差一起给出。在报告的末尾，由该程序产生一些有用的暗示来立刻引起矫正动作管理的注意。由这个系统产生的报告的典型例子示于图10。

印度Bangalore的Pvt.Ltd.公司的Enercon系统是制造数字能量测量仪和能量管理软件产品的先驱之一。该公司设计，制造和销售很宽范围的数字面板仪表，电子能量仪表和多功能负荷管理器。

该公司正在提供eLAN能量管理网络，它由Enercon电子能量表或连接在MODBUS上的PC的多功能表组成。该eLAN能量管理网络的方框图在图8中示出。eLAN SCADA软件在PC上运行并且支持电子能量管理系统要求的所有特性。它产生不同种类的能量信息报告，该报告具有预配置的模拟、趋势、历史、告警屏幕等等。

印度Chennai的Alacrity Electronics Limited公司提供基于DRYKARD PC的能量监测网络，使用它的基于微处理器的面板仪器和工业在线电子信息的AlEnSoft软件，该在线电子信息是用于有效分析和报告。该方框图示于图9。

英格兰Alabar Associates公司在生产Albar Windows能量监测系统。该系统包括通过RS-485通信接口连接PC的多个数据记录仪。该系统可以用于监测和记录电、气、蒸汽和其他的仪表。它可以照顾在各场所中，甚至是分布广泛的场所中的成本中心。以脉冲的方式接收信息并优化仪表数据服务市场。现有的已知技术的缺点和难点

工业能量管理的方法已经在上面指出的现有论文中完全的设计出了。甚至有些公司正在努力实现这种方法和提供系统。然而，这些系统不是非常适合综合的工业能量管理。他们仅仅给出部分的解决方案。

大多数公司在提供能量监测系统作为它们计量产品范围的扩展。该解决方案涉及一些困难，象介绍这些仪表到控制面板中，该控制面板保证安装的额外的工作。

消除这些缺点的要求

目前，有很多工业配电系统，其中在电子服务入口提供单个公用设施仪表，专为电子付费目的。用这种装置，不同公用设施的单独能量消耗和工业中的生产单位不能单独地监测和成本分配。因为应该是有关什么能源消耗的信息和预先采取了所用的节能的努力什么是不可用的，这趋向于增加浪费。类似的是蒸汽流到工业的不同部件的例子。

能量监测系统是工业能量管理的基本工具，这是公知的。能量管理，如温度、压力、流动、时间等等需要不同类型的措施。监测系统应该灵活地监测这些参数以及电能。

成本是工业能量监测系统大量生产(proliferation)的障碍之一。为将成本保持在适度的水平，有时间接的措施是有助的。例如能够通过纪录其操作的时间导出恒定负荷的能量消耗。

目前工业界正根据财政利益和回收期评估能量监测系统。因此相关的能量研究对于能量监测系统的最佳配置是必需的。因此，因为涉及能量研究、系统配置、系统开发、系统整合、试车、安装以及培训的解决方案的进化，应该更多注意工业能量监测。

由于缺少确定上述信息的系统，有很多宝贵能量浪费，导致很多问题，例如较高的生产成本，由于较高的能量消耗而引起的环境污染等等。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种计算机控制的在线能量监测系统，它相对简单、可靠，使用低成本的数据通信系统用于能量保存和好的管理。

本发明的另一目的是提供一种计算机控制的在线能量监测系统，它是灵活的和多功能的，并且可以简易地适于精确地从工业耗电装置和标准工业发射机中采取各种措施，该发射机可以连接到远程数据采集系统的不同信道。

本发明的又另一个目的是提供计算机控制的在线能量监测系统，通过该系统工业人员使用该系统生成的数据可以做出设备维修的时间表。

本发明的又另外的目的是提供一种集中的能量监测系统，使与电能和热能量连接的测量的能量监测变得简单。

本发明的另一个目的是提供一种系统，该系统将指示特定机械的每日能量消耗图形的变化，使用这些可以开始优化操作和维修成本的迅速和适当的维修决定。

本发明的又另一目的是提供一种兼顾电能和热能的低成本的能量监测和计算系统。

本发明还有另一个目的是提供一种数据采集系统，结合在本发明的能量监测中的是有用的。

附图简要说明

在说明书附图中，

图1是本发明的计算机控制的在线能量监测系统的方框图；

图2是结合在电子能量测量的计算机控制在线能量监测系统中的数据采集系统方框图；

图3是结合在物理参数测量的计算机控制在线能量监测系统中的数据采集系统方框图；

图4是图1中所示的计算机控制在线能量监测系统的操作软件的全部流程图；

图5是与电测量有关的、图2中所示的数据采集系统的操作软件的流程图；

图6是与物理参数测量有关的、图3中所示的远程数据采集系统的操作软件的流程图；

图7A和图7B一起构成由本发明的计算机控制的在线能量监测系统生成的报告，用于产业中每日的生产会议；

图8代表eLAN能量管理网络的方框图；

图9代表能量监测网络的方框图；

图10代表从工业的能量监测程序获得的报告(EMPOIN)。

本发明概要

因此本发明提供一种低成本的能量监测和计算系统，用于电能和机械能的保存与管理。能量监测系统建立的能量平衡清楚地指出不同的工业部门在能量消耗上的损失、浪费和异常，为有效的能量管理铺平道路。

本发明的详细说明

本发明提供一种数据采集系统，结合在计算机控制的在线能量监测系统，用于监测消耗电能，所述数据采集系统包含：

a)微型计算机(1)，具有多个端口(a)、(b)、(c)、(d)和(e)；

b)端口(a)，连接到将AC电流转换成DC电流的装置(2)，所述装置(2)装备连接AC电源的终端；

c)端口(b)，与存储器装置(3)连接，用于将数据存储在存储器装置和检索存储的数据；

d)端口(c)，通过定时器/计数器电路(4)和能量监测电路(5)连接到平衡的电负荷。用于监测由该平衡负荷消耗的电能；

e)端口(d)，通过并联的外部设备接口(6)和光隔离器卡(7)连接到状态指示电路(8)，在固定的时间间隔后接收通/断状态；和

f)端口(e)，连接到RS 485转换器电路(9)，用于传送采集的数据和接收控制数据。

在本发明的一个实施例中，定时器/计数器电路用于计数该能量监测电路(5)的输出脉冲。

在本发明的另一个实施例中，光隔离器是AC/DC--TTL的光隔离器。

本发明还提供一种数据采集系统，结合在计算机控制的在线监测系统，用于监测物理参数，所述数据采集系统包含：

a)微型计算机(1)，具有多个端口(a)、(b)、(c)、(d)和(e)；

b)端口(a)，连接到将AC电流转换成DC电流的装置(2)，所述装置(2)装备连接到AC电源的终端；

d)端口(c)，连接到A/D转换器(13)的输出，所述A/D转换器的输入和多路复用器(14)的输出连接，所述多路复用器的输入端通过信号隔离器(15)连接到一个或多个物理参数传感装置和保护电路(16)；

(e)端口(d)，连接到多路复用器(14)，用于控制其输出；和

(f)端口(e)，连接RS485转换器电路(17)，用于传送采集的数据和接收控制数据。

本发明进一步包含计算机控制的在线能量检测系统，对于监测消耗的电能和/或工业中的物理参数是有用的，所述能量检测系统包含由PC组成的中央监测系统(18)，所述中央监测系统通过公共通信信道连接到监测消耗的电能和/或物理参数的多个数据采集系统。

在本发明的一个实施例中，该数据采集系统是监测能量的数据采集系统和监测物理参数的数据采集系统的组合。

在本发明的另一个实施例中，32个数据采集系统连接在中央监测系统。

在本发明的又另一个实施例中，公共通信信道是RS 485电缆。

在本发明的又另一个实施例中，数据采集系统和中央监测系统通过RS485--RS 232转换器连接到RS 485电缆。

需要记住的是，由于系统的复杂性随工业的大小和要求而变化，必须定制该配置来满足要求。因此本发明也在其范围内设想落入上述构造特征内的合理的修改。

整个系统是基于PC、基于六个电子模块的数据采集系统、标准通信协议和软件菜单。该系统基本上是用于能量管理的分级分布式数据采集系统。如图1中所示的本发明的计算机控制在线能量监测系统的方框图监测生产环氧丙烷、丙二醇、多羟基化合物、石灰乳的各个设备以及象空调与制冷、排出处理设备等的能量消耗和产出。由于所有的负荷是平衡的，只进行单相测量，而以软件计算三相能量消耗。对于恒定的负荷，只监视该设备的状态(开/关时间)并且是基于该运行时间，基于手工输入的一致(uniform)电力消耗值，计算能量消耗。195个在线测量点被识别并连接在这个系统。

在三个数据采集系统(DAS)中监测能量监测点。使用控制室中的数据采集系统监测产出和蒸汽流以及在各点的温度。该数据采集系统放置在主分站、处理分站、排出分站和设备的控制室。该数据采集系统连接到使用RS-485通信技术的个人计算机。这里使用的数据采集系统是两种类型的：一种是用于能量监测，另一种是用于物理参数监测，例如流动、温度、压力等等。监测的点分为三组，单相真实能量监测；设备的开/关状态监测和从参数来的物理参数监测。

作为可选择的特性，该系统给出机器的运行小时。这个信息对于做出机器的维修时间表是有用的，而对生产几乎没有干扰。

本发明是通过在线和基于实时计算机的能量监测系统实现能量管理的工具。本发明不但用计算机进行分析，而且还收集在线信息。本发明是用于有效管理工业中的电能以及热能。此外，数据采集系统也包含电能监测电路，不需要将仪表外部地安装在控制面板。本发明综合地优化了工业能量管理。

如图2所示的电能测量的数据采集系统可监测真实的电能消耗或设备的开/关状态指示。

它由互连的微型计算机卡、定时器/计数器卡、数据存储的存储卡和固件、外设接口卡、光隔离器卡、能量监测电路卡、机器开-关状态指示电路卡和电源设备组成，如图2所示的和上面所解释的。

从能量监测电路来的脉冲通过定时器/计数器由CPU卡计数，并存储在存储器中。从机器状态指示电路来的开/关状态通过外设接口卡进行监测，并以一分钟的时间间隔存储在存储器中。固件能够将存储在从存储器中的数据格式化，使用RS 485通信。DAS标识可以由硬件中提供的DIP开关选择来设定。连接的负荷的能量数据可以每15分钟的时间存储在存储器中。它具有存储一天信息的容量。系统的固件包括正RS 485上的通信的设置(发送与等待协议)。该系统可以连接到任何主机，例如PC或监视控制器。表示在图3中用于物理参数测量的本发明的数据采集系统可以以4-20mA信号的形式监测真实的全局信号。该系统能测量物理参数，例如油流、气流、蒸汽流、温度、压缩的气流、产出等等。

物理参数测量的数据采集系统由互连的微型计算机板、存储器卡、模数转换器、多路复用器、信号隔离器、输入保护电路和电源组成，如图3所示。发送器捕捉物理数据，例如蒸汽温度、蒸汽流和产出，并且以4-20mA的形式产生成比例的电信号。这些信号经过到信号隔离器的保护电路连接到DAS。信号隔离器的输出连接到不同端的多路复用器和模数转换器。A/D的数字输出提供给到微型计算机电路。该微型计算机将数据以一分钟的间隔存储在它的板上存储器里。固件能够对存储在存储器中的数据格式化，使用RS 485通信。DAS标识可以由硬件中提供的DIP开关选择设定。连接的参数的数据以每15分钟的时间存储在存储器中。它具有存储一天信息的容量。系统的固件包括在RS 485上通信的设置。

开发本发明的原理

本发明是在装备多个数据采集系统的集中能量监测系统通过多个通信信道与中央监测系统进行通信的基础上发展的，每一个通信信道由一个或多个数据采集系统分享。根据该系统，从远程数据采集系统传送到中央监测系统的数据代表工业电子设备消耗的能量或工业电子设备的工作持续时间、温度或处理液体的流动、中央监测系统的产出流，以提供能量消耗和工业中不同公共设施部门和生产单位的特定能量消耗。

软件说明

EMS独立地同时执行两个任务，如流程图4所示，(i)数据收集和储存，(ii)系统操作的用户接口。

数据收集和储存(图4)

步骤112：串行口可以是预先设置的或用户定义的。定义了类似于使用串行口1(Comm1)或者串行口2(Comm2)或两个都使用的特征。连接到Comm1和/或Comm2的数据采集系统(ID)被定义。其他常用的串行通信设置，象波特率、数据比特、奇偶性和停止比特也定义了。

步骤113：将具有日期和时间印记与校验和的分组1发送到数据采集系统。

步骤114：如果从DAS接收到分组1的确认，该DAS的ID和分组1的DAS ID相匹配。检查事务处理的数量。

步骤115：当事务处理的数量不等于0时，发送要求从DAS传输数据的请求。

步骤116：从DAS接收传输的数据，通过计算校验和检查数据的可靠性。比较计算的校验和与接收的校验和，如果他们匹配就发送确认。

步骤117：从接收的脉冲数计算每个连续的电子发送器的电能消耗。

(脉冲数*校准常数*CT比率*3)/1000＝kwh

计算各个开/关发送器的电能消耗

(以秒表示的设备运行时间*V*I*PF*3)/3600*1000＝kwh

将物理参数数字输出转换成工程单位。

(数字输出数据/4095)/全刻度范围

步骤118：以用户选择的时间间隔将计算的信息存储在MS存取数据库中。

用户接口系统操作(图4)

步骤100：显示具有菜单项的GUI软件的主窗口，用于用户选择。

步骤101：使用户能够配置连接到该数据采集系统的设备的细节。

步骤102：设备的电相关的参数，如信道号、DAS号、发送器号、设备名称、面板号、装置号、监测类别、额定容量、具有标记的CT比率/恒定低电流被预先配置或由用户定义。

热相关的参数，如信道号、DAS号、发送器号、参数、标记号、线性/非线性、范围、单位和记号被预先配置或由用户定义。

可以定义从最小1分钟到最大60分钟从DAS中采集数据的速率。

可以每日输入离线生产/批的细节。

输入未监测能量消耗细节作为一次输入的设备(facility)。

步骤103：管理员给他的下属验证软件的一些特性的设备。

步骤104：由管理员改变口令的规定。

步骤105：生成不同类型的表格式报告。

步骤106：生成下列报告。

设备移动报告：用户控制选择设备名称、日期和移动号的规定(provision)。基于该选择，处理该数据和计算能量消耗，结果可输出到屏幕或打印机。

设备日常报告：用户控制选择设备名称和日期的规定。基于该选择，处理数据和计算能量消耗，结果可输出到屏幕或打印机。

DAS移动报告：用户控制选择DAS名称、日期和移动号的规定。基于该选择，处理该数据和计算能量消耗，结果可输出到屏幕或打印机。

DAS日常报告：用户控制选择DAS名称和日期的规定。基于该选择，处理数据和计算能量消耗，结果可输出到屏幕或打印机。

日常常规报告：用户控制选择DAS日期的规定。基于该选择，处理该数据和计算能量消耗、产出、特定能量消耗和特定蒸汽消耗，结果可输出到屏幕或打印机。

比较报告：用户控制选择日期的规定。基于该选择，处理选择数据的数据和先前的数据，列出高容量机器的能量消耗用于比较。

周报告：日历控制的规定，使能够选择报告的年、月和开始日期。处理从开始日期以来7天的数据和计算每周能量消耗并输出到屏幕/打印机。

月报告：选择报告的年和月的规定。处理该数据和计算并报告高容量机器的能量消耗。

步骤107：生成趋势和条形图

步骤108：电子设备的趋势图：用户控制选择日期、设备表中最大的6个设备的规定，绘制能量消耗图形的趋势图。

步骤109：保持数据库大小和发现问题。

步骤110：观察数据库中的数据并由授权的人删除数据。

如图5所示的电能的DAS：

步骤120：8031微控制器、8253定时计数器、8255 I/O装置和变量的初始化。

步骤121：独立计数器保持累加能量脉冲。

步骤122：处理器每一秒检查I/O端口的值，如果它是通状态，那么递增计数器，类似地检查其他I/O端口，并存储独立变量中的值。

步骤123：检查定时器期满。

步骤124：处理器从计数器中读取能量信息并累加。

步骤125：累加通的秒数。

步骤126：每个设备脉冲和每个设备通的秒数与发送器ID、移动时间和数据一起保存在临时数据库中。

串联中断

分组的格式：

标题1、标题2、DAS ID、命令、数据长度、IFLAG、Stx、数据、校验和。

步骤131：从PC中接收日期和时间印记以及校验和。

步骤132：计算校验和，与接收的校验和比较。通过发送确认，ID和DASID匹配的DAS响应该分组。

步骤133：如果事务处理是可用的，发送该事务处理数，否则发送0作为事务处理数。

步骤134：当从数据传输的PC请求时，发送该数据。

步骤135：检查Ack(确认)是否收到，确认可靠的数据传输。

步骤136：从该临时数据库中删除该数据。

如图6所示的物理参数的DAS

步骤140：8031微控制器、A/D转换器和变量的初始化。

步骤141：数字化各参数的模拟值。处理器每一分钟读取数字化的物理参数。

步骤142：在独立的临时位置积加数字化的物理参数。

步骤143：检查定时器是否期满。

步骤144：各物理参数值与物理参数数量及移动时间一起保存在临时数据库中。

本发明的计算机控制的在线能量监测系统的优点由使用M/s ManaliPetrochemicals Ltd公司的能量监测系统进行的实验说明。结果提供在图7(a)和7(b)中。

简明日报告-图7(a)：

简明日报告以吨给出了产品氧丙烷(Propylene Glycol)(PO)、丙二醇(Propylene Glycol)(PG)和多羟基化合物(Polyol)的产出、总的蒸汽与电力消耗、特定蒸汽和特定的能量消耗。它也给出了工业中各种设备的蒸汽，电力、特定蒸汽和特定能量消耗。它还给出了能量平衡信息，例如总的输入电力、工业消耗的总功率。基于用户馈送的逐日信息，它还给出了蒸汽生成、总气体生成和氮气生成细节的燃料消耗的细节。在报告的页脚给出所有三种产品的工业标准，能够容易地比较实际消耗和标准消耗，使管理人员能够应用必要的措施维持该标准。

比较报告-图7(b)：

这个报告给出了具有设备生产状态的关于环氧丙烷(PO)设备、丙二醇(PG)设备和多羟基化合物设备的信息，这些设备具有和先前天比较的想要天的批细节。它也给出了能量密集设备的额定容量、具有性能不同的两天的功率消耗的细节。

它有助于阻止异常的能量消耗装备。因此管理采取正确的措施。

能量监测系统的使用已经在Chennai的M/s Manali Petrochemicals Ltd.公司完全建立了。

在安装能量监测系统之前，显示设备总的能量消耗的单个能量仪表是仅仅是可用的测量。能量监测系统安装之后，授权该工业下列能量数据。

·各设备的能量消耗

·各设备的运行小时

·各设备的开始和停止时间

·在各装置和设施的电能消耗

·在各装置和设施的蒸汽消耗

·日特定的电能消耗

·日特定的蒸汽能消耗

·分站水平报告

·移动报告

·综合日报告

·简明日报告

能量监测系统已经以几个方式使用，如下面给出的。

一般使用

·识别低效率/高功率消费者

·识别过载/负载不足马达

·识别故障的设备

维护使用

·准备具有设备运行小时数据的预防维护日程连续监测使用

·日间和夜间的功率消耗数据的分析，特别是制冷系统。

·能量消耗的变化与产品的研究

·机器空闲运行/冗余运行的研究

·每批能量消耗的研究

·批操作的时间周期的研究

·设备开始和停止操作的确切定时

·包括启动开始的机器改变之前和之后的能量消耗的研究

·适合马达选择的能力增强的研究

本发明的优点：

·本能量监测系统提供一种兼顾电能和热能的低成本的能量监测和计算系统。

·该能量监测系统建立的能量平衡清楚地指出工业中不同部分在能量消耗上的损失、浪费和异常，为有效的能量管理铺平道路。

·该能量监测系统是灵活和多样的，并且可容易地适用于准确地从工业电消耗设备和连接到远程数据采集系统的不同信道的标准工业发送器执行多种测量。因此该能量监测兼顾与电能和热能有关的测量。

·该能量监测系统的成本通过选择地引入非平衡负荷的三相电能测量和平衡负荷的单相电能测量进行优化。此外，如果设备的功率消耗是均匀的，那么能量测量是从具有附加的一次(one-time)人工输入的负荷的工作时间测量中导出。

·EMS也允许工业人员使用由能量监测系统生成的使用数据的时间做出设备的维护。在某些情况下，通过观察能量监测系统记录的特定机器的日能量消耗图形中的变化，维护工程师可采取优化操作和维护成本的迅速和适当的维护决定。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

[国际局于2004年4月19日(19.04.2004)收到；原权利要求1-8以新的权利要求1-7替代(2页)]

1.一种计算机控制的在线能量监测系统，对于工业中监测消耗的电能和/或物理参数是有用的，所述能量监测系统包含：

a)一种微型计算机(1)，具有多个端口(a)、(b)、(c)、(d)和(e)；

d)端口(c)和端口(d)分别连接电子部件；和

e)端口(e)，连接到RS 485转换器电路(9)，用于传送采集的数据和接收控制数据。

2.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于：该电子部件是平衡的电负荷，它通过定时器/计数器电路(4)和监测该平衡负荷消耗的电能的能量监测电路(5)连接到监测消耗的能量的所述系统的端口(c)。

3.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于：连接到监测物理参数的所述系统的端口(c)的该电子部件是A/D转换器(13)的输出，所述A/D转换器的输入连接到多路复用器(14)的输出，所述多路复用器输入端通过信号隔离器(15)和保护电路(16)连接到一个或多个物理参数传感装置。

4.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于：该电子部件是状态指示电路(8)，它通过并行外部设备接口(6)和光隔离卡(7)连接到用于监测消耗的能量的所述系统的端口(d)并用于在固定的时间间隔后接收通/断状态。

5.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于：连接到监测物理参数的所述系统的端口(d)的电子部件是用于控制其输出的多路复用器(14)。

6.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于该公共通信信道是RS 485电缆。

7.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于该定时器/计数器电路用于计数从能量监测电路(5)来的输出脉冲。

根据第19条的声明

名称：能量有效的数据采集系统及其计算机控制的在线能量监测系统参考2003年9月2日提出的国际搜索报告，我们提供下面的意见：

权利要求1已经修改，在主权利要求中引入原始提交的权利要求6和权利要求7。申请人相信引入这些权利要求的修改将克服创造性的反对理由。

另外，本发明的分析机制不同于引用的文件，因为本发明是基于装备多个数据采集系统的集中能量监测系统，通过多个通信信道与中央监测系统进行通信，每一个通信信道由一个或多个数据采集系统共享。根据该系统，从远程数据采集系统传送到中央监测系统的数据代表工业电子设备消耗的能量或工业电子设备的工作持续时间、温度或处理液体的流动、中央监测系统的产出流，以提供能量消耗和工业中不同公共设施部门和生产单位的特定能量消耗。

该能量监测系统提供一种兼顾电能和热能的低成本的能量监测和计算系统。该能量监测系统建立的能量平衡清楚地指出工业中不同部分在能量消耗上的损失、浪费和异常，为有效的能量管理铺平道路。该能量监测系统还允许工业人员使用由能量监测系统生成的使用数据的时间做出设备的维护。在某些情况下，通过观察能量监测系统记录的特定机器的日能量消耗图形中的变化，维护工程师可采取优化操作和维护成本的迅速和适当的维护决定。

Claims

1.一种计算机控制的在线能量监测系统，对于监测工业中消耗的电能和/或物理参数是有用的，所述能量监测系统包括由PC组成的中央监测系统(18)，所述中央监测系统连接多个数据采集系统(20、21、22、23、....)，配置用于通过公共通信信道监测消耗的电能和/或物理参数。

2.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于：所用的数据采集系统是监测电能的数据采集系统或监测物理参数的数据采集系统或是两者的组合。

3.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于32个数据采集系统连接到该中央监测系统。

4.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于该公共通信信道是RS 485电缆。

5.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于该数据采集系统和中央监测系统通过RS 485-RS 232转换器连接RS 485电缆。

6.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于监测电能的数据采集系统包括：

微型计算机(1)，具有多个端口(a)、(b)、(c)、(d)和(e)；

端口(a)，连接到将AC电流转换成DC电流的装置(2)，所述装置(2)装备连接AC电源的终端；

端口(b)，与存储器装置(3)连接，用于将数据存储在存储器装置和检索存储的数据；

端口(c)，通过定时器/计数器电路(4)和能量监测电路(5)连接到平衡的电负荷。用于监测由该平衡负荷消耗的电能；

端口(d)，通过并联的外部设备接口(6)和光隔离器卡(7)连接到状态指示电路(8)，在固定的时间间隔后接收通/断状态；和

端口(e)，连接到RS 485转换器电路(9)，用于传送采集的数据和接收控制数据。

7.根据权利要求6所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于该定时器/计数器电路用于计数从能量监测电路(5)来的输出脉冲。

8.根据权利要求1所述的计算机控制的在线能量监测系统，其特征在于监测物理参数的数据采集系统包括：

微型计算机(1)，具有多个端口(a)、(b)、(c)、(d)和(e)；

端口(a)，连接到将AC电流转换成DC电流的装置(2)，所述装置(2)装备连接到AC电源的终端；

端口(c)，连接到A/D转换器(13)的输出，所述A/D转换器的输入和多路复用器(14)的输出连接，所述多路复用器的输入端通过信号隔离器(15)连接到一个或多个物理参数传感装置和保护电路(16)；

端口(d)，连接到多路复用器(14)，用于控制其输出；和

端口(e)，连接RS 485转换器电路(17)，用于传送采集的数据和接收控制数据。