CN202735441U - 用能设备的在线能耗管理装置 - Google Patents
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Abstract
一种用能设备的在线能耗管理装置包括依次连接的数据采集部、数据处理部以及控制部，还进一步包括连接所述数据处理部的指令输入部，所述数据采集部包括分别采集周边环境参数的环境参数采集装置、采集负载能源输入参数的输入参数采集装置以及采集负载输出能源参数的输出参数采集装置，所述数据采集部还包括接收上述各数据采集装置数据的数据采集模块。本实用新型能源负载设备的能耗管理装置能够克服现有技术的不足，提供一种可直接、实时显示能耗数据并且能就地进行分析管理能源负载设备的在线能耗管理装置，能够根据监测数据和能耗分析结果判断能源负载设备的工作状态。避免或者减小可能造成的损失，使能耗管理更及时，更合理，更有计划。
Description
技术领域
本实用新型涉及监测控制技术，特别涉及用能设备的在线监测和控制技术。
背景技术
传统的能源负载设备的能耗是依靠以下模式记录或测量的：
1、在某个指定的能源负载区域使用一组能耗测量仪表，测量整个区域的能源负载的整体能耗数值；
2、某些重点能源负载设备单独使用一个能耗测量仪表，测量单个重点能源负载设备的能耗值；
第一种模式的不足之处是，能耗测量仪表采集到的是区域整体的能耗量，不能对某一个能源负载设备单独的能耗表现进行计算及评估，不能给决策者提供有价值的意见。而且，整个指定的能源负载区域的能耗量，不是全部皆是提供给能源负载设备使用的，因此，测量数据不太准确及可靠。
第二种模式虽然弥补了第一种模式的不足，但是也存在很大程度的缺陷：测量的每一个能源负载的能耗值都需要通过通讯网络传送给能源管理主计算机才能进行相应的分析和管理，不能对能源负载设备的能耗数据进行就地分析管理，不仅有地理位置和通讯延时的制约，甚至会有通讯中断的风险。
以上两种模式都只是对负载设备的能耗进行检测，并不能对其进行控制管理。因此，如何解决上述技术存在的缺陷，成为亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种用能设备的在线能耗管理装置，根据环境因素设定标准模板，并通过对实时数据的比较，在线控制负载的工作状态，解决现有技术中不能在先控制以及没有考虑环境影响的技术问题。
本实用新型为解决上述技术问题而提供的这种能源负载设备的在线能耗管理装置包括依次连接的数据采集部、数据处理部以及控制部，还进一步包括连接所述数据处理部的指令输入部，所述数据采集部包括分别采集周边环境参数的环境参数采集装置、采集负载能源输入参数的输入参数采集装置以及采集负载输出能源参数的输出参数采集装置，所述数据采集部还包括接收上述各数据采集装置数据的数据采集模块。所述数据处理部包括连接所述数据采集部、控制部和指令输入部的主控微处理器，还包括与该主控微处理器连接的数据计算处理模块、数据存储模块以及内置电源。该管理装置还包括连接所述主控微处理器显示模块、告警模块以及通讯模块，还进一步包括连接所述数据处理部的外部电源。
本实用新型能源负载设备的能耗管理装置能够克服现有技术的不足，提供一种可直接、实时显示能耗数据并且能就地进行分析管理能源负载设备的在线能耗管理装置，能够根据监测数据和能耗分析结果判断能源负载设备的工作状态，如能耗设备正在正常运行中，耗电设备出现异常情况等等，可以让使用者或者管理者得知能耗和设备运行信息，预知一些可能的故障，避免或者减小可能造成的损失，使能耗管理更及时，更合理，更有计划。有利于准确方便地评估能源负载设备的能源使用效益，有利于产出成本的控制和能源的节约，完成一些能耗计划，还可以通过能耗数据判断出负载设备的性能状态。
附图说明
图1是本实用新型用能设备能耗管理装置的应用示意图。 图2是本实用新型用能设备能耗管理装置的构成示意图。
具体实施方式
结合上述附图说明本实用新型的具体实施例。
由图1和图2中可知，这种用能设备的在线能耗管理装置包括依次连接的数据采集部、数据处理部以及控制部，还进一步包括连接所述数据处理部的指令输入部，所述数据采集部包括分别采集周边环境参数的环境参数采集装置、采集负载能源输入参数的输入参数采集装置以及采集负载输出能源参数的输出参数采集装置，所述数据采集部还包括接收上述各数据采集装置数据的数据采集模块。
所述数据处理部包括连接所述数据采集部、控制部和指令输入部的主控微处理器，还包括与该主控微处理器连接的数据计算处理模块、数据存储模块以及内置电源。
该管理装置还包括连接所述主控微处理器显示模块、告警模块以及通讯模块，还进一步包括连接所述数据处理部的外部电源。
本实用新型中各模块的功用如下：
数据采集装置201：包括电能采集装置，温度、湿度等外部条件采集装置，及能源负载设备的输出计量装置，对管理对象的电能输入和有效输出及外部条件进行实时采集；
数据采集模块202：具有与各类数据采集装置相对应的接口，能接收数据采集装置采集到的实时数据；
设置模块203：可以选择管理装置的不同管理模式，设置在不同管理模式下的一些参数，如单位产出标准能耗设置，监测周期时间段设置，监测周期能耗总量设置；
主控微处理器（CPU）204：进行数据的分析处理及发出控制命令；
数据计算处理模块:205： 对数据采集装置采集到的数据进行相应的计算处理；
数据存储模块206：对数据采集模块采集到的数据，由设置模块设置的值以及数据计算模块的计算结果进行存储；
显示模块207：用于显示实时监测数据和数据处理的结果，供用户查看；
告警模块208：在不同模式下根据不同的告警条件发出告警信息；
控制模块209：在可控模式下，根据控制条件对管理对象进行适当的控制；
通讯模块210：按照预设的时间间隔将数据存储单元205的数据传送给后台计算机，其可以通过GPRS、红外技术、蓝牙通讯技术或者以太网技术与后台计算机连接，当然，后台计算机需要通过对应的技术手段与之匹配；
外部电源模块211：提供管理装置工作所需的电源；
内置电源模块212：给内部芯片提供直流电源。
本实用新型能源负载设备的在线能耗管理装置根据不同工作性质的能源负载有两种不同的管理模式：
第一种管理模式：针对必须连续运行设备，如果负载设备停止运行会造成严重损失或者安全问题。对于这类负载设备，管理装置对其只进行能耗监测，对设备运行状态和设备性能进行分析，出现异常情况时发出告警信息：
第二种管理模式：针对可断续运行可控的能源负载设备，管理装置对其进行能耗管控，分析负载设备的工作状态及能源的消耗情况，可选择性地进行适当的控制，出现异常情况发出告警信息。
第一种管理模式和第二种管理模式有以下不同点：
（1）由设置模块设置输入的参数不同：第一种管理模式下由设置模块输入监测周期的大小和单位产出的标准能耗；第二种管理模式下由设置模块输入监测周期的大小和在监测周期内允许设备消耗的能耗总量；
（2）数据计算处理模块对数据的处理方式不同：第一种管理模式是根据采集到的数据计算出能耗设备在监测周期内单位产出所消耗的电能，并与单位产出标准能耗进行比较，当差异超出允许的范围，会发出告警信息；第二种管理模式是在一个监测周期内累积能耗，当能耗达到周期内允许的能耗总量的一定比例时，发出告警信息并提示管理者进行相应的控制，也可以选择设置直接控制。另外，当外部条件达到预期的效果时，停止设备运行，如对于照明设备，当白天光照强度达到要求时，则控制（部分）照明设备关闭，管理模式的选择由用户或者使用者根据负载设备的性质由设置模块进行选择。
本实用新型能源负载设备的在线能耗管理装置的控制方法：
步骤301：由设置模块输入某些已知的或者特定的参数，如监测周期大小，单位产出标准能耗，单位产出实际能耗与单位产出标准能耗的差异允许范围，监测周期内允许的能耗总量等；
步骤302：数据采集装置采集输入电流、电压、功率、外部条件参数等实时值和设备输出的最终表现形式的计量；
步骤303：把步骤302采集到的数据给存储模块进行存储；
本实用新型的管理控制方法可分为以下两个管理模式，其中之一：
步骤304：数据计算处理模块对202采集的数据进行分析处理得出一定监测时间内单位产出的平均能耗值；
(2)
由式（1）得出监测时间T内的电能耗，式（2）得出单位产出的电能耗。其中
W T —监测时间T内的电能耗
n—监测时间内的产出总量
W 单—监测时间内的单位产出平均耗电量；
步骤305-1：由步骤304的结果和具有相同外部条件参数的单位产出标准能耗值进行比较，根据差异允许范围δ%，判断能源负载设备的工作状态及能耗是否异常；
步骤306由305的判断结果，如果单位产出实际能耗与单位产出标准能耗差异超出允许范围δ%，则由告警模块发出相应的告警信息，如单位产出能耗在该时间段内偏高；
步骤307：显示模块对所有数据进行实时显示，供使用者查看；
步骤308：把数据计算处理模块处理后的数据结果给存储模块进行存储，能耗数据可累计存储；
步骤309：根据采集到的实时数据，数据计算处理模块同步更新计算结果，单位产出能耗实时更新；
步骤310：所有数据通过通讯模块上传至后台监控计算机。
第二种管理模式是： 步骤304：数据处理模块对202的数据进行计算分析，从一个周期开始时对负载设备能耗进行累积，
；
步骤305:把步骤304的累积能耗与监测周期内的允许的能耗总量的一定比例进行比较；
步骤306：由步骤305的判断结果，如果累积能耗达到一个监测周期允许的能耗总量的一定比例（例98%）时，由告警模块发出相应的告警信息，提示管理者当前能耗以及是否在累积能耗达到允许能耗总量100%时对能耗设备做出停止运行的控制。
步骤307：显示模块对所有数据进行实时显示，供使用者查看；
步骤308：把数据计算处理模块处理后的数据结果给存储模块进行存储，能耗数据可累计存储。
步骤309：监测周期结束后开始新的监测周期，监测周期能耗重新开始累积。如果设备已停止运行，则重新启动设备对象。
步骤310：所有数据通过通讯模块上传至后台监控计算机。
本实用新型管理控制方法在具体实践中的应用范例： 例1 在现代铸钢工艺中，弧形连铸机采用的是具有某一曲率半径的弧形结晶器，其结晶器、二次冷却装置都布置在某一半径的一个圆的四分之一弧度上。铸坯在结晶器内凝固时就已弯曲，带液芯的铸坯从结晶器拉出来，沿着弧形轨道运行，继续喷水冷却，在四分之一圆弧处完成凝固，然后矫直并拉出送至切割站。弧形铸钢机是世界各国钢厂采用最多的一种机型。根据铸钢工艺的特点，弧形连铸机在工作时间必须是连续稳定地运行。我们给连铸机安装一个在线能耗管理装置，可由设置模块选择管理模式一，设定监测周期T，单位产出能耗差异允许范围δ%，采集连铸机的输入电流，电压，产出为送至切割站的铸坯长度n米。可由管理者根据经验从设置模块输入单位产出标准能耗，也可由铸钢机在正常运行多个周期后自动选出一个最经济合理的能耗作为单位产出标准能耗W 标；由数据计算处理模块可以得出监测周期内的能耗：W T ，于是平均产出能耗，当
，判断能耗异常，由告警模块发出告警信息。假设T为两小时，在下午两点到下午四点时单位产出能耗，大于单位产出标准能耗，则发出告警信息：“14:00-16:00 
”告警信息进行存储。
在引入能源负载设备在线能耗管理装置后，可以掌握能耗信息和铸钢机的运行情况，预知一些可能的故障，避免或者减小可能造成的损失。
例2：在大型商场，自动扶梯是必不可少的耗电设备，很多商场的自动扶梯在营业时间是连续不断运行的，但是商场人流量都有高峰和低谷期，例如，周末人流量比上班日大，晚上或下午可能比上午人流量大，如果不管人流量的大小自动扶梯整日运行，必然造成大量电能的浪费。
为此我们给自动扶梯安装能源负载设备的在线能耗管理装置，由设置模块选择管理模式二，输入监测周期，根据商场人流量的特点，假设在营业时间设定T1:上午（7：00-12:00）、T2:下午(12:00-18:00)、T3:晚上(18:00-22:00)三个不同的周期段，三个监测周期段内允许的能耗总量分别为W 1允、W 2允、W 3允（能耗总量的允许值可以根据不同的时间段改动，如周末或者节假日人流量大时可以适当调大），采集装置采集电流，电压，扶梯上是否有人等参数。当扶梯上有人时扶梯运行，无人时控制模块控制扶梯停止运行。累积从一个监测周期开始时扶梯的耗电量W 单，当累积能耗达到允许能耗总量的98%即W 总=W 允×98%时，发出告警信息，提示管理者系统将在未来多长时间内到达W 总= W 允×100%时，是否停止扶梯运行。如，下午的监测周期中，在17:00时刻W 2总=W 2允×98%，发出告警：“17:00 ,W 2总=W 2允×98%，是否在W 2总= W 2允×100%时停止运行？”并将告警信息进行存储。由管理者选择是否停止运行，若不停止运行，超出的能耗在显示模块显示 ；当到达下一个监测周期时能耗重新累积。
在引入能源负载设备的在线能耗管理装置后，可以合理地利用能源，控制能耗总量，开展能源计划，节能降耗并带来可观的经济效益。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种用能设备的在线能耗管理装置，其特征在于：该管理装置包括依次连接的数据采集部、数据处理部以及控制部，还进一步包括连接所述数据处理部的指令输入部。
2.根据权利要求1所述用能设备的在线能耗管理装置，其特征在于：所述数据采集部包括分别采集周边环境参数的环境参数采集装置、采集负载能源输入参数的输入参数采集装置以及采集负载输出能源参数的输出参数采集装置，所述数据采集部还包括接收上述各数据采集装置数据的数据采集模块。
3.根据权利要求1或2所述用能设备的在线能耗管理装置，其特征在于：所述数据处理部包括连接所述数据采集部、控制部和指令输入部的主控微处理器，还包括与该主控微处理器连接的数据计算处理模块以及数据存储模块。
4.根据权利要求3所述用能设备的在线能耗管理装置，其特征在于：所述数据处理部包括连接所述主控微处理器的内置电源。
5.根据权利要求3所述用能设备的在线能耗管理装置，其特征在于：该管理装置还包括连接所述主控微处理器显示模块、告警模块以及通讯模块，还进一步包括连接所述数据处理部的外部电源。
6.根据权利要求3所述用能设备的在线能耗管理装置，其特征在于：该管理装置还包括连接所述主控微处理器的显示模块。
7.根据权利要求3所述用能设备的在线能耗管理装置，其特征在于：该管理装置还包括连接所述主控微处理器的告警模块。
8.根据权利要求3所述用能设备的在线能耗管理装置，其特征在于：该管理装置还包括连接所述主控微处理器的通讯模块。
9.根据权利要求3所述用能设备的在线能耗管理装置，其特征在于：该管理装置还进一步包括连接所述数据处理部的外部电源。
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| CN 201220382917 CN202735441U (zh) | 2012-08-03 | 2012-08-03 | 用能设备的在线能耗管理装置 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN108614507A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-10-02 | 华翔翔能电气股份有限公司 | 智能能源管理方法及智能终端 |
| CN109557821A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-02 | 陕西师范大学 | 一种节能监管平台系统 |
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