CN205845284U - 一种企业能源管理信息采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种企业能源管理信息采集系统，系统包括耗能表、采集器、GSM/GPRS无线通信模块、企业管理客户端以及服务器；采集器采集到耗能表的数据后通过串口与GSM/GPRS无线通信模块通信进行发送，一方面GSM/GPRS无线通信模块通信收到来自采集器的数据后打包成短信SMS，将信息以短信SMS的形式发送至GSM网络中去；另一方面该系统通过GPRS网络连接到Internet网络与服务器进行通信，将能耗数据通过GPRS网络发送到连接Internet的远程管理服务器的IP地址上。本实用新型通过GSM/GPRS网络远程实时采集耗能表的数据及耗能表的运行状况，充分利用了GSM/GPRS网络覆盖范围广、可靠性高、GPRS的接入时间短、数据传输速率高、支持TCP/IP协议，通信费用低等的优点。

Description

一种企业能源管理信息采集系统

技术领域

本实用新型涉及能源管理的研究领域，特别涉及一种企业能源管理信息采集系统。

背景技术

GSM(Global System for Mobile Communication)是由欧洲电信标准组织制订的一个数字移动通信标准，是一种无线数字蜂窝通信系统的网络规范。它定义了建设GSM网络以及提供通信服务的各种规范标准，GSM移动通信网通常使用的频率有900MHz，1800MHz，1900MHz，其中我国的GSM移动通信网是在900MHz，1800MHz频率上。GSM网络能够提供语音、短信(SMS)等通信业务，其中短信(SMS)业务功能因网络覆盖范围广、开发成本低、可靠性和稳定性好等优点，适合于设计和开发无线通信系统，可将GSM、SMS技术用于企业能源管理信息采集系统的设计开发中，实时把采集到的能耗数据以短信的形式发送到企业管理者的手机上，实现在任何地点、任何时候可以获取到能耗信息。

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称，它是基于现有的GSM系统上发展出来的一种新的无线分组交换技术。GPRS采用分组交换技术，具有接入时间短、数据传输速率高、开销低等优点。目前，在Internet网络上的业务均可通过GPRS网络上实现。GPRS网络跟GSM网络一样也是工作于三个频段：900MHz，1800MHz和1900MHz。

GPRS的核心网络层采用IP技术，底层可使用多种传输技术，可以很方便地与Internet IP网无缝连接。GSM/GPRS无线通信模块接入GPRS网络时动态获得IP地址。GSM/GPRS无线通信模块以IP地址接入的方式连接到Internet网络，GSM/GPRS无线通信模块的IP地址在每次连接Internet网络时都是动态变化的，登陆到Internet网络后自动连接到服务器，并向服务器报告自身的IP地址，以保持通信链路的连接。服务器必须连接到Internet网络上并拥有一个固定的公网IP地址，如果服务器连接到的是内网，则应该需要将内网IP映射到外网IP，以便GSM/GPRS无线通信模块可以在登陆GPRS网络后通过该IP找到服务器。通信链路建立和系统连接到网络后，GSM/GPRS无线通信模块向网关发送的数据会通过GPRS网络连接到Internet发送到服务器的IP地址上，服务器向GSM/GPRS无线通信模块发送的数据也会根据IP地址发送到GSM/GPRS无线通信模块上。

GPRS技术具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点，在远程突发性数据实时传输中有很大的优势，特别适合于频繁的、小数据量的实时传输，这使得GPRS技术在自动化监控和数据采集领域上有很好的应用。在系统中应用GPRS技术，GSM/GPRS无线通信模块用以接入GPRS网络，然后配备相关处理器以及外围设备。GPRS网络和业务由通信运营商提供，通信时只需连接到运营商的GPRS网络上就可以了。GPRS网络信号遍布全国各地，因此采用GPRS技术的采集节点可以分布在全国各地，远程服务器与采集节点之间无距离限制，特别适合远距离传输，将GPRS技术应用到企业能源管理信息采集系统中，能全面提高企业能源管理数字化、信息化、自动化水平。

耗能表(电能表、水表、气表)与采集器之间的通信需要严格遵守了国家制定的通讯约规，其中电能表与采集器之间的通信需要遵守国家制定的DL/T645-1997《多功能电能表通讯规约》，而水表、气表与采集器之间的通信需要遵守国家制定的CJ-T_188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》，这些通讯约规是我国的耗能仪表行业标准。

目前已经有通过RS485总线通信来采集能耗数据，RS485总线为半双工工作方式，其通信的数据线有两条，分别是一个信号标准点位的正负端，真正的信号必须由两条线路相减得到。因此，每次通信只可以向一个方向传送数据，任何时候网络中只能有一个主设备，即处于发送状态的设备，从设备不进行主动通讯。为了避免总线冲突，系统的采集器与耗能表间都采用主从式通信。即主机发送的数据可以传送到各从机或指定从机，而各个从机发送的数据只能发送给主机。无论主机还是从机都采用查询方式发送数据，中断方式接收数据。RS485总线常采用特性阻抗为120欧姆的双绞线作为传输介质，因此信号在传输线上传送时，遇到阻抗不连续的时候会出现反射现象，影响信号的远距离传输。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种企业能源管理信息采集系统及方法，在企业中实时准确地自动化采集能耗数据并实现远距离传输能耗数据到服务器上。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的一种企业能源管理信息采集系统，包括耗能表、用于耗能表数据的实时采集的采集器、用于接收和发送采集器所采集数据并提供数据通信接口的GSM/GPRS无线通信模块、企业管理客户端以及服务器；所述GSM/GPRS无线通信模块一方面将收到来自采集器的数据打包成短信SMS，将信息以短信SMS的形式发送至GSM网络中去，由GSM网络短信SMS服务中心转发至事先设定好的企业管理客户端；所述GSM/GPRS无线通信模块另一方面通过GPRS网络连接到Internet网络与服务器进行通信，将能耗数据通过GPRS网络发送到连接Internet的远程管理服务器的IP地址上。

作为优选的技术方案，所述耗能表包括电能表、水表和气表。

作为优选的技术方案，所述采集器采集到耗能表的数据后通过串口与GSM/GPRS无线通信模块通信进行数据发送。

作为优选的技术方案，所述采集器包括RS485转TTL模块和微处理器，所述RS485转TTL模块用于将耗能表的RS485电平与微处理器的TTL电平相互转换，所述微处理器用于对耗能表的数据进行采集处理，采集器处理完来自各耗能表的数据后将该数据传输给GSM/GPRS无线通信模块，GSM/GPRS无线通信模块收到来自采集器的数据后根据微处理器的AT指令发送短信SMS以及建立TCP/IP连接，把数据发送出去。

作为优选的技术方案，所述微处理器为12C5A60S2微处理器，所述12C5A60S2微处理器具有双串口，其中一个串口连接GSM/GPRS无线通信模块的通信接口，用于无线发送耗能表的数据；另一个串口通过RS485转TTL模块连接耗能表的RS485通信接口，用于读取耗能表的数据。

作为优选的技术方案，所述采集器还包括LCD液晶显示屏和MAX232串口通信电路，所述LCD液晶显示屏和MAX232串口通信电路均与微处理器连接。

作为优选的技术方案，所述GSM/GPRS的无线通信模块采用内嵌TCP/IP协议栈的SIM900A模块。

作为优选的技术方案，所述企业管理客户端为企业管理者的手机或PAD。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本实用新型通过GSM/GPRS网络远程实时采集耗能表的数据，实时监控耗能表的运行状况，该采集系统充分利用了GSM/GPRS网络覆盖范围广、可靠性高、GPRS的接入时间短、数据传输速率高、支持TCP/IP协议，可与Internet进行互联、通信费用低等的优点，采集器采集到耗能表的数据后通过串口与GSM/GPRS无线通信模块通信，一方面GSM/GPRS无线通信模块通信收到来自采集器的数据后打包成短信(SMS)将信息以短信(SMS)的形式发送至GSM网络中去，由GSM网络短信(SMS)服务中心转发至事先设定好的企业管理者手机号码，企业管理者的手机可以实时收到能耗数据的短信，另一方面该系统通过GPRS网络连接到Internet网络与服务器进行通信，将能耗数据通过GPRS网络发送到连接Internet的远程管理服务器的IP地址上，并且把数据导入服务器的数据库里，服务器能源管理软件把这些能耗数据实时显示和统计，方便企业能源管理部门实时查看耗能情况，企业能源管理部门可以对这些能耗数据进行统计分析和打印查看详细能耗情况，分析耗能异常的原因并提出节能减排方案，为节能减排和企业的能源管理提供了可靠的依据。

附图说明

图1是本实用新型企业能源信息采集系统的框架示意图；

图2是本实用新型采集器的硬件结构框图；

图3是本实用新型12C5A60S2微处理器外围接口电路图；

图4是本实用新型12864液晶接口电路图；

图5是本实用新型MAX232通信串口电路图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

当今能源的供应越来越紧张，企业能源消耗问题越来越突出，而且企业在能源消耗方面占据着重要的位置，目前国家大力推行节能减排的政策，鼓励企业进行能源管理，但目前大部分企业还没实现能源管理系统的搭建，对能源信息的采集还是以人工读取的方式采集，因此研究和设计一套自动化采集的企业能源管理信息采集系统，实现在企业中实时准确地采集能耗数据具有非常重大的意义。

企业能源消耗问题主要是由于企业自身没有及时监控能源的使用情况从而导致能源的不合理利用。企业要实现节能减排和提高能源利用率，首先要从基础的能耗数据采集工作开始，实现实时准确地获取各项能耗数据。但由于目前很多企业自身没有搭建和开发能源管理信息采集系统，使得企业能源利用率低下给企业带来了巨大的损失。针对企业能源管理信息采集系统的设计，是为了提高企业的能源利用率，减少能源消耗，实现节能减排。

企业能源管理信息采集系统是采用无线通信技术、电子控制技术相结合，自动周期性地采集各时段企业的能耗数据，并通过无线通信技术发送到服务器的数据库里，利用计算机系统上的能源管理软件进行管理和分析。企业能源管理信息采集系统极大地方便了企业的能源管理工作，为实现节能减排和企业的能源管理提供了数据支持。

目前很多企业对能耗数据的采集是以传统原始的人工读取的方式进行采集，这样采集数据的方式往往带有人为随意性、误差大、实时性差、工作量大、容易在统计中出错等问题，难以对能源消耗情况进行科学的分析。随着企业的发展，采用企业能源管理信息采集系统，不仅给企业管理人员在能源管理方面带来了方便，而且改变能源管理效率低下，实时性不强的状况。企业能源管理信息采集系统由各个耗能表(电能表、水表、气表)、能耗数据采集模块、无线通信模块和服务器构成。经过一段时间的能耗数据实时采集后，获得大量的能耗数据，通过服务器上的能源管理软件进行统计分析，分析出能耗异常和能源利用率低下的原因，并结合专家意见和企业的实际情况提出节能降耗决策，为企业节省在能源消耗方面的费用，提高企业能源管理水平，实现企业的节能减排。

由于GSM SMS和GPRS技术不受通信距离的限制，GSM和GPRS网络信号全国各地到处都有覆盖，因此基于GSM SMS+GPRS技术企业能源管理信息采集系统不受地域限制，适合通信距离远，企业规模大，企业环境复杂，耗能表分布比较离散的能耗数据采集应用环境。

通过GSM/GPRS网络远程实时采集耗能表的数据，实时监控耗能表的运行状况，该采集系统充分利用了GSM/GPRS网络覆盖范围广、可靠性高、GPRS的接入时间短、数据传输速率高、支持TCP/IP协议，可与Internet进行互联、通信费用低等的优点。

如图1所示，本实施例的一种企业能源管理信息采集系统，包括耗能表、采集器、GSM/GPRS无线通信模块(图1中用GSM/GPRS模块简要表示)、企业管理客户端以及服务器；所述采集器用于耗能表数据的实时采集并将能耗数据发射到GSM/GPRS无线通信模块；所述GSM/GPRS无线通信模块用于接收和发送采集器的数据，动态为GSM/GPRS无线通信模块分配IP地址，并提供数据通信接口，当进行GPRS数据通信时，GSM/GPRS无线通信模块会向GPRS网络发出连接登陆请求，GPRS网络为GSM/GPRS无线通信模块建立Socket连接，如果系统登陆GPRS网络失败，GSM/GPRS无线通信模块会断开当前的连接，重新进行网络连接，直到系统成功登陆到GPRS网络，服务器也需要连接到Internet网络，服务器与Internet网络建立TCPSocket连接；在GPRS数据通信过程中，GSM/GPRS无线通信模块将能耗数据通过GPRS网络发送到连接Internet的远程管理服务器的IP地址上，服务器对能耗数据进行接收处理，并把数据导入服务器的数据库里；所述服务器是连接到Internet网络具有固定IP的计算机系统，通过服务器对能源管理信息采集系统所采集的能耗数据进行显示、统计和分析，并将能耗数据存储到服务器数据库里，用于日后查询保存的能耗情况。

采集器主要实现对耗能表数据的实时采集并将能耗数据发射到无线信道的功能。采集器中的12C5A60S2微处理器定时周期性地进行采集能耗并通过GSM/GPRS无线通信模块将能耗数据发送到企业管理者的手机上和远程服务器上。在耗能表和采集器之间需接上RS485转TTL模块，实现耗能表的RS485电平与12C5A60S2微处理器的TTL电平的相互转换。采集器控制模块的核心采用12C5A60S2微处理器，微处理器实现对能耗数据采集和处理，并对GSM/GPRS无线通信模块的初始化，通过AT指令使GSM/GPRS无线通信模块连接GSM/GPRS网络实现向企业管理者发送短信(SMS)并且与远程管理机建立TCP/IP连接把数据包发送到服务器上等功能。

GSM/GPRS无线通信模块在本系统的开发中主要实现连接GSM网络发送短信(SMS)以及连接GPRS网络通过Internet与服务器建立TCP/IP连接，实现耗能数据的传输。对于GSM/GPRS无线通信模块的选取，本系统采用内嵌TCP/IP协议栈的SIM900A模块。该模块非常适合于数据的远程无线传输，12C5A60S2微处理器通过AT指令对SIM900A模块进行操作控制，实现能耗数据的无线传输。

本实施例系统的硬件要根据系统功能要求和工作原理来进行设计。本系统的硬件设计包括对采集器和GSM/GPRS无线通信模块的研究与设计。在系统中，采集器完成对耗能表(电能表、水表、气表)数据的采集并通过串口传输给GSM/GPRS无线通信模块通信，GSM/GPRS无线通信模块通信收到来自采集器的能耗数据后根据12C5A60S2微处理器的AT指令发送短信(SMS)以及建立TCP/IP连接把数据发送出去。硬件设计将围绕这些功能的实现来进行。

采集器的硬件设计：

所述采集器在企业能源管理信息采集系统中担负着耗能表(电能表、水表、气表)数据的采集、处理，由12C5A60S2微处理器对该数据进行采集、处理，并把当前监控情况显示在液晶屏上，采集器处理完来自各耗能表(电能表、水表、气表)的数据后还需要把数据传输给GSM/GPRS无线通信模块，GSM/GPRS无线通信模块通信收到来自采集器的数据后根据12C5A60S2微处理器的AT指令发送短信(SMS)以及建立TCP/IP连接把数据发送出去。

如图3所示，所述12C5A60S2微处理器具有双串口功能，其中P3.0和P3.1是RXD和TXD，P1.2和P1.3是RXD2和TXD2，这两个串口是互相独立的，在采集器硬件接口设计中，P3.0和P3.1接无线通信GSM/GPRS无线通信模块的通信接口，用于无线发送耗能表的数据，P1.2和P1.3通过RS485转TTL模块接耗能表的RS485通信接口，用于读取耗能表的数据。

本实施例中，在耗能表和采集器之间采用RS485转TTL模块，实现耗能表的485电平与12C5A60S2微处理器的TTL电平的相互转换。因此，采集器的硬件包括电源电路、显示电路、RS485电平转TTL电平电路模块、12C5A60S2微处理器以及其外围电路的设计，具体框架如图2所示。

本实施例的采集器除了RS485转TTL模块和12C5A60S2微处理器之前，还包括LCD液晶显示屏及MAX232通信串口电路，所述LCD液晶显示屏和MAX232通信串口电路的电路原图如图4、图5所示。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种企业能源管理信息采集系统，其特征在于，包括耗能表、用于耗能表数据的实时采集的采集器、用于接收和发送采集器所采集数据并提供数据通信接口的GSM/GPRS无线通信模块、企业管理客户端以及服务器；所述GSM/GPRS无线通信模块一方面将收到来自采集器的数据打包成短信SMS，将信息以短信SMS的形式发送至GSM网络中去，由GSM网络短信SMS服务中心转发至事先设定好的企业管理客户端；所述GSM/GPRS无线通信模块另一方面通过GPRS网络连接到Internet网络与服务器进行通信，将能耗数据通过GPRS网络发送到连接Internet的远程管理服务器的IP地址上。

2.根据权利要求1所述的企业能源管理信息采集系统，其特征在于，所述耗能表包括电能表、水表和气表。

3.根据权利要求1所述的企业能源管理信息采集系统，其特征在于，所述采集器采集到耗能表的数据后通过串口与GSM/GPRS无线通信模块通信进行数据发送。

4.根据权利要求1所述的企业能源管理信息采集系统，其特征在于，所述采集器包括RS485转TTL模块和微处理器，所述RS485转TTL模块用于将耗能表的RS485电平与微处理器的TTL电平相互转换，所述微处理器用于对耗能表的数据进行采集处理，采集器处理完来自各耗能表的数据后将该数据传输给GSM/GPRS无线通信模块，GSM/GPRS无线通信模块收到来自采集器的数据后根据微处理器的AT指令发送短信SMS以及建立TCP/IP连接，把数据发送出去。

5.根据权利要求4所述的企业能源管理信息采集系统，其特征在于，所述微处理器为12C5A60S2微处理器，所述12C5A60S2微处理器具有双串口，其中一个串口连接GSM/GPRS无线通信模块的通信接口，用于无线发送耗能表的数据；另一个串口通过RS485转TTL模块连接耗能表的RS485通信接口，用于读取耗能表的数据。

6.根据权利要求4所述的企业能源管理信息采集系统，其特征在于，所述采集器还包括LCD液晶显示屏和MAX232串口通信电路，所述LCD液晶显示屏和MAX232串口通信电路均与微处理器连接。

7.根据权利要求1所述的企业能源管理信息采集系统，其特征在于，所述GSM/GPRS的无线通信模块采用内嵌TCP/IP协议栈的SIM900A模块。

8.根据权利要求1所述的企业能源管理信息采集系统，其特征在于，所述企业管理客户端为企业管理者的手机或PAD。