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        基于物聯(lián)網(wǎng)的能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

        2015-03-23 21:04:41劉鵬,張宇星
        河南科技 2015年22期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)層總線報(bào)警

        基于物聯(lián)網(wǎng)的能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

        劉鵬1.2張宇星1

        (1.天津科技大學(xué) 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院,天津300222; 2.天津市濱海新區(qū)大港特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所,天津300270)

        本文所述的能源管理系統(tǒng),是針對(duì)企業(yè)電能、水能的節(jié)約利用與安全生產(chǎn)提出的。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各部門用電,用水的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)能源使用的實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)層、網(wǎng)絡(luò)層、監(jiān)管層三部分構(gòu)成,具有能耗遠(yuǎn)程監(jiān)控,報(bào)警,故障診斷功能。

        能源;遠(yuǎn)程監(jiān)控;RS485總線;TCP/IP協(xié)議;Labview

        能源參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)是將數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程傳輸和智能化信息處理應(yīng)用于能源供應(yīng)與管理的一項(xiàng)綜合性新技術(shù)。它集數(shù)據(jù)采集技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等于一體,具有速度快、精度高、實(shí)時(shí)性好等突出優(yōu)點(diǎn)[1]。本系統(tǒng)主要對(duì)企業(yè)電耗和水耗兩方面來(lái)進(jìn)行管理。

        1 系統(tǒng)構(gòu)建

        系統(tǒng)由下到上分為現(xiàn)場(chǎng)層、網(wǎng)絡(luò)層和監(jiān)管層三個(gè)層級(jí)。

        1.1現(xiàn)場(chǎng)層

        系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)層主要由智能電表、電傳水表等計(jì)量裝置構(gòu)成,通信接口為RS485;接線方式為二線制(A+、B+),雙絞線;工作方式為半雙工;通信速率為9600bps、1200bps、2400bps、4800bps可選;可顯示電壓、電流、功率、水流量等參數(shù)。計(jì)量裝置均有通信接口,可采用多種通信方式,方便現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為了盡可能多的鏈接負(fù)載設(shè)備,采用RS485總線連接各測(cè)量單元。計(jì)量裝置將在現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)RS485/RS232轉(zhuǎn)換器和網(wǎng)關(guān)將傳輸至局域網(wǎng)中,方便用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層訪問(wèn)數(shù)據(jù)。

        1.2網(wǎng)絡(luò)層

        網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)層與監(jiān)控中心之間的信息交互。系統(tǒng)在每一棟樓中都布置集中器,將計(jì)量電表采集到電參量數(shù)據(jù)穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速地匯集后轉(zhuǎn)送至監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。具體可分為以下幾個(gè)部分:

        1.2.1計(jì)量電表與集中器間數(shù)據(jù)的傳輸采用RS485總線。RS-485數(shù)據(jù)傳輸具有穩(wěn)定,可靠性高、傳送距離遠(yuǎn)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[2]。集中器RS485端口輸出數(shù)據(jù)經(jīng)RS485/ RS232轉(zhuǎn)換后輸出或通過(guò)網(wǎng)關(guān)傳輸至管理員PC機(jī)。

        1.2.2管理員接收到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后,通過(guò)局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)共享給被授權(quán)的PC端,實(shí)現(xiàn)監(jiān)管層對(duì)能源參量的實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)具有無(wú)線網(wǎng)絡(luò),監(jiān)管人員可通過(guò)手機(jī)等支持無(wú)線傳輸?shù)脑O(shè)備對(duì)監(jiān)控中心進(jìn)行訪問(wèn)。選用的WIFI模塊內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧,根據(jù)不同用戶的需求,可以實(shí)現(xiàn)串口、以太網(wǎng)、WIFI三個(gè)接口間的轉(zhuǎn)換。在本系統(tǒng)中,既可以用串口線連接轉(zhuǎn)換器RS232接口與WIFI模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,也可以用網(wǎng)線連接監(jiān)控PC與WIFI模塊傳輸數(shù)據(jù)。

        1.3監(jiān)管層

        監(jiān)管層即為系統(tǒng)的監(jiān)控中心,系統(tǒng)通過(guò)軟件完成對(duì)能源數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、曲線繪制、

        分析,管理人員通過(guò)登陸軟件平臺(tái),查詢數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)掌握能源信息,并作出相應(yīng)控制與決策。

        系統(tǒng)監(jiān)管功能主要包括:1、安全報(bào)警功能,如線路超負(fù)荷報(bào)警,用水管線的查漏報(bào)警,設(shè)備線路故障報(bào)警以及其他一些用能不合理報(bào)警;2、篩選重點(diǎn)部門進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。通過(guò)能耗歷史環(huán)比同比分析,結(jié)合人員設(shè)備總量,為能耗指標(biāo)的合理分配提供支撐;3、通過(guò)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)快速維修機(jī)制。與GIS系統(tǒng)相結(jié)合,監(jiān)管層發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后,利用GIS定位,及時(shí)派遣維修人員。

        2 系統(tǒng)硬件控制

        系統(tǒng)硬件主要由多終端監(jiān)測(cè)和智能控制兩部分組成。電傳水表、智能電表完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的計(jì)量,經(jīng)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化后接入監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多終端監(jiān)測(cè)。智能控制主要由智能配電柜、多功能智能控制集中器、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

        3 軟件設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)軟件部分選用LABVIEW虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。LABVIEW具有較完備的代碼接口,支持多種網(wǎng)絡(luò)和總線協(xié)議,具有開(kāi)發(fā)周期短,可移植性好,可重用性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)[3]。

        上位機(jī)軟件的主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和界面顯示。本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換后通過(guò)RS23接口或者WIFI與上位機(jī)進(jìn)行交互,并將數(shù)據(jù)利用TCP/IP協(xié)議或WIFI共享給其他具有

        監(jiān)測(cè)權(quán)限的PC上顯示。LABVIEW利用自帶串口配置函數(shù)對(duì)串口進(jìn)行讀寫操作,通過(guò)寫入讀取指令選擇想要讀取的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),生成曲線,直觀反映數(shù)據(jù)變化規(guī)律。同時(shí)將讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),作為以后查詢分析的依據(jù)。為了保證用電安全,程序中還設(shè)置了眾多報(bào)警功能,對(duì)用電線路超負(fù)荷、用水管路漏水、用能超指標(biāo)等現(xiàn)象進(jìn)行報(bào)警。

        4 結(jié)語(yǔ)

        本系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場(chǎng)層、網(wǎng)絡(luò)層和監(jiān)管層構(gòu)成。由智能電表對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè),利用RS485總線及以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸,并最終通過(guò)由LABVIEW編寫的上位機(jī)界面進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)。系統(tǒng)在能源節(jié)約和故障預(yù)防方面效果明顯,便于實(shí)現(xiàn)企業(yè)對(duì)能源使用的有效管理。

        [1] 張晶,郝為民,周昭茂.電力負(fù)荷管理系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009.

        [2] 朱兆優(yōu).RS-485總線在遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].《東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)》,2005年第28卷第2期,192.

        [3] 周鵬,許鋼,馬曉瑜,汪石農(nóng),張明艷.精通LaBVIEW信號(hào)處理[M].北京:清華大學(xué)出版社,2013.

        TP311.52

        A

        1003-5168(2015)11-004-01

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