李魁星 鄭曉峰 楊磊

青島海爾新能源電器有限公司 山東青島 266000

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展、消費(fèi)水平的不斷提升，人們對(duì)環(huán)境的舒適度提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的需求，商用熱泵模塊機(jī)以空氣為熱源加熱生活用水、調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境的溫度，創(chuàng)造舒適環(huán)境，在超市、商場(chǎng)、醫(yī)院等不同場(chǎng)所得到廣泛的應(yīng)用[1]；商用熱泵模塊機(jī)的高能耗特性也進(jìn)入人們的視野，因此如何有效的降低商用熱泵模塊機(jī)的運(yùn)行能耗受到廣大的關(guān)注[2]。

針對(duì)當(dāng)前遇到的問題，本研究建立了一個(gè)以遠(yuǎn)程監(jiān)視為主、擴(kuò)展性強(qiáng)的全面能效管理系統(tǒng)，本期優(yōu)先開發(fā)Web端，能夠擴(kuò)展手機(jī)端開發(fā)，設(shè)備整體監(jiān)控量為1000臺(tái)模塊主機(jī)。

2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

能效管理系統(tǒng)從整體上可以分為數(shù)據(jù)采集層、業(yè)務(wù)處理層和功能展現(xiàn)層。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)具備時(shí)間序列數(shù)據(jù)的特性：采集頻率快、嚴(yán)重依賴于采集時(shí)間以及測(cè)量點(diǎn)多數(shù)據(jù)量大。這些特點(diǎn)決定了其適合采用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)。在分析系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，我們利用了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL記錄復(fù)雜的檔案關(guān)系，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)MongoDB存儲(chǔ)時(shí)間序列數(shù)據(jù)。其架構(gòu)如圖2所示。

管理系統(tǒng)采用面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）進(jìn)行應(yīng)用，能夠擺脫面向技術(shù)的解決方案的束縛，集中精力于構(gòu)建全面能效管理系統(tǒng)，從而提高軟件重用、加快應(yīng)用軟件的實(shí)施[3]。SOA是一種指導(dǎo)創(chuàng)建和使用業(yè)務(wù)服務(wù)的架構(gòu)，定義和提供一種允許不同應(yīng)用交換數(shù)據(jù)和參與業(yè)務(wù)過程的IT基礎(chǔ)架構(gòu)。SOA符合目前的實(shí)際需求和基礎(chǔ)管控系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)方針，而且隨著Web服務(wù)技術(shù)的普遍采用，SOA已成為大型信息化建設(shè)的方向[4]。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

商用熱泵遠(yuǎn)程全面能效管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)如下：①宣傳展示，通過地圖實(shí)現(xiàn)所有項(xiàng)目的展示及瀏覽，便于客戶參觀及云服務(wù)團(tuán)隊(duì)的管理；②項(xiàng)目管理，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息備忘、快捷查詢；③實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看，隨時(shí)了解各項(xiàng)目設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；④運(yùn)行數(shù)據(jù)記憶及分析，統(tǒng)計(jì)設(shè)備故障多發(fā)點(diǎn)，為研發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐，減少設(shè)備故障率；⑤客戶服務(wù)，為客戶提供專家式遠(yuǎn)程服務(wù)，提升產(chǎn)品附加價(jià)值。

3.1 開發(fā)語(yǔ)言

后臺(tái)數(shù)據(jù)接收部分使用C++，后臺(tái)讀取數(shù)據(jù)部分使用ssh2結(jié)構(gòu)，前臺(tái)展示部分使用html、jsp、ajax等傳統(tǒng)主流技術(shù)，Web應(yīng)用服務(wù)器使用jboss4.2.3.GA。

3.2 開發(fā)工具

Visual Studio 2010；java開發(fā)使用我公司基于eclipse，自主開發(fā)的UEP平臺(tái)。統(tǒng)一企業(yè)應(yīng)用平臺(tái)(簡(jiǎn)稱UEP)采用分層結(jié)構(gòu)，前端展現(xiàn)層支持Web頁(yè)面、Flex、移動(dòng)客戶端和桌面應(yīng)用多種方式；Web頁(yè)面展現(xiàn)提供成體系的、面向?qū)ο筇匦缘慕M件，采用AJAX技術(shù)增強(qiáng)用戶體驗(yàn)；數(shù)據(jù)持久層提供了JPA和自定義兩種持久化機(jī)制互為補(bǔ)充。UEP還實(shí)現(xiàn)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的Web應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，并提供了各種輔助開發(fā)工具以提高開發(fā)效率。能效管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后的性能參數(shù)如表1所示。

圖1 管理系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

圖2 數(shù)據(jù)處儲(chǔ)整體框架

圖3 首頁(yè)面顯示

3.3 系統(tǒng)關(guān)鍵功能展示

如圖3首頁(yè)面顯示為世界衛(wèi)星地圖圖片和動(dòng)態(tài)點(diǎn)，點(diǎn)擊后進(jìn)入百度地圖，用相應(yīng)標(biāo)識(shí)指示出項(xiàng)目所在地與項(xiàng)目運(yùn)行是否正常。圖標(biāo)中間為紅色綠色機(jī)組狀態(tài)指示燈，正常時(shí)綠燈定時(shí)閃爍，有預(yù)警黃燈閃爍，有故障紅燈亮，灰色指示燈代表斷電停機(jī)。頁(yè)面右側(cè)用透明懸浮框顯示各地機(jī)組，首頁(yè)面顯示主要是方便云服務(wù)運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)監(jiān)測(cè)云系統(tǒng)中的各個(gè)項(xiàng)目，各項(xiàng)目管理員登陸系統(tǒng)時(shí)只顯示擁有權(quán)限的項(xiàng)目。

如圖4所示項(xiàng)目臺(tái)賬管理，主要用于建立各項(xiàng)目的檔案，包括項(xiàng)目的設(shè)備信息、IMU信息和管理設(shè)備的報(bào)警閾值。選擇目錄樹上的某地區(qū)，右邊將顯示該地區(qū)下的項(xiàng)目，然后可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行維護(hù)，包括增加、刪除。當(dāng)輸入項(xiàng)目地址時(shí)，能夠與地圖進(jìn)行呼應(yīng)，能夠在地圖頁(yè)面用圖標(biāo)顯示該項(xiàng)目。申請(qǐng)相應(yīng)權(quán)限后，點(diǎn)擊某項(xiàng)目可以看到該項(xiàng)目的基本信息、設(shè)備信息、IMU信息，并可以維護(hù)設(shè)備信息、IMU信息。

如圖4所示項(xiàng)目查詢，項(xiàng)目查詢頁(yè)用于快速進(jìn)入設(shè)備界面，并查詢?cè)O(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)、參數(shù)曲線、歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警信息。點(diǎn)擊首頁(yè)菜單中的項(xiàng)目查詢將進(jìn)入設(shè)備相關(guān)的查詢界面，項(xiàng)目名稱或者設(shè)備序列號(hào)將直接打開該項(xiàng)目或者設(shè)備。頁(yè)面左邊是一個(gè)組織架構(gòu)樹，組織形式為集團(tuán)公司——地市——項(xiàng)目——設(shè)備，通過樹右邊的按鈕可以對(duì)組織架構(gòu)樹進(jìn)行隱藏或者展開。

3.4 能效管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

如圖5所示全面能效管理系統(tǒng)硬件拓?fù)鋱D，采用GPRS通訊技術(shù)，結(jié)合熱泵機(jī)組-MODBUS通訊協(xié)議，將機(jī)組運(yùn)行信息通過網(wǎng)絡(luò)傳到商用熱泵遠(yuǎn)程全面能效管理系統(tǒng)，使用人員可以通過電腦、手機(jī)等設(shè)備登錄系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過管理系統(tǒng)用戶可以實(shí)時(shí)掌握機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、耗電量等情況；分多級(jí)管理權(quán)限，供海爾服務(wù)人員、經(jīng)銷商、用戶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，有問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)，通過采集到的數(shù)據(jù)信息預(yù)判機(jī)組未來(lái)可能出現(xiàn)的問題，提前告知用戶或由顧服部門按照定位地址安排人員上門維修。

表1 系統(tǒng)性能參數(shù)

3.5 能效管理系統(tǒng)使用效果

本系統(tǒng)應(yīng)用于青島北站海爾10P熱泵熱水器多聯(lián)機(jī)項(xiàng)目，該項(xiàng)目用15臺(tái)10P熱水機(jī)并聯(lián)給車站工作人員及過往旅客供給生活熱水，分析數(shù)據(jù)取自2016年5到12月和2017年5到12月、使用遠(yuǎn)程能效管理系統(tǒng)前后的用水周期，如圖6所示，2017年配備能效管理系統(tǒng)后通過合理的機(jī)組配置及運(yùn)維控制，比2016年同期耗能均有明顯減少，8個(gè)月共節(jié)約電量1938千瓦時(shí)。

另外，提前預(yù)警12次，現(xiàn)場(chǎng)管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并采取措施，避免了進(jìn)一步惡化導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)；推送給海爾售后維修人員故障5次，維修人員主動(dòng)上門維修，在用戶中贏得良好的口碑；研發(fā)人員收集項(xiàng)目運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障情況，對(duì)機(jī)組的設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)一步完善。

4 結(jié)論

商用熱泵遠(yuǎn)程全面能效管理系統(tǒng)經(jīng)過設(shè)計(jì)開發(fā)、運(yùn)營(yíng)測(cè)試，優(yōu)勢(shì)可總結(jié)如下：

①節(jié)能控制：根據(jù)實(shí)際用戶溫度合理控制機(jī)組的加減載，達(dá)到節(jié)能同時(shí)均勻機(jī)組運(yùn)行增加機(jī)組壽命；②銷售機(jī)會(huì)：發(fā)現(xiàn)銷售線索，發(fā)出線下跟蹤指令；③增值服務(wù)：預(yù)見設(shè)備故障、提前維護(hù)、減少停機(jī)、遠(yuǎn)程減少停機(jī)時(shí)間、遠(yuǎn)程響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求、縮短解決問題時(shí)間，通過數(shù)據(jù)分析，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)；④盈利模式：轉(zhuǎn)變盈利模式，從按照產(chǎn)品收費(fèi)到按產(chǎn)品產(chǎn)生的結(jié)果收費(fèi)；⑤民生服務(wù)：讓用戶享受安全、可靠、健康、環(huán)保、實(shí)惠的供熱服務(wù)。

圖4 臺(tái)帳管理和項(xiàng)目查詢

圖5 全面能效管理系統(tǒng)硬件拓?fù)鋱D

圖6 能效管理系統(tǒng)應(yīng)用前后耗能分析