能耗监测系统
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能耗监测系统范文第1篇
0引言
我国工业经济发展迅速，“十一五”期间取得了显著效果。同时也面对了一个不容忽视的难题——节能减排。《“十二五”规划》指出我国工业经济能源力争节约6.7亿标准煤，为此，国家采取了“调结构，促转型”政策，与此同时，国家发展改革委员会连同国务院其他部门加强了能耗在线监测系统在工业发展中各个领域的使用，采取新手段来缓解节能减排的难关。
1系统介绍
过去能耗监测，采用人工定期上报能耗报表，弊端百出，在线监测反映实际能耗相比人工更加的客观，能针对不同类别能耗进行单独分析，它采用了互联网络技术，传感器检测技术，通信技术，数据库，语言编程技术。现场级：对现场各种物理信号进行检测。车间级：收集各监测点的数据。中央控制室级：汇总各车间的数据，并以此对装置进行控制。工程师管理工作站级：管理数据。以上各级通过网络通信技术连接成一个整体。
2能耗组成及能耗在线监测系统的应用
用电类：对锅炉、空调、制冷、电梯、泵、风机等耗电设备的用电信息进行采集，包括：用电量采集，电压、电流、功率的数据采集等。配电类：对高压开关设备、变压器、有功功率、无功功率、电能质量、等数据进行采集。用水类：自来水和蒸气。用气类：煤气、天然气。
3系统框架
3.1能源消费者管理系统
该系统主要针对重点用能企业，对该企业的煤、电、油、气等能源和耗能工质进行采集和录入，收集信息并储存，作为汇总分析和上报数据的基础资料。
3.2能源利用状况信息报送系统
通过该系统，企业可直接将本年度的能源利用情况，报送到市节能监察中心，经初审后上传至省节能监察中心总队审核，最后上报到国家相关部门。
3.3单位能耗水平识别评价系统
通过该系统，企业可对自己的用能情况进行现状分析、未来预测、评价，发现不足，进而为以后的工作制定切实有效的措施。
3.4决策服务和专家咨询服务系统
主要为企业在用能节能过程中提供相关的服务，对重点能耗企业的用能进行科学的咨询指导，帮助重点用能企业作出科学的决策。
3.5能耗监测、能源安全预警系统
该系统的工作流程为：获取能源使用情况—数据分析—预测—对比前期值和限定值。对能耗超标情况进行预警。
3.6节能监察信息、法律法规知识培训系统
该系统用以最新的法律、法规标准等资料，处理日常节能管理相关的文件。
4结语
通过耗能在线监测系统的成功应用，充分说明了在提高工厂用电用能管理水平上确实发挥了显著的成效，智能化的手段实现了用能信息的收集、分析、预测、评价，有利于解决工业发展面临的节能难题。
参考文献
[1]王普，王凯，刘升，等.基于现场总线的电能量数据采集与管理系统[J].信息科技，2012，（2）：53.
[2]曾晓梅.发电厂厂用电量综合管理系统浅析[J].信息科技，2009，（11）：173-174.
能耗监测系统范文第2篇
1．1节能改造措施该大楼经过20多年的使用，存在办公环境差，外立面效果为脏、乱;存在结构、消防安全隐患;室内舒适性差，建筑能耗高;生产流线不合理;部分建筑设备及建筑构件老化及超过使用年限等问题。这次改造采用的技术主要有:遮阳、通风等被动式节能技术;外窗改造优先的围护结构改造技术;以人为本高能效的空调系统改造技术;高效节能的供水系统改造技术;切合实际的供配电和照明系统改造技术;光伏发电可再生能源利用系统;智能可控的空调集中系统及能耗监测系统。由于原来的屋面为架空预制钢筋砼隔热板，开裂老化严重，防水年限过期。外墙是钢筋混凝土框架结构+粘土多孔砖，外窗是铝合金框普通玻璃推拉窗，没有外遮阳措施，且气密性、水密性差。这次护结构节能改造，采用倒置式防水屋面进行防水层改造，采用40厚挤塑聚苯板敷设保温隔热层，进行了局部屋顶绿化，并增加太阳能光伏板。建筑外墙基本不变，减少南向带型窗面积，增设窗间墙。改动墙体部分采用自保温墙体蒸压加气混凝土砌块。南向窗台部分加胶粉聚苯颗粒保温砂浆增强内保温。减少南向外墙面积，控制窗墙比。南、北、东、西向外窗更换为普通铝合金框中空玻璃。结合建筑外立面增设外遮阳，沿街北、西、部分南向外墙立面增设固定翼型遮阳百叶，沿街东向外墙立面增设电动式固定翼型遮阳百叶。通风设计结合内装修平面调整，通过室内办公空间分隔和家具排列顺应和引导自然通风，合理组织通风线路。供配电方面重新对供配电容量、敷设电缆、供配电线路保护和保护电器的选择性配合等参数进行核算;低压配电室、层分配电箱尽量设在负荷中心;低压配电室设集中无功补偿和“电容器+电抗器”组合的无源滤波治理措施。结合屋面节能改造，安装总容量50KWp的屋顶太阳能光伏建筑一体化组件，供配电系统结合屋顶50KWp太阳能光伏发电进行配电。照明部分因为原有照明系传统照明灯具，采用电感整流器，无照明自控系统。现在选用发光效率高的光源、灯具效率高的灯具及能耗等级高的镇流器，如办公室均采用T5细管径荧光灯和格栅灯盘，选用能耗低的电子整流器;公共部位采用光控和时间控制等相结合的智能控制方式，根据照度、人员活动区域自动控制照明。另外办公区照明结合办公功能和自然采光，合理采用分区、分组、集中和分散方式来安排照明;采用一般照明和局部照明相结合;采用合理的灯具安装方式;在满足安装高度及美观需求前提下，尽可能降低灯具的安装高度。供水方面原来一层生活用水由市政管网直接供水，二层以上由合用水箱上行下给供水;埋地合用水池、合用水箱、镀锌钢管给水管材不能满足卫生需求;无水表计量装置。现利用市政压力直接供水的层数提至三层;四层以上由屋面生活水箱供水，并根据季节和用水状况采用市政压力之二组补水或加压泵补水;水箱改用不锈钢材质，给水管材改为卫生、综合造价低的管材;增加了水表计量装置;增设了水池、水箱超高水位报警功能;并增加了直饮水系统，为办公人员提供了健康、安全的饮水条件。空调原来是分体空调，无新风系统;室外机设置在临近外墙，显得比较凌乱。改造采用分区VRV+部分新风系统;VRV变冷媒新风机组采用高效能的变频一拖多空调系统，能效4．2以上;利用冷热交换机组，利用排风的余冷(热)量来预冷(热)室外新风;室外机组集中屋面，不影响外墙整体效果。另外还设置了相应的建筑智能化系统，建立和利用福建省能耗监测系统展示平台，对节能改造系统集成展示。
1．2节能改造后节能改造后，对各部门的房间格局进行了重新设计，集体办公区主要以大开间为主，并将分体式空调改造为中央空调。改造后各楼层北楼和南楼的年总能耗、人均能耗及单位面积能耗统计如表1．4、表1．5所示。分析计算改造后各楼层单位面积年能耗量如表1．6所示。为了更直观的对比改造前后各楼层单位面积年能耗量，以柱状图的形式表示如图1．1所示。
2数据及效益分析
该办公楼节能改造项目已于2013年完成，经数据对比、分析和计算，改造后建筑节能率可达到50．17%。其中，供水系统改造后，由于采用节水型卫生器具及减压控流等技术措施，每年可节水约为0．2万吨，节水率约为22．5%。供配电与照明系统改造后，同比预期每年可节省3．2万kWh电量，屋顶50kWp太阳能光伏发电系统每年可发电约4．5万kWh。暖通专业节能改造后，一方面因建筑围护改造，隔热保温性能提高，设备配置的负荷容量降低了8%左右，空调系统的运行费用降低，另一方面，大楼改造前空调采用分体空调，效率低下，设备的能效比仅为2．6～2．7kw/kw，采用能效高的VRV空调系统后，制冷COP值达4．2kw/kw，IPLV值为5．4kw/kw。核算改造前空调年耗电量约45万kWh，改造后空调年耗电量仅约为25万kWh，改造前后空调年耗电节省量约18．13万kWh。总计年节约的电能，按发电煤耗计算，共能节省65．3吨标煤，实现减排161．4吨CO2，削减4．9吨SO2等。由此可见，本办公建筑的节能改造措施是有效和可行的。特别是，本既有建筑节能改造，采用的技术和方案基本上都是常规技术，除增加屋顶50kWp太阳能光伏发电系统外，改造所花费的投资也是正常的需求投资，但采用这些技术的理念都是先进和最适宜的。改造取得了节能的效果外，外立面有了焕然一新的现代建筑风格，室内办公环境极大改善，舒适性提高，生产流线合理、建筑设备使用便捷、安全。
3能耗监测系统
改造前，该建筑物没有安装能耗监测和分析系统，所以各分项能耗和总能耗只能通过人工统计和估算得出，不仅费时费力，而且由于部门之间的差异和不同时段工作时间长短的不同，导致所得能耗统计数据与实际能耗有一定的偏差，准确性不高。改造后，该建筑物引进了能耗监测和分项计量系统，系统如图1．2所示。该系统分为现场监控层、通讯管理层和监控主站层。现场监控层由多功能电能仪表组成，分别就地安装在各自的配电箱上，并以现场总线形式接入通讯管理层，介质采用屏蔽双绞线，主要完成测量、电量参数等相关信号采集上传等功能;通讯管理层主要由通讯管理机组成，其主要任务是数据的处理、存放、调配，通信规约的转换，各个区间的通信衔接以及对本地系统状态的监视等;监控主站层由监控主机、UPS、数据服务器、WEB服务器，分项计量及能耗监测系统应用软件组成。监控主站层通过以太网与通讯管理层相连，实时采集现场监控层的监控数据，可完成包括能耗数据采集、能耗分项计量、能耗区域管理、能耗设备管理、能效数据分析评估、系统优化策略、节能潜力评估、能效信息和用户定制等若干系统功能。能耗监测平台能够简化人工抄表及统计的烦琐工序，只要各仪表根据标准接入采集网络，监控中心就能定时、定点地获取相关数据。通过在平台上简单的设置及操作即可对各建筑数据统一管理。而且数据采集设备采用的是系统开发商自主研发的控制代码，不需操作系统支持，不被网络病毒侵害，能够免受外界网络攻击。另外，要求采集设备能保证断电一定时间内数据不丢失，或通讯异常时，设备能保存重要数据，通讯恢复后向监控中心断点续传重要数据。
4结语
能耗监测系统范文第3篇
关键词： 建筑能源；建筑能源监控；节能减排
中图分类号：TM08 文献标识码：A 文章编号：
目前中国的大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%,但总能耗却占全国城镇总耗电量的22%，为普通居民住宅的1020倍。”十二五“规划中，国家发展节能减排工作力度越来越大，要求在单位GDP能耗降低20%的节能战略目标。因此，建筑物的节能问题越来越成为建设工程中关注的焦点。
1.概念及现状
建筑能耗，国内外习惯上认为是使用能耗，即建筑物使用过程中用于供暖、动力、空调、照明、通风、输送、烹饪、家用电器、给排水和热水供应等的能耗。
建筑能耗监测通过在建筑物内安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现建筑能耗的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。建筑能源监控是一种建筑节能的科学管理和服务的方法。其目标主旨是在于通过建立和建设能耗监控，实现对能耗的分析，并进一步提出能源使用的优化管理。
2.技术水平
能耗数据采集指标包括各分类能耗和分项能耗的逐时、逐日、逐月和逐年数据，以及各类相关能耗指标。各分类能耗、分项能耗以及相关能耗指标的如下：
分类能耗：电量、水耗量、燃气量(天然气量或煤气量) 、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量等；
分项能耗：照明插座用电（照明和插座用电、走廊和应急照明用电、室外景观照明用电）、空调用电（冷热站用电、空调末端用电）、动力用电（电梯用电、水泵用电、通风机用电）、特殊用电（信息中心、厨房餐厅等其他特殊用电）等；
能耗指标建筑总能耗（折算标准煤量）:总用电量、分类能耗量、分项用电量、单位建筑面积用电量、单位空调面积用电量、单位建筑面积分类能耗量、单位空调面积分类能耗量、单位建筑面积分项用电量、单位空调面积分项用电量等；
智能建筑能源监测系统的节能措施主要是由建筑设备管理系统（BAS系统）来实现的。根据国外工程经验，建筑设备管理系统（BAS系统）可为新的办公大楼节能20%左右。然而据统计，国内智能建筑中真正达到节能目标的还不到10%，80%以上的智能建筑内BAS系统仅仅作为设备状态监视和自动控制使用，造成投资的极大浪费。问题的根源就在于BAS系统属于工程性产品并非成套设备，需要BAS系统工程师在现场做二次编程才能实现控制功能，系统性能受现场工程师人为因素的影响很大，在加上很多智能建筑建设方和管理方、使用方分离，造成很少有用户真正关心到底节了多少能，用户在建筑节能方面的投入产出比是多少。事实上，由于缺乏建筑物地能源使用模型和完善的计量手段，即使有用户提出上述问题，也无法得到准确的数据。因此只有在智能建筑中设置能源监控系统，对建筑物地设备能效进行监测、分析和管理，并建立建筑物的能耗模型，才能真正实现节能的目的
目前我国主流的建筑能源监控系统都是有原BAS的知名品牌研发的，系统结构也基本类似，分为三层：现场设备层、网络通讯层和站控管理层。各系统分层的主要功能及特点包括有：
现场设备层：是数据采集终端，主要由智能仪表组成，采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集终端，向数据中心上传存储的建筑能耗数据。测量仪表担负着最基层的数据采集任务，其监测的能耗数据必须完整、准确并实时传送至数据中心。
现场设备层获取的数据内容主要包括：建筑物环境参数、设备运行状态参数、各设备能耗数据等。获取的参数越多、运行的周期越长，越容易得到准确的结论。但若参数过多，又会造成建设成本的大量增加，因此可根据各建筑物的具体情况把数据分为：系统运行所必须的基础数据和辅助数据（可选数据），在管理效果和建设成本间取得平衡。
通讯层主要：是由通讯管理机RS485总线接口、TCP／IP通信协议以太网设备及其他类型的总线网络组成。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。数据传输应当采取一定的编码规则，实现数据组织、存储及交换的一致性。
站控管理层针对能耗监测系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机、UPS 电源等组成。监测系统软件具有良好的人机交互界面，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。
3.相关行业的现况
我国对减低建筑能耗工作非常重视，我国第一部有关公共建筑节能设计的综合性国家标准――《公共建筑节能设计标准}》已于2005年7月1日正式实施。2007年我国建设部及财政部联合发出的《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理的实施意见》以及《国家机关办公建设和大型公共建筑能源审计导则》，已经正式将建设建筑能源监测系统列为了建筑节能的重要组成不分。随后全国不少省市已经开始针对公共建筑的能耗监测系统提出了地方性的技术规程。例如：2010年江苏省颁发的《公共建筑能耗监测系统技术规程》以及山东省颁发的《建筑能源审计暂行管理办法》、2011年湖南省颁发的《建筑能源审计导则》等。
目前，从我国不断推出的关于建筑能源审计的各种技术规范、指引的文件，特别是住房和城乡建设部2008年推出的《国家机关办公建筑及大型公共建筑分项能耗数据传输技术导则》，都在逐步推行建筑能源监控集中联网技术。即不仅在建筑物本地进行能源监控，而且相关数据信息将通过有线或者无线（GSM或GPRS）公共通讯网络，将建筑内本地的建筑能源监控系统数据上传到数据中转站或省部级数据中心，从而实现远距离集中监控公共大型建筑的能源使用情况。该导则还提出对于除部级外的城市建筑能源监控数据中心还应将各种分类汇总数据逐级上传到部级数据中心，实现更高层级的建筑能源监测。
能耗监测系统范文第4篇
关键词：无线传感器网络；设施农业；监测；低功耗
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：16727800（2013）003008202
0 引言
近年来我国以大棚和温室为主体的设施农业正在迅速发展，但与国外相比，我国的设施农业普遍存在科技含量低、生产水平和效益低下等缺点，因此，迫切需要提高我国设施农业的整体水平。信息技术在农业领域中的应用是提高设施农业科技水平的重要环节。我国作为一个农业大国，农业分布呈“小而散”的特点，存在很多小型化的温室生产模式。因此，研制成本低廉、操作简单、可靠性高的设施农业环境监测控制系统是我国现代化设施农业的一个关键。
目前，传统的农业领域自动监测方法通常是通过有线方式将传感器采集的信号传到监测中心。由于农业生产环境分布范围广、地形复杂、环境温度变化大、空气潮湿等因素的影响，极易导致信号传输电缆的老化，从而降低监测系统的可靠性。随着无线通信技术的日趋多元化结合，ZigBee 作为一种近距离、低功耗、低传输速率、低成本、高可靠性的无线通信技术，特别适用于现代设施农业的无线环境数据采集与监测。
1 系统结构
结合设施农业环境监测应用需求，本文构建的基于Zigbee传感器网络的农业环境监测系统的结构如图1所示。
该系统整个监测网络由传感器节点、路由节点、协调器节点和监测平台四部分组成。监测平台是系统的管理中心和数据汇聚中心，协调器节点负责协调和管理网络通信，初始化和启动整个网络后控制路由节点的数据传输。传感器节点位于最前端，用于采集农业环境物理量信息，并通过网络把数据传输至路由节点；路由节点再将收到的各种数据传送给协调器节点。
2 监测传感器节点设计
2.1 节点硬件设计
传感器节点的主要功能是负责采集设施农业生产环境监测区温湿度、光照强度、土壤pH值等物理量信息，并将采集的数据传输给路由节点。整个传感器节点系由传感器模块、处理器模块、无线射频模块、电源管理模块等四部分组成。监测传感器节点结构框图如图2所示。
传感器节点各硬件模块功能简介如下：
（1）传感器模块。该模块主要集成了各种传感器，对温度、湿度、光照强度、土壤PH值等物理量进行采集，由 AD 转换器将模拟电信号转换成数字信号。其中温湿度传感器采用的是数字温湿度传感器DHT21，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器；本方案中选择TSL2561作为光强度传感器，它具备高速、低功耗、宽量程、可编程且可以根据用户灵活配置等优势；CO2浓度传感器采用超低功耗红外二氧化碳传感器COZIR-A，其他传感器接口已经留出，方便以后进行扩展。
（2）处理器模块。该模块负责控制整个传感器节点的操作、数据的存储和处理，是传感器节点的核心。在农业环境监测系统中根据低功耗和处理能力的需要，本系统采用TI公司生产的16位超低功耗单片机MSP430F149。它具有RISC CPU内核，内部集成了12Bit模数转换器、内部温度传感器、16位定时器A和定时器B、串行异步通信端口UART0和UART1（软件可选择UART/SPI模式）、硬件乘法器，多达48位的通用IO端口、60kB的FLASH程序空间和2kB的数据空间等诸多外设，可直接用JTAG仿真调试。MSP430F149具有多种模式可选，在设施农业环境监测系统中，可根据不同的需要，切换模式以降低系统功耗。
（3）无线射频模块。无线射频模块主要是控制信息的无线收发。无线通信模块消耗了整个传感器节点的绝大部分能量，故选择低功耗、高性能的射频模块是整个系统的关键之一。基于现代设施农业环境监测的实际情况，本系统无线射频模块采用CC2430无线射频芯片。无线射频模块采用TICHIPCON公司的CC2430芯片。CC2430内部集成了RF收发模块，利用2.4GHz公共频率，应用于监视、控制网络时具有低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远等优势；该芯片性能稳定，具有良好的无线接收灵敏度和强大的抗干扰能力；在休眠模式时仅0.9μA的流耗，外部的中断或RTC能唤醒系统；CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，正常工作时需要的外部元器件极少，与主控制器接口简单，特别适合低功耗的无线传感器网络的应用。
（4）电源管理模块。电源管理模块为系统其它各模块提供持续、稳定的能量供应，由于此监测终端为户外不间断工作，为降低功耗，电源管理模块加入低功耗的管理和控制，通过软件机制实现多种工作模式（包含正常模式和休眠模式），当节点不工作时系统即进入休眠模式。考虑到系统将长期使用，可以通过外接电源或外接蓄电池和太阳能电池板以保证系统的持续供电。
2.2 节点软件设计
基于环境监测系统长时间工作的需要，传感器节点软件系统设计的关键是在保证能有效实现必要功能的前提下最大限度地减小节点的能耗。无线传感器网络中监测节点的能耗主要集中在通信能耗和传感器模块的能耗，而通信能耗要远大于传感器模块能耗。因此，节点电源打开后，完成ZigBee模块和传感器模块的初始化，建立通信链路后，设置唤醒时钟并进入休眠模式。节点软件设计程序流程如图3 所示。
3 网络拓扑结构
一般设施农业监测的规模和范围不大，因此本系统的网络拓扑选择简单的星型网络结构，通过对多个监测节点发送的数据进行分析可以判断环境监测区域的状态。系统启动后，根据网络协议组建网络，为节点分配地址。当监控平台查询数据时，系统根据地址分配执行数据采集。
4 结语
将无线传感器网络应用于现代设施农业环境信息检测具有传统农业监测方式无法比拟的优势。本文提出了基于ZigBee传感器网络的设施农业环境信息实时监测系统的设计方案。介绍了系统的总体结构和传感器节点的硬件及软件系统设计。本文提出的这一无线传感器监测系统，具有低成本、低功耗、可靠性强等特点，为现代设施农业生产环境信息监测提供了一种有效的解决方案。
参考文献：
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＼[2＼] 郭文强，张玉杰，侯勇严.无线传感器网络在环境监测系统中的设计与应用＼[J＼].陕西科技大学学报：自然科学版，2012（6）.
＼[3＼] 周秀辉.无线传感器网络技术及在环境检测中的应用研究＼[D＼].成都： 电子科技大学，2006.
＼[4＼] 魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例＼[M＼].北京：北京航空航天大学出版社，2002.
＼[5＼] 徐志国.基于无线传感器网络的噪声监测系统的设计＼[J＼].皖西学院学报，2009（6）.
＼[6＼] 常超，鲜晓东，胡颖.基于WSN 的精准农业远程环境监测系统设计＼[J＼].传感技术学报，2011（6）.
能耗监测系统范文第5篇
1.1一般要求1）建筑能源计量系统一般由能耗计量装置、数据采集器、网络通信设备和系统分析软硬件构成。大型公共建筑（建筑群或小区）应增加磁盘阵列和备份服务器等存储设备。系统采用两级分布式系统，第一级为采集层，第二级为中央管理站。其中，采集层为工业总线结构，中央管理站为以太网结构。系统建设及设备选型应与具体功能要求相适应，以满足实际应用需求为原则。2）建筑设备管理系统由现场设备、控制站、通信网络、中央管理工作站、系统软件和应用软件等组成，采用两级分布式系统，第一级为现场控制站，第二级为中央管理站。3）应满足物业管理需要，实现数据共享，以生成节能及优化管理所需的各种相关信息分析和统计报表。
1.2设备要求
1.2.1能耗计量装置1）具备数据通信功能，并符合行业标准的物理接口和通讯协议。2）具有断电数据保护功能。当电源停止供电时，所采用的计量表装置能保存所有数据，再次供电后，恢复正常计量功能。3）能耗计量装置应抗电磁干扰。4）具体计量装置要求可参见《多功能电度表》（DL/T614）、《交流电测量设备》（GB/T17215）、《多功能电表通信规约》（DL/T645）、《电流互感器》（CB1208）、《热量表》（CJ128）、《封闭满管道水流量的测量饮用冷水水表与热水水表》（GB/T778）。能耗计量装置具有CMC认证标志。同一能源计量系统中采用相同通讯协议的计量装置。
1.2.2数据采集器1）支持根据计量系统命令采集和主动定时采集两种模式；支持对各分类能耗、不同品牌的计量装置实行数据采集，以及本地数据传输和远程数据传输。2）采集的能耗数据加上时间标记,有足够的专用存储空间。3）具有本地配置和管理功能，支持软件升级功能，能支持接收来自数据中心的查询、校时等命令。4）严禁在数据采集器上设计后台程序，以免数据采集器受到非法远程控制或私自远传数据包到其他无关服务器。5）数据采集器的性能和电磁兼容性指标应符合《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统》的要求。
1.2.3现场仪表1）具有数据远传功能。2）具有数据补偿、时间补偿、故障响应、数据修正、数据缓存、数据预处理功能。
1.2.4现场控制器1）具有处理、存储、传感信号采集、数字量/模拟量输入输出以及通信能力，支持网络化配置。2）具有远程编程、检测和管理功能，支持专用软件进行本地和远程参数配置及维护，还应具有可视的故障显示装置。3）具有总线短路保护、负载过载保护功能。
1.3能源计量与管理软件系统功能1）系统能够在线检测系统内各计量装置和传输设备的通信状况，具有故障报警提示功能。2）管理分析软件应具备能源审计辅助、能耗定额管理、节能专家诊断及能耗评价功能。3）对以自动方式采集的各分类分项总能耗和单位面积能耗进行逐日、逐月、逐年汇总，并以坐标曲线、柱状图、报表等形式显示、查询和打印。人工方式采集的能耗以月为最小统计时段。4）应将除水耗量外各分类能耗折算成标准煤量，并得出建筑总能耗的标煤量。能够对各分类分项能耗（标准煤量）和单位面积能耗（标准煤量）进行按月、按年同比或环比分析。5）系统软件应具有的管理功能（1）应具有用户权限管理、系统日志、系统错误信息、系统操作记录、系统词典解释以及系统参数设置等功能。（2）应具有良好的开放性，即具有符合用户应用需要的后续开发功能，能在基本功能基础上，为用户提供个性化报表与分析模板。（3）先进性。应采用先进的软件技术满足用户需求。随着互联网的快速发展，须采用灵活的软件架构保证软件的易扩展性和易维护性。6）应符合《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统软件开发指导说明书》中对软件功能框架的描述和对软件功能的要求。
2能源计量与管理软件系统设计
能耗监测系统范文第6篇
【关键词】电机;在线监测;专家系统;冗余
一、引言
针对鲍店煤矿选煤厂电动机的运行环境，为减少事故，降低能耗，确保安全生产，运用测控技术、计算机技术、网络通信技术等方法，对重要关键设备的电动机进行在线监测技术研究与应用。在设备不停机的情况下通过对电动机的三相电压、电流、温度、振动等参数进行实时在线监测，对采集的参数数据进行算法分析，以信息融合理论来综合判断其运转是否正常，有无异常与劣化征兆。通过对监测数据的分析处理，实现能耗评估，设备故障报警、检修预警等功能，以便提前制定采取针对性措施来控制和防止事故的发生，从而避免设备突发性故障造成的设备损坏以及停工停产等巨大损失，减少计划维修所造成的一些浪费，不断提高设备完好率与使用率，从而实现对电机的综合监控及保护。
二、系统设计方案
电机在线监测网络拓扑图见图1，为增加系统可靠性，采用冗余设计方案，主从设备互为备份自动切换。在选煤厂原煤车间生产线上，选取16台重要关键设备电机和2个分级筛作为重点监测对象，主要监测电机三相电压、三相电流、功率、电量、温度、振动等运行状态参数。电压和电流互感器检测电机三相电信号，经三相电参数模块计算出各个电参数并通过RS485总线传送到串口服务器。串口服务器通过以太网交换机向电机综合监测系统提供各个电参数模块的数据。温度传感器检测电机温度，经温度变送器输出模拟信号到信号隔离器。振动传感器检测分级筛振动，经振动模块输出模拟信号到信号隔离器。信号隔离器输出模拟信号到西门子PLC。PLC计算温度和振动值并通过以太网交换机向电机综合监测系统提供温度和振动数据。综合监测系统实时采集存储电机运行数据，并进行处理分析，监测运行状态，判断故障报警。
图1 电机在线监测网络拓扑图
三、监测技术方法
1.电机电参数检测
鉴于配电柜空间不足等实际情况，为方便安装，电机电流信号检测采用开启式电流互感器，其变比根据每台电机的功率进行选择，输出量程5A。电机电压信号采用电压互感器，输入量程300V。三相电参数模块采用力创EDA9033模块，该模块自带3个电压互感器。电参数模块计算三相相电压Ua、Ub、Uc;三相电流Ia、Ib、Ic;功率因数PF、正反向有功电度等电参数，通过MODBUS-RTU协议输出到串口服务器。串口服务器采集16路电参数模块数据，并转换成以太网协议。
2.电机温度检测
电机温度检测采用西门子防爆型一体化温度变送器，传感器为Pt100热电阻，安装于电机吊环上。温度变送器检测热电阻随温度变化的电阻值，对应输出4-20mA模拟信号。为增加现场仪器的抗干扰和安全性，模拟信号经过信号隔离器接入S7-300 PLC模拟量模块。PLC根据变送器量程计算出电机温度，通过通讯模块接入到以太网交换机。
3.电机振动参数检测
分级筛振动信号检测采用加速度传感器，用螺栓固定在分级筛安装支架上，检测水平和垂直振动参数。。加速度传感器把振动筛的机械振动量转换成电信号输出， 实现对机械振动信息的检测。XM120振动监测模块采用24位模数转换器，对接入传感器信号进行处理，根据加速度电压转换关系，计算振动频率、幅值、速度等测量参数。可以设置选择其中的某个参数输出为4-20mA模拟信号，再经信号隔离器接入PLC模拟量模块，计算振动测量数据。
4.上位机软件设计
电机综合监测系统上位机软件采用亚控组态王KingView开发设计。综合监测系统通过以太网自动实时读取存储电机运行状态测量数据。人机界面通过曲线图、图表、报表等方式显示数据（见图2电机综合监测系统人机界面主图）。对每台监测设备单独设计一个参数界面：包括电压、电流、温度、振动等设备测量数据。对每个参数都有报警设置，并有动画提示。
图2 电机综合监测系统人机界面主图
四、监测数据分析
综合监测系统实时显示采集的电机各个参数值（见图2）。每台设备的曲线图显示各个参数的历史曲线（见图3），在图中下方可以选择显示或隐藏各个参数值。图3显示的是141电机一段工作时期的温度数据曲线，可以观测出电机因负载变化而引起的温度变化，都处于正常范围值内。综合监测系统同时根据建立的电机故障专家系统规则库和设备运行模型相分析监测数据，判断设备运行状态趋势。当设备参数出现异常时，高亮闪烁显示数值提示报警信息， 并由专家系统给出可能故障原因和维修建议。
图3 141温度数据曲线图
五、结束语
该系统实现了在线监测电机运行状态，可以及时、连续地反应设备运行状况，分析设备的状态变化趋势，诊断被监测设备故障的可能原因，以及检查和验收维修效果。为选煤厂对设备故障早发现、早诊断、早预防，早排除提供了技术保障。发挥了避免设备突发性故障造成的设备损坏、减少设备停机时间及降低维修成本、提高生产效率和安全性的作用。
参考文献
[1]韩兵.现场总线系统监控与组态软件[M].化学工业出版社，2008.6
[2]马宏忠.电机状态监测与故障诊断技术[M].机械工业出版社，2008.3
[3]余红粒，电机保护智能监测系统的设计[J].仪表技术与传感器，2006.10，2006年第10期，页42-44
能耗监测系统范文第7篇
关键词：远程控制；农业；环境监测
中图分类号：S126文献标识码：A文章编号：1007-9416(2016)01-0012-01
作者简介：李峰(1979—),男,汉族,山东日照人,大学本科,学士学位,职称：工程师,主要研究方向：环境监测
现代农业正在向着精细化生产的方向发展,这就要求能够精确测量农业环境中的温度、湿度等环境参数和相关的生产管理环节。基于无线通信协议(ZigBee)的传感网络与3G网络、因特网相结合的智能化环境监控系统能够有效的实现对农业环境的监测。这种局域远程控制的农业环境监控模式,实现了环境监测过程中的局域采集和广域覆盖功能。这种模式综合运用了计算机编程和数据库技术,实现了对设施农业环境持续监控,并能够在互联网上广泛共享相关的监测数据。
1农业环境监测系统的工作原理
农业环境监测系统主要由传感终端、协调器网关和监控中心三个部分组成,其中无限传感器网络的布设覆盖整个区域农业生产基地,也是远程控制的主要体现部分。在监测系统内部主要包含智能传感终端和协调器,协调器网关中嵌有协调器。考虑到终端设备对能源的消耗情况,在基于无线通信协议的网络中,设置结构为星型模式,能够更有效的实现对农业环境的监控。智能传感器终端是采集数据的主要设施;协调器网关主要负责传感器网络组建、路由维护和数据汇集,并负责无线通信协议与互联网各种协议之间的转换。而农业监测环境中的相关网络接口和设备均能与互联网兼容,用户可以通过个人电脑和只能手机登网络浏览器,对农业环境进行远程查询并获取相关的农业环境信息。
2农业环境监测系统中的硬件设施
2.1智能传感终端
智能传感器终端采用的是多种传感器组成的阵列模式,通过多种接口与微型控制平台进行信息传输,实现对温度、湿度、光照强度、水环境PH值以及二氧化碳浓度和现场图像信息等各种参数的监测。下图1就是农业环境监测系统的结构图。在这些硬件设施的运行中,可配置太阳能和普通电网的接口,进行能源供给,也配备了蓄电池等备用能源以保障监测系统的正常运行。
2.2协调器网关
协调器网关是负责无线通信协议网络下的传感器接入因特网的关键设施,主要由微控制器平台、ZigBee协调器模块、太网模块和3G模块组成。通常在实际运用领域,采用的微处理器平台有基于ARM9TDMI内核的S3C2440设备。这一型号的设备具有内存管理单元,能够实现多任务管理功能。
3监测系统的软件设施
3.1智能传感终端
在智能传感终端软件体系的设计中,可分为三层结构,最底层的为初始化程序,是只能传感终端上通电后最先执行的程序。拥有定时器、看门狗、通用I/O引脚以及转换器和通信接口;第二层是数字传感器,电池电量监控器、摄像头控制程序等控制程序。值得一提的是节能切换方案,它能够在正常运行条件下让传感器节约40%到50%的电能。其主要原理是根据传感器的能耗与不同的功能热证,将其工作的时间划分为不同的单元,在不同的单元使用相应的传感器,而将其他的传感器保持在休眠状态。设定一定的间歇时间,如此循环工作。第三层是无线数据收发程序,主要负责与协调器网关进行通信。
3.2协调器网关
驱动程序、Linux操作系统和应用程序是协调器网关软件的三个主要部分。其中驱动程序运用于初始化的硬件设备中,是在内核运行的引导代码。它能够在内存空间建立映射关系,为操作系统运行设置一个良好的环境。Linux功能齐全,能够内置TCP/IP协议,其拥有大量的源代码可以使用,在太网、3G和无线通信协议的收发程序上均可以有效运用,用于不同网络之间协议转换的实现。比如：在ZigBee协议与TCP/IP协议之间的转换就是采用多线程设计的方式,两个相互转换协议的收发线程,在协调器网关手法数据时,会根据状态字的变化触发相应的线程、在串口接受线程和TCP发送线程组成的数据上行,而TCP接受线程和串口发送线程则构成了下行通道,在数据的接受、缓冲过程中,可调用TCP发送线程,将传感器上的数据发送到农业监控中心。
3.3农业环境监测控制中心
整个农业环境监测控制中心是在C/S模型的基础上,使用工具设计和软件编程、框架和数据库系统构成的,负责进行系统管理和数据存储职能。同时能够为用户提供数据和图片信息的查询和下载服务。这就需要设置用户管理、农业设施管理、数据和协调器网关管理等功能。并能够基于数据库软件开发程序,面向对象化的进行程序开发。在农业环境监测中心,软件程序是服务端,而协调网关是客户端。
参考文献
[1]郭秀明,赵春江,杨信廷,李明,孙传恒,屈利华,王衍安.苹果园中2.4GHz无线信道在不同高度的传播特性[J].农业工程学报,2012(12).
能耗监测系统范文第8篇
关键词：地下水位 动态监测 系统研究
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0011-01
对于地下水位动态监测过程的实现对于促进人们提升水资源的利用率以及水资源利用的合理性都有一定意义。本文就建设地下水位动态监测系统的必要性以及地下水位动态监测系统建设要点进行了分析。
1 建设地下水位动态监测系统的必要性
地下水位动态监测的信息直接影响人们生活以及农业模式的选择。对于地下水状况的掌握需要测量多个和地下水资源有关系的多个参数，其中最重要的就是水位的测量，水位一旦发生某些轻微的变动就会对人们生活生产造成极大的影响。因此加强水位动态监测系统的建立和完善对于促进区域内水资源合理利用有着重要作用。但是就我国目前地下水动态监测系统的建立情况来看，其还存在这许多的问题。目前对于地下水测量的主要方式还以传统简单的方式为主，即在被测量地运用手工放线或者简单测量仪器等对水位进行测量，这种方式受外界因素的影响较大，不利于相关部门对于水位精确变化的掌握。
2 地下水位动态监测系统建设要点
2.1 系统建设的总体目标
地下水位动态监测系统的建立最主要的目的就是为了实现简单、高效的对地下水位进行自动实时监测。在此系统中水位测量数据的采集主要运用的就是相关传感器，当各个监测点经由传感器获得水位数据之后利用相关的数据传输方式把其传至系统终端，从而为相关人员对于数据的分析创造条件。在对水位动态监测系统的建立过程中需要公共电信网通讯技术的支撑，数据传输的方式可以以GSM技术为核心。对于各个监测点水位数据的采集可以采用无线控制技术，像ZIGBEE等。一个完善的水位动态监测系统应改能够实现每天都能对水位进行采集并把所采集的数据进行自我储存的功能，从而为水位动态监测系统功能的发挥奠定基础。
2.2 地下水位动态监测系统的组成部分
地下水监测系统所检测的对象主要为地下水位的高度以及埋藏的长度，所检测的地下水位的数据应该能够自己录入相关的数据库中并能够经处理之后以报表和曲线等形式得以体现。一般情况下一个完整的地下水位检测系统应该由传感器、检测主机RTU以及通信网络等组成。
（1）传感器。
根据传感器的作用机理传感器也叫做换能器、变送器以及探测器等。其在地下水位动态监测过程中所具有的最主要的作用就是对水位的变化情况进行检测和感知，并把所感知的变化情况以数据信号的形式得以体现。在地下水位动态监测系统中所运用的传感器的类型为水位传感器，在对传感器类型进行选择时要把传感器的自身性能、传感器被使用的环境以及成本等因素纳入考虑范围之内。一般情况下，所采用的水位传感器的具体参数如下。
测量范围（FS）：0--50mH2o；
允许过压：2倍满量程压力；
测量介质：与316不锈钢兼容的液体；
综合精度：±0.25%FS；
长期稳定性：典型为±0.1%FS/年；
使用温度范围：一体式为-20～70℃；
零点温度漂移：典型为±0.02%FS/℃， 最大为±0.05%FS/℃；
灵敏度温度漂移：典型为±0.02%FS/℃， 最大为±0.05%FS/℃；
供电范围：12～36VDC（一般24VDC）；
信号输出：4～20mA；
负载电阻：≤（U-12）/0.02Ω；
结构材料：外壳为不锈钢1Cr18Ni9Ni， 膜片不锈钢316L，密封为氟橡胶，电缆为Φ7.2mm聚氯乙烯专用电缆；
绝缘电阻：100MΩ，500VDC；
防雷：三级防雷设计（1万V/5kA）；特殊可（2万V/1万A）；
防护等级：外壳防护等级IP68；
安全防爆：ExiaⅡ CT5；
分辨率：无限小（理论），1/100000（通常）。
（2）监测主机RTU。
在对监测主机RTU进行选择时一定要综合考量其各种性能，尤其是可靠性以及低能耗性要最大程度的满足于系统设计的要求，在主机上要具有各种通信接口以及传感器接口，能够实现查询--应答式和自报式的混合工作制式。另外主机还应该具有定时自检发送、死机自动复位、站址设定、掉电数据保护、实时时钟校准、直观现场显示和设备测试等功能；可显示、主动发送电源电压、端口工作状态；能接受中心站的远程自动校时，计时误差不超过2min/年；能接受中心站的按时段远程下载存储数据等功能。
（3）通信网络。
在地下水位动态监测系统的建立过程中所采用的通信网络主要为公共运营通信网络，在网络的建设过程中需要遵循一定的原则，为了使这种原则能够实现标准化相关部门则定义了数据网络通信协议，当数据在传输过程中，相关数据压缩和打包过程就需要把设定的数据网络协议作为依据，并按照数据协议的标准对数据进行封装，为数据传输的高效实现创造条件。在把数据传输到终端之后，经过相关设备对数据的转换可以使得数据信号转换为人们能够理解的形式。另外为了获取最准确的水位测量信息，相关技术人员应该根据水位测量要求对通信网络的数据传输的频率进行设定，一般情况下8 h采集一次数据，每条数据中记录至少20个字节，一天传输3条。这样下来，一个月所需要的数据流量也不过6KB左右，加上系统运行所需要的必要的心跳包，整体算下来，一个月的数据流量也会小于4M，这能够极大程度的降低数据传输成本以及提升数据传输效率。
3 某地地下水位动态监测系统实例分析
为了更好的了解地下水位动态监测系统建设的过程，该文以某地地下水位动态监测系统的建设过程为例，对地下水位动态监测系统的建设要点进行分析。
在实例中地下水位检测系统所采用的传感器为文中所述传感器。
主机参数如下所示：
值守功耗：≤2mA
传感器供电5V、12V可选，设备工作电压交流220V；
输数模转换：16位高精度ADC采集芯片，转换误差
可靠性指标：在正常维护条件下，设备的MTBF≥25000h；
工作环境：温度-30～+60℃。
可以看出，地下水位动态监测系统的建立和完善不仅能够实现对相关检测地的水位的测量还能够对相关区域的水量数据进行统计。另外整个系统有多个子系统构成，这对于相关人员对于相关数据的准确查询提供了一定的便利条件。
4 结语
通过该文的论述我们可以发现建立一个完善的地下水动态监测系统是十分必要的，地下水动态监测系统的建立能够为人们对于水资源的管理以及利用提供最为可靠的数据依据。