CN105785837B - 一种基于嵌入式***的能源监测控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于嵌入式***的能源监测控制装置及方法，包括能源计量设备、数据采集器、浏览器、中央服务器，其中：能源计量设备，根据接收的读取指令和控制指令，控制能源计量设备读取或发送用能数据；数据采集器与能源计量设备相连，用于接收并存储用能数据；发送读取指令和控制指令；根据用户操作的请求内容做出响应并发送响应内容；浏览器与数据采集器相连，浏览器作为***的用户界面接收用户操作的请求，同时发送请求信息；浏览器接收并且显示响应内容；中央服务器与数据采集器相连，中央服务器用于接收数据采集器上传的用能数据。本发明监控效率高、成本低、可靠性高，应用于各种小规模能源监控场合，同时接入60路以内的能源监测接点。

Description

一种基于嵌入式***的能源监测控制装置及方法

技术领域

本发明涉及能源监控领域，尤其涉及一种基于嵌入式***的能源监测控制装置及方法。

背景技术

我国能源利用效率仅为30%，比发达国家低约10%。我国人均能源消费量仅为世界平均的50%，但单位产值能耗为世界平均水平的2.5倍，是欧美的4倍，日本的7倍。全球节能环保产业的市场规模已从1992年的2500亿美元增至去年的6000亿美元；我国政府已将节能环保产业作为发展绿色经济、低碳经济、循环经济的重要支撑，预计到二○二○年，我国节能环保产业总产值将可能超过五万亿元人民币。随着现代化进程的推进，各行业对各类信息***的依赖性日益提高，计算机***已成为业务***的重要组成部分，其数量与日俱增，而且与其配套的环境设备也日益增多。

目前大部分的能源***结构都比较复杂，如图5所示是现有技术能源管理平台结构示意图，能源管理平台由各计量装置、数据采集器、Web服务器（平台管理***）组成，图4是现有技术能源管理平台结构示意图，具体说明如下：数据采集器完成对能源计量设备的数据采集，并将采集到的数据上传至管理服务器，管理服务器将接受到数据存储至数据库服务器；管理服务器完成与数据采集器的通讯，它作为WEB服务器与数据采集器的通讯的桥梁，可以向数据采集器发送控制指令，同时它与WEB服务器进行通讯，接收WEB服务模块的控制指令，数据库服务器存储能源计量设备运行记录信息等记录信息，为WEB服务的数据统计分析提供数据；WEB服务器提供能源监测与控制平台的WEB服务，供用户通过浏览器进行访问。它帮助用户建立实时能耗数据采集***、能耗数据统计与分析***、能源使用计划。各种计量装置用来度量各种分类分项能耗，包括电能表（含单相电能表、三相电能表、多功能电能表）、水表、燃气表、热（冷）量表等。计量装置具有数据远传功能，通过现场总线与数据采集器连接，可以采用多种通讯协议将数据输出。监控节点为能耗监测与管理子***的数据网关。工程节点的数据采集器通过有线、无线网络将数据传至管理***的数据库中。用户通过能源管理平台可以对能源管理工程进行组态和浏览能耗数据。管理***的通讯接口可以将能耗数据按照《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》远传至上层的数据中转站或省部级数据中心。该***对于大型的能源监测平台具有重要的应用。

在实际应用中还有很多小型的能源监控需求，一般只有二三十路以内的能源监测点，如果使用大型能源监控平台则投入费高用，部署难度大，灵活性和可靠性低，且使用麻烦；如果在小型的能源监控中使用大型能源监控平台，则降低大型能源监控平台监测效率。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为了解决现有技术大型能源平台费用投入高、部署难度大，灵活性和可靠性低，且使用麻烦，在小型的能源监控中使用大型能源监控平台，则影响大型能源监控平台监测效率的问题，本发明目的是实现在小规模的能源监控场合进行能源监测和控制，而提供一种基于嵌入式***的能源监测控制装置及方法。

（二）技术方案

本发明的第一方面，提供一种基于嵌入式***的能源监测控制装置，该装置包括：能源计量设备、数据采集器、浏览器、中央服务器，其中：

能源计量设备，根据接收的读取指令和控制指令，控制能源计量设备读取或发送用能数据；

数据采集器与能源计量设备相连，用于接收并存储用能数据；发送读取指令和控制指令；根据用户操作的请求内容做出响应并发送响应内容；

浏览器与数据采集器相连，浏览器作为***的用户界面接收用户操作的请求，同时发送请求信息；浏览器接收并且显示响应内容；

中央服务器与数据采集器相连，中央服务器用于接收数据采集器上传的用能数据。

本发明的第二方面，提供基于嵌入式***的能源监测控制装置实现能源监测控制方法，该方法包括如下步骤：

步骤A：数据采集器采集并存储能源计量设备的用能数据；

步骤B：数据采集器接收并分析能源计量设备的用能数据，并根据分析结果，对于异常数据发出预警，提示用户对异常数据采取相应措施；

步骤C：数据采集器中的设备控制模块具有独立隔离的IO接口来控制能源计量设备，用于实现对能源计量设备运行情况监测和关断控制；

步骤D：根据需要接入大型能源平台，将能源计量设备的用能数据传入中央服务器；

步骤E：数据采集器的Web服务模块提供标准的Web服务，用户通过浏览器访问。

（三）有益效果

传统的能源监测***主要包括数据采集器，WEB服务器、数据库服务器、管理服务器，***结构较为复杂；本发明基于嵌入式***的能源监测控制装置及方将WEB服务、数据库服务及管理服务集成于数据采集器中，数据采集器不仅提供能源计量设备数据采集的功能，同时提供WEB服务、能源计量设备管理服务、数据库服务，无需额外WEB服务器、数据库服务器、管理服务器，大大简化了***结构。

本发明通过基于嵌入式***的能源监测控制装置及方法，可以灵活的解决小规模能源监测的需求，实现在小规模的能源监控场合进行能源监测和控制，监控效率高，解决现有技术大型能源平台费用投入高、部署难度大，灵活性差等问题。

本发明嵌入式***装置，相比传统的能源监控***结构，减少了WEB服务器、管理服务器、数据库服务器等，因此极大的降低了成本。

本发明的嵌入式***装置，相比传统的能源监控***结构，不需要额外的WEB服务器、管理服务器、数据库服务器等，因此极大的降低部署的难度，提高了***的灵活性。

本发明的嵌入式***，相比传统的能源监控方式，减少了与管理服务器、WEB服务器等通信的过程，极大的降低了网络等问题造成的***故障，因此增加了***的可靠性。

附图说明

图1为本发明基于嵌入式***的能源监测控制装置；

图2为本发明实现能源监测控制方法的流程图；

图3为本发明基于嵌入式***的采集数据的流程图；

图4为本发明基于嵌入式***的WEB服务的框图；

图5是现有技术能源管理平台结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明一种基于嵌入式***的能源监测控制装置及方法，通过高性能的嵌入式***采集能源计量设备的相关运行数据，并将采集的数据存入数据库，供用户分析使用；同时通过带隔离的IO接口来控制前端传感器，从而达到既可以监测又可以控制的功能。该嵌入式***就可以独立使用，又可以根据需要接入大型能源平台，将能源计量设备的相关运行数据传入中央服务器。嵌入式的能源监控***读入并分析能源计量设备的相关运行数据，根据分析结果，对于异常数据给出预警，并提示用户采取相应措施；能够及时发现并处理异常数据，完成能源计量设备的能源实时监控。该***监控效率高、成本低、可靠性高，可以应用与各种小规模的能源监控场合，同时接入60路以内的能源监测接点。

请参阅图1示出本发明基于嵌入式***的能源监测控制装置的结构框图，包括：能源计量设备1、数据采集器2、浏览器3、中央服务器4，其中：

能源计量设备1，根据接收的读取指令和控制指令，控制能源计量设备1读取并发送用能数据；

数据采集器2与能源计量设备1相连，用于接收并存储用能数据；发送读取指令和控制指令；根据用户操作的请求内容做出响应并发送响应内容；

浏览器3与数据采集器2相连，浏览器3作为***的用户界面接收用户操作的请求，同时发送请求信息；浏览器3接收响应内容并且显示此内容；浏览器通过HTTP协议发送请求信息；

中央服务器4与数据采集器2相连，中央服务器4用于接收数据采集器上传的用能数据。

续请参阅图1中示出的数据采集器2的结构图，该数据采集器2包括；采集模块2a、数据库2b、数据上传模块2c、WEB服务模块2d和设备控制模块2e，其中：

采集模块2a，根据设定的采集数据的时间间隔，向能源计量设备1发送指令，用于采集能源计量设备1的用能数据；

数据库2b与采集模块2a相连，用于存储能源计量设备1的用能数据；

WEB服务模块2d与数据库2b连接，对用电能数据进行统计分析，用于提供用户访问的统计分析数据，并将数据返回给浏览器3；此外WEB服务模块提供实时控制任务和标准WEB服务；

设备控制模块2e与WEB服务模块2d连接，用于接受用户的实时控制任务，向能源计量设备发送控制指令，实现对能源计量设备关断等功能；

数据上传模块2c分别连接远程中央服务器3与数据库2b，根据配置文件中数据上传配置要求，将采集到的用能数据上传至中央服务器；

WEB服务模块2d与浏览器3连接，接受用户通过浏览器3的访问操作，根据操作的内容做出响应，浏览器3接收响应内容并且显示此内容。

请参阅图2示出基于图1嵌入式***的能源监测控制装置实现本发明能源监测控制的方法，该方法通过嵌入式设备此处称为数据采集器2与能源计量设备1通过RS485接口连接，***定时采集数据并将数据保存到本地数据库中，***提供WEB服务使用户通过浏览器3的方式对***进行访问，***提供能源实时监控与控制的功能。该方法具体包括如下步骤：

步骤A：数据采集器采集并存储能源计量设备的用能数据；

通过高性能的嵌入式***采集能源计量设备1的前端传感器1a相关运行数据，并将采集的数据存入数据库2b；同时通过带隔离的IO来控制前端传感器1a，从而达到既可以监测又可以控制的功能；所述能源计量设备1的前端传感器1a是水表、电表、燃气表、热量表、冷量表。

请参阅图3示出步骤A中采集数据的流程图，所述采集数据的具体步骤如下：

步骤A1：数据采集器2与能源计量设备1通过RS485接口相连；

步骤A2：根据设置的时间间隔，每隔固定时间间隔定时采集与数据采集模块2连接的水、电、燃气、热（冷）量表能源监测接点的用能数据，并将用能数据保存到数据库2b中，供WEB服务模块分析使用；

步骤A3：数据上传模块2根据配置文件中数据上传配置判定是否上传用能数据，若上传用能数据，则执行步骤A4，若不上传用能数据，则执行步骤A5；

步骤A4：上传能源计量设备1的用能数据至中央服务器4；

步骤A5：结束。

步骤B：数据采集器接收并分析能源计量设备的用能数据，并根据分析结果，对于异常数据发出预警，提示用户对异常数据采取相应措施；

步骤C：数据采集器中的设备控制模块具有独立隔离的IO接口来控制能源计量设备，用于实现对能源计量设备运行情况监测和关断控制；

步骤D：根据需要接入大型能源平台，将能源计量设备的用能数据传入中央服务器；

步骤E：数据采集器的Web服务模块提供标准的Web服务，用户通过浏览器访问。同过***提供WEB服务，方便用户通过PC机、手持终端设备等灵活的访问。请参阅图4示出步骤E提供WEB服务的流程图，具体步骤说明如下：

步骤E1：WEB服务模块提供WEB服务，用户通过浏览器3与WEB服务模块交互；

***提供标准的WEB服务, 实现了HTTP、HTTPS两种方式，用户不需要安装任何软件，通过浏览器即可访问***。

步骤E2：用户通过浏览器3登录所述装置操作相关功能；

用户通过管理员用户登陆***，操作相关功能，功能主要分为两类：

能耗分析功能、能源计量设备1的控制功能。

步骤E3：判断用户的操作类型；

步骤E4：如果操作类型若为能耗分析功能，则执行步骤E6；

步骤E5：如果操作类型为能源计量设备1的控制功能，则执行步骤E7；

步骤E6：WEB服务模块通过对数据库数据进行能耗分析，并将能耗分析结果展示给用户；

步骤E7：设备控制模块通过向能源计量设备1发送指令完成控制能源计量设备1关断功能；

步骤E8：结束。

上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于嵌入式***的能源监测控制装置，其特征在于包括 ：能源计量设备、数据采集器、浏览器、中央服务器，其中 ：

能源计量设备，根据接收的读取指令和控制指令，控制能源计量设备读取或发送用能数据；

数据采集器与能源计量设备相连，用于接收并存储用能数据 ，发送读取指令和控制指令；根据用户操作的请求内容做出响应并发送响应内容 ；

浏览器与数据采集器相连，浏览器作为***的用户界面接收用户操作的请求，同时发送请求信息 ；浏览器接收并且显示响应内容 ；

中央服务器与数据采集器相连，中央服务器用于接收数据采集器上传的用能数据；

所述的数据采集器包括采集模块、数据库、数据上传模块、WEB 服务模块和设备控制模块其中 ：

采集模块，根据设定的采集数据的时间间隔，发送采集数据的指令，用于采集能源计量设备用能数据 ；

数据库与采集模块相连，用于存储用能数据 ；

WEB 服务模块与数据库相连，对用电能数据进行统计分析，用于提供统计分析数据，此外 WEB 服务模块提供实时控制任务和标准 WEB 服务 ；

设备控制模块与 WEB 服务模块相连，用于接受用户的实时控制任务，向能源计量设备发送控制指令 ；

数据上传模块与数据库相连，根据数据上传配置要求上传用能数据。

2.如权利要求 1 所述装置，其特征在于 ：能源计量设备为电表、水表、燃气表、热量表、冷量表。

3.如权利要求 1 所述装置，其特征在于 ：数据采集器通过 RS485 接口与能源计量设备相连。

4.如权利要求 1 所述装置，其特征在于 ：浏览器通过 HTTP 协议发送请求信息。

5.一种使用权利要求 1-4中任一权利要求所述的基于嵌入式***的能源监测控制装置实现能源监测控制方法，包括如下步骤 ：

步骤 A ：数据采集器采集并存储能源计量设备的用能数据 ；

步骤 B ：数据采集器接收并分析能源计量设备的用能数据，并根据分析结果，对于异常数据发出预警，提示用户对异常数据采取相应措施 ；

步骤 C ：数据采集器中的设备控制模块具有独立隔离的 IO 接口来控制能源计量设备，用于实现对能源计量设备运行情况监测和关断控制 ；

步骤 D ：根据需要接入大型能源平台，将能源计量设备的用能数据传入中央服务器 ；

步骤 E ：数据采集器的 Web 服务模块提供标准的 Web 服务，用户通过浏览器访问。

6.如权利要求 5 所述方法，其特征在于，采集能源计量设备的用能数据包括步骤如下：

步骤 A1 ：采集模块与能源计量设备通过 RS485 接口相连 ；

步骤 A2 ：根据设置的时间间隔，每隔固定时间间隔定时采集与数据采集模块连接的水、电、燃气、热量、冷量能源监测接点的用能数据，并将用能数据保存到数据库中，供 WEB服务模块分析使用 ；

步骤 A3 ：数据上传模块根据数据上传配置判定是否上传用能数据，若上传用能数据，则执行步骤 A4，若不上传用能数据，则执行步骤 A5 ；

步骤 A4 ：上传能源计量设备的用能数据至中央服务器 ；

步骤 A5 ：结束。

7.如权利要求 5所述方法，其特征在于，所述 WEB 服务步骤如下 ：

步骤 E1 ：WEB 服务模块提供 WEB 服务，用户通过浏览器与 WEB 服务模块交互 ；

步骤 E2 ：用户通过浏览器登录所述装置操作功能 ；

步骤 E3 ：判断用户的操作类型 ；

步骤 E4 ：如果操作类型为能耗分析功能，则执行步骤 E6 ；

步骤 E5 ：如果操作类型为能源计量设备的控制功能，则执行步骤 E7 ；

步骤 E6 ：WEB 服务模块通过对数据库数据进行能耗分析，并将能耗分析结果展示给用户 ；

步骤 E7 ：设备控制模块通过向能源计量设备发送指令，用于控制能源计量设备关断功能 ；

步骤 E8 ：结束。