基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種智能監(jiān)測系統(tǒng)，具體是一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家節(jié)能減排要求的深入以及日益激烈的市場競爭，如何降低小麥加工能耗和運(yùn)營成本成為業(yè)內(nèi)的焦點(diǎn)問題。
[0003]傳統(tǒng)的能耗監(jiān)測方法有以下幾種:總量管理，人工管理，獨(dú)立管理?？偭抗芾碇荒芨鶕?jù)能源購入量統(tǒng)計(jì)，無法掌握能源的具體使用細(xì)節(jié)；人工管理由于采用的儀表老舊，不具有數(shù)據(jù)傳輸功能，只能通過人工讀??；獨(dú)立管理為重點(diǎn)設(shè)備配備監(jiān)控設(shè)備，其他設(shè)備則采用總量管理或人工管理。
[0004]如果能利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立統(tǒng)一的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)，綜合運(yùn)用的智能儀表技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，并與企業(yè)的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)整合，將極大提高企業(yè)的能源管理水平，降低生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)，以克服傳統(tǒng)能耗監(jiān)測方法的種種弊端。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:所述基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)包括智能儀表、數(shù)據(jù)集中器和數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器，所述智能儀表包括智能電表、智能水表和智能燃?xì)獗?；將用電設(shè)備按照工段劃分，每個(gè)工段設(shè)置一個(gè)智能電表；所述的數(shù)據(jù)集中器包括與中央處理器相連的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、現(xiàn)場總線接口以及工業(yè)以太網(wǎng)接口 ；數(shù)據(jù)集中器的現(xiàn)場總線接口通過RS-485總線或ZigBee收發(fā)器和所述智能儀表通信，工業(yè)以太網(wǎng)接口通過工業(yè)以太網(wǎng)和所述數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器相連，數(shù)據(jù)集中器將采集到的數(shù)據(jù)處理后加入特定的信息后定時(shí)或按需傳輸給數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器；所述數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器負(fù)責(zé)計(jì)量儀表管理、傳輸網(wǎng)絡(luò)管理、能耗數(shù)據(jù)接收儲(chǔ)存、匯總統(tǒng)計(jì)和分析展示。
[0007]將用電設(shè)備劃分為重點(diǎn)監(jiān)測設(shè)備和一般監(jiān)測設(shè)備，所述重點(diǎn)監(jiān)測設(shè)備包括磨粉機(jī)、粉碎機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)，在每臺(tái)磨粉機(jī)、粉碎機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)的供電線路上分別設(shè)置電流傳感器，電流傳感器的輸出通過有線或無線連接至數(shù)據(jù)集中器。并且在高壓風(fēng)機(jī)中設(shè)置壓力傳感器，所述壓力傳感器的輸出通過有線或無線連接至數(shù)據(jù)集中器。
[0008]所述系統(tǒng)為重點(diǎn)設(shè)備都配備了電流傳感器，并為高壓風(fēng)機(jī)配備壓力傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測每臺(tái)重點(diǎn)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。對于一般監(jiān)測設(shè)備，將其按工段劃分，分為初清工段、清理工段、粉間工段、面粉入倉工段、磨粉工段和后處理工段，每個(gè)工段設(shè)置一個(gè)智能電表，對每個(gè)工段電耗和狀態(tài)分別進(jìn)行監(jiān)測。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:通過對小麥加工的各工段和重點(diǎn)設(shè)備能耗以及運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、安全準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)處理中心的匯總與分析，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖3為所述數(shù)據(jù)集中器的硬件結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1所示，智能儀表構(gòu)成基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)的感知層，數(shù)據(jù)集中器和傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成其傳輸層，能耗管理軟件和MES構(gòu)成其應(yīng)用層。
[0015]如圖2所示，所述基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器、數(shù)據(jù)集中器和智能儀表。通信網(wǎng)絡(luò)分為現(xiàn)場層和管理層，現(xiàn)場層通過RS-485總線組網(wǎng)并采用MODBUS通信協(xié)議，管理層采用工業(yè)以太網(wǎng)。
[0016]所述智能儀表為具備數(shù)據(jù)傳輸功能的智能儀表，帶有硬件時(shí)鐘和通信接口，具有高可靠性、高安全等級以及大存儲(chǔ)容量等特點(diǎn)，符合中國未來發(fā)展“節(jié)能環(huán)?！钡囊?。包括智能電表、智能水表、智能燃?xì)獗?、電流傳感器、溫度傳感器以及壓力傳感器。所述的智能電表，具備檢測電壓、電流、功率及能耗功能，所述的智能水表具備流量、水壓監(jiān)測功能，所述的智能燃?xì)獗砭邆溆脷饬亢腿細(xì)鈮毫Σ杉δ堋?br>[0017]智能電表對小麥加工各工段的能耗及運(yùn)行狀態(tài)(包括電壓、電流以及功率)進(jìn)行監(jiān)測，智能水表對企業(yè)潤麥和生活用水量及水壓進(jìn)行監(jiān)測，智能燃?xì)獗韺ζ髽I(yè)用氣進(jìn)行監(jiān)測，溫度傳感器、電流傳感器和壓力傳感器采集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。智能儀表根據(jù)數(shù)據(jù)集中器的命令向數(shù)據(jù)集中器發(fā)送采集的數(shù)據(jù)。
[0018]如圖3所示，所述數(shù)據(jù)集中器包括DSP芯片、FPGA芯片、ZigBee芯片(型號為CC2520)、Flash芯片、RAM芯片、外圍電路、RS-485芯片(型號為MAX1482)、以太網(wǎng)芯片(型號為RTL8305SB)、JTAG接口、現(xiàn)場總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)接口，所述DSP芯片負(fù)責(zé)指令處理和執(zhí)行、數(shù)據(jù)處理，型號為TI TMS320C6748，型號為Xilinx Spartan-6 XC6SLX9的FPGA芯片負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸，型號為AT49BV1604的RAM芯片和型號為IS61LV25616的Flash芯片負(fù)責(zé)臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和程序存儲(chǔ)，F(xiàn)PGA芯片和DSP芯片通過I2C總線連接。
[0019]DSP處理器采用TI公司的工業(yè)級C6000系列浮點(diǎn)DSP處理器TI TMS320C6748，主頻 456MHz，擁有高達(dá) 3648MIPS 和 2746MFLOPS 運(yùn)算能力，F(xiàn)PGA 芯片采用 Xilinx Spartan-6XC6SLX9工業(yè)級芯片。所述的外圍電路包括電源電路、時(shí)鐘電路以及FPGA配置芯片以支持?jǐn)?shù)據(jù)集中器各部件工作。RS-485芯片分別與RS-485接口和FPGA芯片連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中器和智能儀表之間的連接。ZigBee芯片分別與天線和FPGA芯片連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中器和智能儀表之間的連接。以太網(wǎng)芯片分別與DSP芯片和以太網(wǎng)接口連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中器和數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器之間的連接，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)集中器和數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器之間的通信。
[0020]提供JTAG接口以供程序調(diào)試，提供3個(gè)RS-485總線接口和2個(gè)以太網(wǎng)接口。數(shù)據(jù)集中器接收到智能儀表發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后加入設(shè)備編號，時(shí)間等信息后按照數(shù)據(jù)集中器和數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器通信協(xié)議編碼規(guī)則編碼發(fā)送給數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器。
[0021]數(shù)據(jù)集中器和智能儀表通過RS-485總線連接到數(shù)據(jù)集中器的現(xiàn)場總線接口，采用MODBUS通信協(xié)議。數(shù)據(jù)集中器的工業(yè)以太網(wǎng)和數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器通過工業(yè)以太網(wǎng)連接。數(shù)據(jù)集中器根據(jù)數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器的命令對計(jì)量儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，定時(shí)或按需將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。
[0022]所述數(shù)據(jù)集中器與數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器的通信，是通過自定義的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)集中器收到智能儀表返回的數(shù)據(jù)并確認(rèn)數(shù)據(jù)無誤后，根據(jù)數(shù)據(jù)中的儀表編號，通過查找存儲(chǔ)在Flash芯片中的設(shè)備表找出該儀表編號對應(yīng)的設(shè)備編號。數(shù)據(jù)集中器發(fā)送的信息為12個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中第I個(gè)字節(jié)為智能儀表編號，第2個(gè)字節(jié)智能儀表對應(yīng)的設(shè)備編號，第3~8個(gè)字節(jié)為計(jì)量值，第9~10個(gè)字節(jié)為接收數(shù)據(jù)的日期和時(shí)間，第11個(gè)字節(jié)為儀表的報(bào)錯(cuò)信息，第12~13個(gè)字節(jié)為校驗(yàn)位。數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)通過后將數(shù)據(jù)按一定的順序存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。
[0023]數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器、管理系統(tǒng)以及MES，通過工業(yè)以太網(wǎng)連接數(shù)據(jù)集中器，負(fù)責(zé)廠區(qū)能耗數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的集中管理，功能包括計(jì)量儀表管理、傳輸網(wǎng)絡(luò)管理、能耗數(shù)據(jù)接收儲(chǔ)存、匯總統(tǒng)計(jì)和分析展示。服務(wù)器之間通過工業(yè)以太網(wǎng)連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負(fù)責(zé)接收存儲(chǔ)數(shù)據(jù)集中器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并對其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Web服務(wù)器提供網(wǎng)上信息瀏覽服務(wù)，負(fù)責(zé)計(jì)量儀表管理、傳輸網(wǎng)絡(luò)管理、能耗數(shù)據(jù)接收儲(chǔ)存、匯總統(tǒng)計(jì)和分析展示。管理系統(tǒng)采用易于管理維護(hù)的B/S架構(gòu)，使用Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。管理系統(tǒng)提供計(jì)量儀表管理、系統(tǒng)配置管理、能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)分析、報(bào)警數(shù)據(jù)管理和決策輔助功能。將能耗監(jiān)測系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)和企業(yè)的MES共享，實(shí)現(xiàn)與企業(yè)MES的融合。
[0024]本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備的信息管理，能耗數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、儲(chǔ)存、分類，查詢，統(tǒng)計(jì)分析，對設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，使管理人員能夠更加清晰地了解企業(yè)生產(chǎn)的狀態(tài)，提高能源計(jì)量水平和能源核算效率，跟蹤能源消耗。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括:智能儀表、數(shù)據(jù)集中器和數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器，所述智能儀表包括智能電表、智能水表和智能燃?xì)獗?；將用電設(shè)備按照工段劃分，每個(gè)工段設(shè)置一個(gè)智能電表；所述的數(shù)據(jù)集中器包括與中央處理器相連的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、現(xiàn)場總線接口以及工業(yè)以太網(wǎng)接口 ；數(shù)據(jù)集中器的現(xiàn)場總線接口通過RS-485總線或ZigBee收發(fā)器和所述智能儀表通信，工業(yè)以太網(wǎng)接口通過工業(yè)以太網(wǎng)和所述數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括電流傳感器，將用電設(shè)備劃分為重點(diǎn)監(jiān)測設(shè)備和一般監(jiān)測設(shè)備，所述重點(diǎn)監(jiān)測設(shè)備包括磨粉機(jī)、粉碎機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)，所述電流傳感器分別設(shè)置在每臺(tái)磨粉機(jī)、粉碎機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)的供電線路上，電流傳感器的輸出通過有線或無線連接至數(shù)據(jù)集中器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在高壓風(fēng)機(jī)中的壓力傳感器，所述壓力傳感器的輸出通過有線或無線連接至數(shù)據(jù)集中器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述智能電表分別設(shè)置在初清工段、清理工段、粉間工段、面粉入倉工段、磨粉工段和后處理工段。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小麥加工過程能耗監(jiān)測系統(tǒng)，包括智能儀表、數(shù)據(jù)集中器、數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器。所述智能儀表包括智能電表、智能水表和智能燃?xì)獗?；將用電設(shè)備按照工段劃分，每個(gè)工段設(shè)置一個(gè)智能電表；所述的數(shù)據(jù)集中器包括與中央處理器相連的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、現(xiàn)場總線接口以及工業(yè)以太網(wǎng)接口；數(shù)據(jù)集中器的現(xiàn)場總線接口通過RS-485總線或ZigBee收發(fā)器和所述智能儀表通信，工業(yè)以太網(wǎng)接口通過工業(yè)以太網(wǎng)和所述數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器相連。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：通過對小麥加工的各工段和重點(diǎn)設(shè)備能耗以及運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、安全準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)處理中心的匯總與分析，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
【IPC分類】G05B19-418
【公開號】CN204557190
【申請?zhí)枴緾N201520212513
【發(fā)明人】紀(jì)志成, 潘庭龍, 王艷, 張敏, 嚴(yán)大虎, 吳定會(huì), 高春能, 趙芝璞
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月9日