專利名稱：一種可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法及其綜合集成系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源監(jiān)測與審計系統(tǒng)，具體的說是一種可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法及其綜合集成系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源審計是政府推動能源合理利用的一項重要手段，主要內(nèi)容是對用能單位的能耗情況實(shí)現(xiàn)全面有效的監(jiān)測并對能源利用狀況做出科學(xué)的評估與審計，最終對浪費(fèi)能源的行為提出處理意見，因此能極大加強(qiáng)政府對用能單位合理利用能源的監(jiān)督。能源審計的基本方法是依據(jù)能量平衡、物料平衡的原理，對用能單位的能源利用狀況進(jìn)行統(tǒng)計分析，包括用能單位基本情況調(diào)查、生產(chǎn)與管理現(xiàn)場調(diào)查，數(shù)據(jù)搜集與審核匯總，典型系統(tǒng)與設(shè)備的運(yùn)行狀況調(diào)查，能源與物料的盤存
査帳等項內(nèi)容，必要時輔以現(xiàn)場檢測。能源審計需要運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論，對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中的投入產(chǎn)出情況進(jìn)行全方位的封閉審計，定量分析每個因素(或環(huán)節(jié))影響企業(yè)能耗、物耗水平的程度，從而排查出存在的浪費(fèi)問題和節(jié)能潛力，并分析問題產(chǎn)生的原因，有針對性地提出整改措施，做到有的放矢。
由于目前各企業(yè)人員素質(zhì)參差不齊、計量監(jiān)控手段不盡完善等原因可能導(dǎo)致統(tǒng)計信息失真，因此僅僅依靠企業(yè)現(xiàn)有的統(tǒng)計數(shù)據(jù)直接進(jìn)行分析評價，往往容易出現(xiàn)錯誤的結(jié)論。能源數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析是能源審計最關(guān)鍵組成部分，由于能源數(shù)據(jù)具有標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、科學(xué)化、時效性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此采集難度較高。同時，考慮到能源數(shù)據(jù)對于節(jié)能決策的重要意義，以及能源本身具備危險性的特點(diǎn)，需要對用能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法及其綜合集成系統(tǒng)，滿足能源審計對于專業(yè)性強(qiáng)、實(shí)時性好、可進(jìn)行遠(yuǎn)程資料交換、可用性強(qiáng)的需求；系統(tǒng)能靈活定制，可擴(kuò)展功能、使用和操作方便，適用于不同的企業(yè)。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是-
一種可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法，其特征在于其具體步驟為
步驟l，安裝能源數(shù)據(jù)采集終端將多個RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端一對一的安裝在現(xiàn)場耗電設(shè)備的電源輸入端或能源計量儀表的輸出接口上，實(shí)時采集能耗計量數(shù)據(jù)，所說的能源計量儀表至少包括電度表、蒸汽表、燃?xì)獗恚?br> 步驟2，搭建能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)將所有安裝完畢的RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)通信服務(wù)器，構(gòu)成能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)；所說的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)為RS485總線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；
步驟3，連通企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)將搭建好的能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)通過與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)適配的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置連接；當(dāng)能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用RS485總線網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置為RS485-以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，當(dāng)能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)釆用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置為集線器或交換機(jī)或路由器；
步驟4，運(yùn)行能源數(shù)據(jù)分析組件處理數(shù)據(jù)將與RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端配套的RC-ESTAT能源數(shù)據(jù)分析組件安裝在企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)內(nèi)，處理實(shí)時采集的能耗計量數(shù)據(jù)；其中，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A上安裝數(shù)據(jù)庫服務(wù)組件，實(shí)時接收并保存實(shí)時采集的能耗計量數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)管理平臺上安裝數(shù)據(jù)管理組件，用于建立企業(yè)耗能生產(chǎn)工藝及流程的能源平衡模型，并對各類能耗計量數(shù)據(jù)進(jìn)行配置、定義、組織；在數(shù)據(jù)分析平臺上安裝數(shù)據(jù)分析組件，在特定時間周期或特定空間區(qū)域上對能耗計量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析及統(tǒng)計，制成能耗計量數(shù)
據(jù)電子表格存儲于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A內(nèi)，并通過INTERNET網(wǎng)絡(luò)上傳到政府能源審計信息網(wǎng)絡(luò)的Web服務(wù)器；
步驟5，運(yùn)行能源審計組件處理數(shù)據(jù)將與RC-ESTAT能源數(shù)據(jù)分析組件配套的RC-EAUD能源審計組件安裝在政府能源審計信息網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)內(nèi)，按審計周期定期運(yùn)行，接收下轄各企業(yè)的能耗計量數(shù)據(jù)電子表格，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對各企業(yè)的能耗水平進(jìn)行定量評估并給出審核結(jié)果；其中，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器B上安裝數(shù)據(jù)庫審計服務(wù)組件，實(shí)時接收Web服務(wù)器收到的能耗計量數(shù)據(jù)電子表格、保存定量評估數(shù)據(jù)、保存審核結(jié)果數(shù)據(jù)；在管理平臺和/或移動管理平臺上安裝審計管理組件，用于對RC-EAUD能源審計組件進(jìn)行管理、配置、定義、組織；在審計平臺上安裝數(shù)據(jù)審計組件，用于結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對各企業(yè)的能耗水平進(jìn)行定量評估并給出審核結(jié)果。
一種可靈活定制的能源監(jiān)測與審計綜合集成系統(tǒng)，其特征在于包括通過網(wǎng)絡(luò)依次互聯(lián)的能源數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、能源數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、能源審計子系統(tǒng)；能源數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)用于采集能耗信息，能源數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)用于對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，能源審計子系統(tǒng)用于能耗水平評估及能源審計。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說的能源數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括多個一對一的安裝在現(xiàn)場耗電設(shè)備的電源輸入端或能源計量儀表的輸出接口上的RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端，RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)通信服務(wù)器；所說的能源數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)包括設(shè)有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A、數(shù)據(jù)管理平臺、數(shù)據(jù)分析平臺的企業(yè)局域網(wǎng)連接，數(shù)據(jù)通信服務(wù)器通過與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)適配的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置與企業(yè)局域網(wǎng)連接；所說的能源審計子系統(tǒng)包括設(shè)有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器B、管理平臺、審計平臺、Web服務(wù)器的政府能源審計信息網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A通過INTERNET網(wǎng)絡(luò)和Web服務(wù)器連接。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，能源審計子系統(tǒng)還包括通過INTERNET網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A連接的移動管理平臺。
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在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說的能源計量儀表至少包括電度
表、蒸汽表、燃?xì)獗恚凰f的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)為RS485總線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用RS485總線網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置為RS485-以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，當(dāng)能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置為集線器或交換機(jī)或路由器。
本發(fā)明所述的可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法及其綜合集成
系統(tǒng)


本發(fā)明有如下附圖
圖1為可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法及其綜合集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2為能源數(shù)據(jù)采集終端的示意圖3為能源數(shù)據(jù)采集終端的輸入鍵盤電路圖4為能源數(shù)據(jù)采集終端的液晶顯示屏接口電路圖5為數(shù)據(jù)采集模塊中的一路信號調(diào)理電路；
圖6為RS232電路；
圖7為RS485電路；
圖8為SD卡接口電路；
圖9為數(shù)字量輸入電路；
圖IO為數(shù)字量輸出電路；
圖ll為繼電器電路；
圖12為時鐘日歷電路；
圖13為能源數(shù)據(jù)采集終端組網(wǎng)使用時的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
8本發(fā)明給出了一種可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法，其具體步 驟為
步驟l，安裝能源數(shù)據(jù)采集終端將多個RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集 終端一對一的安裝在現(xiàn)場耗電設(shè)備的電源輸入端或能源計量儀表的 輸出接口上，實(shí)時采集能耗計量數(shù)據(jù)，所說的能源計量儀表至少包括
電度表、蒸汽表、燃?xì)獗恚?br> 步驟2，搭建能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)將所有安裝完畢的RC-EDAQ能
源數(shù)據(jù)采集終端通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)通信服務(wù)器，構(gòu)成能耗 數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)；所說的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)為RS485總線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)；
步驟3，連通企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)將搭建好的能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)與企 業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)通過與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)適配的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置連接；當(dāng) 能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用RS485總線網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置為 RS485-以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，當(dāng)能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò) 時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置為集線器或交換機(jī)或路由器；
步驟4，運(yùn)行能源數(shù)據(jù)分析組件處理數(shù)據(jù)將與RC-EDAQ能源數(shù) 據(jù)采集終端配套的RC-ESTAT能源數(shù)據(jù)分析組件安裝在企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò) 中的計算機(jī)內(nèi)，處理實(shí)時采集的能耗計量數(shù)據(jù)；其中，在數(shù)據(jù)庫服務(wù) 器A上安裝數(shù)據(jù)庫服務(wù)組件，實(shí)時接收并保存實(shí)時采集的能耗計量數(shù) 據(jù)；在數(shù)據(jù)管理平臺上安裝數(shù)據(jù)管理組件，用于建立企業(yè)耗能生產(chǎn)工 藝及流程的能源平衡模型，并對各類能耗計量數(shù)據(jù)進(jìn)行配置、定義、 組織；在數(shù)據(jù)分析平臺上安裝數(shù)據(jù)分析組件，在特定時間周期或特定 空間區(qū)域上對能耗計量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析及統(tǒng)計，制成能耗計量數(shù) 據(jù)電子表格存儲于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A內(nèi)，并通過INTERNET網(wǎng)絡(luò)上傳到 政府能源審計信息網(wǎng)絡(luò)的Web服務(wù)器；
步驟5，運(yùn)行能源審計組件處理數(shù)據(jù)將與RC-ESTAT能源數(shù)據(jù) 分析組件配套的RC-EAUD能源審計組件安裝在政府能源審計信息網(wǎng) 絡(luò)中的計算機(jī)內(nèi)，按審計周期定期運(yùn)行，接收下轄各企業(yè)的能耗計量 數(shù)據(jù)電子表格，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對各企業(yè)的能耗水平進(jìn)行定量評估并給出審核結(jié)果；其中，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器B上安裝數(shù)據(jù)庫審計
服務(wù)組件，實(shí)時接收Web服務(wù)器收到的能耗計量數(shù)據(jù)電子表格、保存 定量評估數(shù)據(jù)、保存審核結(jié)果數(shù)據(jù)；在管理平臺和/或移動管理平臺 上安裝審計管理組件，用于對RC-EAUD能源審計組件進(jìn)行管理、配置、 定義、組織；在審計平臺上安裝數(shù)據(jù)審計組件，用于結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)或 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對各企業(yè)的能耗水平進(jìn)行定量評估并給出審核結(jié)果。
與上述方法相對應(yīng)的，本發(fā)明還給出了一種可靈活定制的能源監(jiān) 測與審計綜合集成系統(tǒng)，如圖1所示，包括通過網(wǎng)絡(luò)依次互聯(lián)的能源 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、能源數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、能源審計子系統(tǒng)；能源數(shù)據(jù) 采集子系統(tǒng)用于采集能耗信息，能源數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)用于對能耗數(shù)據(jù) 進(jìn)行統(tǒng)計分析，能源審計子系統(tǒng)用于能耗水平評估及能源審計。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說的能源數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括多個 一對一的安裝在現(xiàn)場耗電設(shè)備的電源輸入端或能源計量儀表的輸出 接口上的RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端，RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端通 過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)通信服務(wù)器；所說的能源數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng) 包括設(shè)有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A、數(shù)據(jù)管理平臺、數(shù)據(jù)分析平臺的企業(yè)局域 網(wǎng)連接，數(shù)據(jù)通信服務(wù)器通過與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)適配的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接 裝置與企業(yè)局域網(wǎng)連接；所說的能源審計子系統(tǒng)包括設(shè)有數(shù)據(jù)庫服務(wù) 器B、管理平臺、審計平臺、Web服務(wù)器的政府能源審計信息網(wǎng)絡(luò)， 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A通過INTERNET網(wǎng)絡(luò)和Web服務(wù)器連接。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，能源審計子系統(tǒng)還包括通過INTERNET 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A連接的移動管理平臺。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說的能源計量儀表至少包括電度 表、蒸汽表、燃?xì)獗?；所說的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)為RS485總線網(wǎng)絡(luò)或以太 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用RS485總線網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連 接裝置為RS485-以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，當(dāng)能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用以 太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置為集線器或交換機(jī)或路由器。
上述技術(shù)方案中，所說的RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端是自行研發(fā)的，其核心為基于FPGA的可定制Nios工I構(gòu)架硬件平臺，其主要特
性如下
① 硬件體系結(jié)構(gòu)采用基于FPGA的Nios II構(gòu)架，以Nios II軟 核為中心，在Avalon總線上掛接外設(shè)接口，如UART、SPI、I2C Master、 以太網(wǎng)控制器、SDRAM控制器以及用于電能計量和分析的FFT Core 等，F(xiàn)PGA器件靈活的可配置能力為實(shí)現(xiàn)采集終端的模塊化設(shè)計奠定 了良好的基礎(chǔ)，能在統(tǒng)一的硬件結(jié)構(gòu)上通過增加或刪減外設(shè)接口即可 實(shí)現(xiàn)常見標(biāo)準(zhǔn)能源儀表的連接，從而簡化硬件研發(fā)工作量、降低維護(hù) 成本。
② 標(biāo)準(zhǔn)RC-EDAQ終端具有1路標(biāo)準(zhǔn)3相電能采集輸入通道，通過 FFT算法實(shí)時計算電度，亦可分析電力諧波、功率因數(shù)、有功功率、
無功功率等電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。
③ 標(biāo)準(zhǔn)RC-EDAQ終端具有4路數(shù)字脈沖輸入接口 ，可與4臺脈沖 式能量儀表相連，還具有2路模擬量輸入接口，可與2臺模擬式流量 儀表相連。通過對6路輸入信號進(jìn)行積分運(yùn)算，可計算出被測能耗的 累計量。
④ 標(biāo)準(zhǔn)RC-EDAQ終端具有3路繼電器輸出接口，能夠控制外部執(zhí) 行器，如電力接觸器、管道電動閥門、流體電磁閥等，從而實(shí)現(xiàn)對各 種輸入能源的控制。
⑤ RC-EDAQ終端配置有大容量SD卡接口 ，并實(shí)現(xiàn)FAT16文件系
統(tǒng)。正常情況下以網(wǎng)絡(luò)通信方式傳輸能源監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障 時，迅速切換到SD卡存儲數(shù)據(jù)，故能源監(jiān)測數(shù)據(jù)不會丟失，保證了 數(shù)據(jù)的完整性；監(jiān)測數(shù)據(jù)以加密方式存儲及傳輸，任何人都不能篡改 或刪除，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。
⑥ RC-EDAQ終端配置有1塊LCD顯示屏和6個輸入按鍵，可在現(xiàn) 場就地顯示能耗數(shù)據(jù)，并可對終端進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
⑦ RC-EDAQ終端接收能量儀表的數(shù)據(jù)，將其組裝成標(biāo)準(zhǔn)的M0DBUS RTU (能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)為485總線時)或M0DBUS TCP (能耗數(shù)據(jù)采 集網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)時)協(xié)議數(shù)據(jù)包上傳至企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)。
ii上述技術(shù)方案中，所說的RC-ESTAT能源數(shù)據(jù)分析組件是與 RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端配套的，其具備以下功能，
① RC-ESTAT組件安裝在用能企業(yè)的內(nèi)部信息網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)控制網(wǎng) 絡(luò)的計算機(jī)上，該網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換裝置與能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)連接。
② RC-ESTAT組件包含數(shù)據(jù)通信組件，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)MODBUS RTU和 MODBUS TCP數(shù)據(jù)通信協(xié)議，接收RC-EDAQ終端的能耗數(shù)據(jù)并保存至 企業(yè)能耗數(shù)據(jù)庫中；同時實(shí)現(xiàn)了完整的OPC客戶端功能，通過加載不 同的OPC服務(wù)端組件實(shí)現(xiàn)與其它通信協(xié)議的能耗計量儀表通信。
③ RC-ESTAT組件基于能量平衡和物質(zhì)平衡原理對企業(yè)能源消耗 過程進(jìn)行建模。用戶利用能源審計定制組件將不同的能耗審計對象進(jìn) 行劃分，并以任務(wù)的方式建立相應(yīng)的能源消耗流程，并保存為XML文 件。定制的內(nèi)容通過定制平臺的樹狀圖進(jìn)行規(guī)劃，其中的數(shù)據(jù)組織都 建立了相關(guān)對象模型，通過對于模型的建立從而擴(kuò)展出相應(yīng)的定制流 程和規(guī)范。
RC-ESTAT組件的能量平衡建模和產(chǎn)品能耗流程的定制過程采 用類似繪制系統(tǒng)原理框圖的方式，其過程為
a、 從預(yù)定義的能耗審計對象庫中選擇合適的對象模型圖標(biāo)并 拖入工作窗，定義其能源輸入端口數(shù)和產(chǎn)品輸出種類數(shù)，并定義其中 的一種輸出方式為能源損耗。根據(jù)有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可將單位產(chǎn)品折算 為其標(biāo)準(zhǔn)能耗輸出，于是根據(jù)能量平衡原理，審計對象模型的能源輸 入與能源輸出應(yīng)相等；
b、 在工作窗中，針對審計對象的每個能源輸入端口，添加能 耗采集終端設(shè)備圖標(biāo)，并定義其屬性，包括終端設(shè)備ID號(或IP地 址)、能源計量數(shù)據(jù)寄存器地址、數(shù)據(jù)類型、采集時間間隔、通信配 置參數(shù)，同時設(shè)置采集數(shù)據(jù)的能耗當(dāng)量(單位計量數(shù)據(jù)對應(yīng)的能耗量) 以及該種能耗的折算系數(shù)(即某種能源折算成標(biāo)準(zhǔn)煤的換算系數(shù))； 若某種輸入能源方法沒有相應(yīng)的計量監(jiān)測儀表
c、 在工作窗中，添加并定義審計對象的每種輸出產(chǎn)品圖標(biāo)，并從領(lǐng)域知識庫中選取每種產(chǎn)品的單位產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)能耗；若知識庫中沒 有此產(chǎn)品信息，則在知識庫中添加此產(chǎn)品的有關(guān)信息數(shù)據(jù)；缺省情況
下，每個審計對象都有一個輸出方式為能源損耗，因此能源損耗圖標(biāo) 已隨著審計對象的建立而建立
d、通過單向箭頭連線將上述實(shí)體圖標(biāo)連接，從而建立其內(nèi)在
聯(lián)系以及能量流動關(guān)系
⑤ RC-ESTAT組件實(shí)時接收RC-EDAQ采集的數(shù)據(jù)并保存至數(shù)據(jù)庫 中，并且要求用戶每間隔一段時間輸入產(chǎn)品產(chǎn)量信息。根據(jù)上級審計 部門的要求，RC-ESTAT組件在審計周期到時，對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行檢 索、統(tǒng)計和分析，由此得到單位產(chǎn)品耗能數(shù)據(jù)，以及生產(chǎn)過程中導(dǎo)致 的能源損耗。最后，將分析結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)出為XML文件，壓縮打包傳輸
給政府能源審計部門。
⑥ RC-ESTAT組件能對遠(yuǎn)端的RC-EDAQ終端進(jìn)行配置。通過MODBUS 協(xié)議，RC-ESTAT將配置數(shù)據(jù)傳輸至RC-EDAQ終端內(nèi)，如終端輸入接 口的地址分配、輸入量形式(脈沖量還是模擬量)、終端內(nèi)部時鐘設(shè) 置、信息加密密鑰等。
上述技術(shù)方案中，所說的RC-EAUD能源審計組件是與RC-ESTAT 能源數(shù)據(jù)分析組件配套的，其具備以下功能，
① RC-EAUD組件安裝在政府能源審計信息網(wǎng)絡(luò)上，通過Internet
與轄區(qū)內(nèi)各個耗能企業(yè)的內(nèi)部信息網(wǎng)絡(luò)或工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；
② RC-EAUD組件每隔一段時間，收集各個企業(yè)RC-ESTAT組件發(fā) 送的能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并結(jié)合有關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行定量 評估，并給出定性的評價；
③ RC-EAUD組件內(nèi)置能源審計知識庫，可為審計人員提供在線參 考，協(xié)助審計人員給出企業(yè)工藝、流程和管理的整改建議；
ROEAUD組件具有發(fā)布信息功能，可及時將各級政府部門節(jié)能 降耗的政策、條例、通知等傳送給轄區(qū)內(nèi)各企業(yè)。
13上述技術(shù)方案中所說的能源數(shù)據(jù)采集終端，如圖2所示，包括系 統(tǒng)電源，中心處理單元，數(shù)據(jù)采集模塊，人機(jī)交互模塊，輸入輸出模 塊，存儲模塊和網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊上設(shè)有若干模擬量 輸入接口和若干數(shù)字量輸入接口，接收輸入信號并傳送至中心處理單 元；所述人機(jī)交互模塊包括輸入鍵盤和顯示屏，所述輸入鍵盤用于輸 入指令；所述顯示屏用于顯示輸出數(shù)據(jù)和系統(tǒng)信息；所述輸入輸出模 塊接收輸入鍵盤輸入指命令并傳送至中心處理單元，中心處理單元的 輸出數(shù)據(jù)及系統(tǒng)信息通過顯示屏顯示；所述存儲模塊與中心處理單元 上的數(shù)據(jù)端口連接，用于存儲數(shù)據(jù)；所述網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，與中心處理 單元上的數(shù)據(jù)端口連接，用于連接局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)。
如圖3所示，人機(jī)交互模塊中的輸入鍵盤設(shè)置有6個功能輸入鍵， 分別為①功能選擇、②確定、◎上、④下、 左、⑥右， 按"功能選擇"可進(jìn)入第一級菜單，在需要選擇設(shè)置的功能間切換； 在選擇需要的功能項后，按"左"，"右"可在該功能對應(yīng)的不同子項 間切換，"左"為前一子項，"右"為后一子項；在選擇需要的功能子 項后，按"上"，"下"可對功能子項參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，"上"為增加， "下"為減少；參數(shù)設(shè)置完成后，按"確定"完成參數(shù)更新。該鍵盤 為通用六鍵鍵盤，其輸出端連至輸入輸出模塊的鍵盤輸入接口。
如圖4所示，本發(fā)明中所說的能源數(shù)據(jù)采集終端，的液晶顯示屏 接口電路可支持多種規(guī)格液晶顯示屏，支持到128X64及更大的顯示 界面及多級中文菜單，背光可控制，對比度可調(diào)節(jié)，便捷的人機(jī)界面 使得在工業(yè)現(xiàn)場能實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)測顯示，參數(shù)設(shè)置等功能。液晶驅(qū) 動模塊由MCU的通用10 口模擬輸入輸出時序來進(jìn)行控制。
數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)現(xiàn)模擬信號采集調(diào)理，本發(fā)明中所說的能源數(shù) 據(jù)采集終端，支持支持多達(dá)8路模擬信號的采集分析，支持4路數(shù)字 量輸入，3路數(shù)字量輸出，輸入輸出邏輯可由用戶靈活指定，每一路 采集電路的結(jié)構(gòu)如圖5所示。采用高精度的rail — to—rail儀用運(yùn) 算放大器調(diào)理信號，改變輸入電阻的設(shè)置即可與不同輸入信號如0 — 5V信號，4一25mA信號相匹配。對MCU內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換器，使用2. 5V參考轉(zhuǎn)換電壓，對0 —5V輸入信號，采用如圖5的精密電阻R1和R3 分壓為0 — 2. 5V;對4一25mA電流輸入信號，采用如圖5精密電阻Rl 和R3轉(zhuǎn)換成電壓信號。
輸入輸出模塊中的數(shù)字量輸入采用了 ADUM1400系列磁耦數(shù)字隔 離器，基于人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)了輸入輸出量的用戶可編程，讓用戶根據(jù)輸 入的數(shù)字量按照一定的邏輯運(yùn)算靈活的配置輸出量。輸出部分考慮到 驅(qū)動能力，使用MC1413驅(qū)動芯片，設(shè)計成可直接驅(qū)動繼電器的電路， 可直接驅(qū)動直流30V/5A，交流250V/5A，如圖9、圖10、圖11所示。
網(wǎng)絡(luò)通訊模塊包括在一個串行通訊口上實(shí)現(xiàn)的可配置的RS232 網(wǎng)絡(luò)和RS485網(wǎng)絡(luò)，如圖6、圖7所示，RS485網(wǎng)絡(luò)輸出采用了最先 進(jìn)的帶磁耦隔離的ADM2483 RS-485收發(fā)器。響應(yīng)速度較傳統(tǒng)的光耦 器件大為提高，隔離電壓也相應(yīng)提高。
傳統(tǒng)遠(yuǎn)程終端控制RTU記錄數(shù)據(jù)的方式有的局限于網(wǎng)絡(luò)，有的局 限于離線大容量存儲設(shè)備，本發(fā)明中所說的能源數(shù)據(jù)采集終端，將二 者結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了更優(yōu)化的數(shù)據(jù)存儲解決方案，對于網(wǎng)絡(luò)不便安裝 的現(xiàn)場，離線存儲設(shè)備成為大批量數(shù)據(jù)的可靠選擇，在網(wǎng)絡(luò)處于檢修 或者忙狀態(tài)，離線存儲設(shè)備為實(shí)時數(shù)據(jù)記錄備份，二者結(jié)合的另一特 殊優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)可對離線存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)施加密，讀取時解密并可 與網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)比對，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性并為能源檢測機(jī)構(gòu)提供準(zhǔn)確 可信的數(shù)據(jù)，采用基于SPI方式的SD卡的FAT16文件系統(tǒng)，其記錄 的文件可方便的與主機(jī)進(jìn)行交互，圖8是原理圖。
與傳統(tǒng)遠(yuǎn)程終端控制RTU比較，本發(fā)明中所說的能源數(shù)據(jù)采集終 端，在信號采集中對數(shù)據(jù)加入實(shí)時了時間戳，因而系統(tǒng)中設(shè)計了實(shí)時 時鐘日歷芯片DS1302，實(shí)時時鐘日歷芯片上的Vccl和Vcc2管腳分 別連接系統(tǒng)電源和備用電源，在系統(tǒng)斷電時時鐘日歷芯片使用后備電 池工作，確保時間信息的準(zhǔn)確性，如圖12所示。
在本發(fā)明中所說的能源數(shù)據(jù)采集終端的軟件部分中 (1) 中心處理單元采用16位高速低功耗MSP430處理器，充 分利用了該處理器豐富的外設(shè)接口，以及內(nèi)置高速16bit乘法器。
15(2) 整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在源碼公開的實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)上。
(3) LCD顯示模塊由軟件模擬讀寫時序，在處理器內(nèi)部的 FLASH中生成漢字字庫，構(gòu)建中文菜單。
(4) SD卡實(shí)現(xiàn)通用的FAT16文件系統(tǒng)格式，其中存儲的數(shù) 據(jù)文件格式可靈活選擇，基于windows等支持FAT16格式的操作系統(tǒng) 可直接對文件進(jìn)行讀取，不用自己定義，編碼文件格式。FAT16最大 可支持到2GBSD卡?？商峁┏浞侄嗟拇鎯臻g。
(5) 在RS232或者RS485的串行網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) Modbus協(xié)議的一個子集，與中央控制中心實(shí)現(xiàn)通訊。
(6) 對于輸入模擬信號，每次采樣周期的間隔可根據(jù)用戶的 現(xiàn)場需求通過鍵盤進(jìn)行配置，信號諧波分析點(diǎn)數(shù)同樣可配置，在信息 量與處理器負(fù)載之間取得平衡，對三相交流電能，每個50Hz工頻內(nèi)， 可進(jìn)行16點(diǎn)，32點(diǎn)，64點(diǎn)采樣，由FFT分析分析采樣數(shù)據(jù)后給出能 量質(zhì)量參數(shù)。
本發(fā)明中所說的能源數(shù)據(jù)采集終端，可以采用設(shè)備組網(wǎng)的方式使 用，如圖13所示，在硬件上實(shí)現(xiàn)RS485傳輸介質(zhì)，軟件上實(shí)現(xiàn)Modbus 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，以一臺中央控制主機(jī)為中心，理論上可以實(shí)現(xiàn)最多247個 節(jié)點(diǎn)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，充分體現(xiàn)"測控分散、管理集中"思路，中央 控制主機(jī)為核心，按設(shè)備地址輪詢各設(shè)備，設(shè)備響應(yīng)主機(jī)的查詢命令， 將主機(jī)需要的數(shù)據(jù)打包成Modbus幀并傳輸?shù)街鳈C(jī)，主機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計分 析并寫入企業(yè)能源審計數(shù)據(jù)庫，為形成企業(yè)的能源消耗分析數(shù)據(jù)做好 充分準(zhǔn)備。
權(quán)利要求
1. 一種可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法，其特征在于其具體步驟為步驟1，安裝能源數(shù)據(jù)采集終端將多個RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端一對一的安裝在現(xiàn)場耗電設(shè)備的電源輸入端或能源計量儀表的輸出接口上，實(shí)時采集能耗計量數(shù)據(jù)，所說的能源計量儀表至少包括電度表、蒸汽表、燃?xì)獗?；步驟2，搭建能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)將所有安裝完畢的RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)通信服務(wù)器，構(gòu)成能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)；所說的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)為RS485總線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；步驟3，連通企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)將搭建好的能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)通過與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)適配的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置連接；當(dāng)能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用RS485總線網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置為RS485-以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，當(dāng)能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置為集線器或交換機(jī)或路由器；步驟4，運(yùn)行能源數(shù)據(jù)分析組件處理數(shù)據(jù)將與RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端配套的RC-ESTAT能源數(shù)據(jù)分析組件安裝在企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)內(nèi)，處理實(shí)時采集的能耗計量數(shù)據(jù)；其中，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A上安裝數(shù)據(jù)庫服務(wù)組件，實(shí)時接收并保存實(shí)時采集的能耗計量數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)管理平臺上安裝數(shù)據(jù)管理組件，用于建立企業(yè)耗能生產(chǎn)工藝及流程的能源平衡模型，并對各類能耗計量數(shù)據(jù)進(jìn)行配置、定義、組織；在數(shù)據(jù)分析平臺上安裝數(shù)據(jù)分析組件，在特定時間周期或特定空間區(qū)域上對能耗計量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析及統(tǒng)計，制成能耗計量數(shù)據(jù)電子表格存儲于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A內(nèi)，并通過INTERNET網(wǎng)絡(luò)上傳到政府能源審計信息網(wǎng)絡(luò)的Web服務(wù)器；步驟5，運(yùn)行能源審計組件處理數(shù)據(jù)將與RC-ESTAT能源數(shù)據(jù)分析組件配套的RC-EAUD能源審計組件安裝在政府能源審計信息網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)內(nèi)，按審計周期定期運(yùn)行，接收下轄各企業(yè)的能耗計量數(shù)據(jù)電子表格，結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對各企業(yè)的能耗水平進(jìn)行定量評估并給出審核結(jié)果；其中，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器B上安裝數(shù)據(jù)庫審計服務(wù)組件，實(shí)時接收Web服務(wù)器收到的能耗計量數(shù)據(jù)電子表格、保存定量評估數(shù)據(jù)、保存審核結(jié)果數(shù)據(jù)；在管理平臺和/或移動管理平臺上安裝審計管理組件，用于對RC-EAUD能源審計組件進(jìn)行管理、配置、定義、組織；在審計平臺上安裝數(shù)據(jù)審計組件，用于結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對各企業(yè)的能耗水平進(jìn)行定量評估并給出審核結(jié)果。
2. —種可靈活定制的能源監(jiān)測與審計綜合集成系統(tǒng)，其特征在 于包括通過網(wǎng)絡(luò)依次互聯(lián)的能源數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、能源數(shù)據(jù)分析子 系統(tǒng)、能源審計子系統(tǒng)；能源數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)用于采集能耗信息，能 源數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)用于對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，能源審計子系統(tǒng)用 于能耗水平評估及能源審計。
3. 如權(quán)利要求2所述的可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法，其特征在于所說的能源數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括多個一對一的安裝在現(xiàn)場 耗電設(shè)備的電源輸入端或能源計量儀表的輸出接口上的RC-EDAQ能 源數(shù)據(jù)采集終端，RC-EDAQ能源數(shù)據(jù)采集終端通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連接 到數(shù)據(jù)通信服務(wù)器；所說的能源數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)包括設(shè)有數(shù)據(jù)庫服務(wù) 器A、數(shù)據(jù)管理平臺、數(shù)據(jù)分析平臺的企業(yè)局域網(wǎng)連接，數(shù)據(jù)通信服 務(wù)器通過與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)適配的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置與企業(yè)局域網(wǎng) 連接；所說的能源審計子系統(tǒng)包括設(shè)有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器B、管理平臺、 審計平臺、Web服務(wù)器的政府能源審計信息網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器A通 過INTERNET網(wǎng)絡(luò)和Web服務(wù)器連接。
4. 如權(quán)利要求3所述的可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法，其 特征在于能源審計子系統(tǒng)還包括通過INTERNET網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫服務(wù) 器A連接的移動管理平臺。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法， 其特征在于所說的能源計量儀表至少包括電度表、蒸汽表、燃?xì)獗? 所說的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)為RS485總線網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用RS485總線網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換或連接裝置為RS485-以太 網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，當(dāng)能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換 或連接裝置為集線器或交換機(jī)或路由器。
全文摘要
一種可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法及其綜合集成系統(tǒng)，涉及能源監(jiān)測與審計系統(tǒng)，該方法的具體步驟為步驟1，安裝能源數(shù)據(jù)采集終端；步驟2，搭建能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)；步驟3，連通企業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)；步驟4，運(yùn)行能源數(shù)據(jù)分析組件處理數(shù)據(jù)；步驟5，運(yùn)行能源審計組件處理數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)包括通過網(wǎng)絡(luò)依次互聯(lián)的能源數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、能源數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、能源審計子系統(tǒng)。本發(fā)明所述的可靈活定制的能源監(jiān)測與審計方法及其綜合集成系統(tǒng)，滿足能源審計對于專業(yè)性強(qiáng)、實(shí)時性好、可進(jìn)行遠(yuǎn)程資料交換、可用性強(qiáng)的需求；系統(tǒng)能靈活定制，可擴(kuò)展功能、使用和操作方便，適用于不同的企業(yè)。
文檔編號G06Q10/00GK101488202SQ20091000945
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
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