浅析无线物联网的能耗在线监测平台研究与应用

摘要：围绕工业生产等领域节能降耗的实际需要，提出基于物联网的在线能耗监测平台总体规划，为政府、行业和企业提供能耗管理信息化管理和服务；研究和设计能耗监测终端，支持各种工业总线和工业协议，收集电表、油表、水表、气表、气表等能耗计量设备和工业控制系统的能耗数据；开发能耗在线监测平台，实现能耗实时监测、能效分析、计量器具管理等功能；基于该平台，我们在淄博的一家化工企业进行了应用示范，有效改善了企业的运营

关键词：实时监控；物联网能耗

引言

能源是人类社会发展的物质基础，能源消耗水平与环境、生态、全球气候变化密切相关。随着节能工作向系统化、精细化、信息化方向的发展，利用物联网、大数据等信息技术手段深入挖掘节能潜力已成为节能领域的必然趋势。对先进技术的能源消耗监测和能源管理系统的研究和应用进行了探索。通过对现有能源消耗在线监测系统的研究，企业能源消耗监测系统是基础，关键是实现能源消耗监测终端的功能和性能；平台级能源消耗监测系统是支撑，关键是如何为企业提供能源

基于此，本文提出了基于物联网的在线能耗监测平台的总体方案，设计和开发了企业级和平台级的软硬件，并将其应用于化工企业的能耗管理，探索了中国产业节能降耗的信息支持。

1平台总体规划

基于物联网在线能耗监测平台的总体方案架构，该方案从采集层、网络层、数据层、应用层等方面分析了能耗监测的技术和方案，为下一步的具体软硬件设计和研发奠定了基础。

2平台设计与研发

2．1.能耗采集终端设计

能源消耗数据的准确性和实时采集是平台应用的基础。在该方案中，能源消耗采集终端主要实现能源消耗数据的实时采集。终端的整体结构框图。终端包括控制模块、通信模块、存储单元、安全管理单元、电源模块、显示模块等。其中：

（1）控制模块。控制模块采用低功耗处理器，主要控制通信模块、存储单元、安全管理单元、电源模块和显示模块，确保终端的功能和实现，以及终端的长期运行。

（2）通信模块。通信模块支持数据采集和通信，以及终端和平台之间的数据通信。终端支持ＲS485总线和MODBUS、OPC等工业协议实现与电表、油表、水表、煤气表、煤气表等能耗计量设备的数据接口，实现数据采集。终端具有以太网接口，支持终端与平台之间的互联互通；同时，平台可以通过以太网接口实现终端的远程监控和配置功能，包括上传地址、采集点信息、配置安装、卸载、升级等参数，外部网络主机部分的计算公式和其他参数。

（3）存储单元。终端具有本地存储功能。上传的数据是通过HTTPS协议加密的。如果传输超时或失败，设备将重新发送数据，直到成功接收反馈信息，以防止因断电、网络异常等事故而丢失数据。

（4）安全管理单元。设备采用“内部网络主机+外部网络主机+安全数据交换单元"的“独立双主机2+1"架构。其中，安全数据交换单元不同时与内部网络主机和外部网络主机连接，以隔离内部网络和外部网络，防止企业内部数据泄露和外部病毒特洛伊木马程序入侵，确保数据传输安全。

（5）电源模块。电源模块支持220V交流电压±双路冗余热备电源输入10%。

（6）显示模块。支持7英寸LCD触摸屏，便于显示监控数据和设置参数。

2．2平台软件设计与研发

能耗在线监控平台是企业、节能安全监管部门和其他用户的窗口。软件的主要功能模块包括：基于B/S三层架构的能耗单元子系统、政府子系统和公共服务子系统asp．实现net技术开发。

政府监管子系统；用能单位管理子系统；公共服务子系统；

3应用案例

目前，基于物联网的能耗在线监测平台的总体方案已在山东省淄博市的一家化工企业得到实际应用。目前，企业主要使用的能源类型包括：原煤、电力、天然气和蒸汽。其中，企业利用工业用水进行自发电，部分电力接入互联网，并向周边企业提供外部蒸汽。一些能源数据已被收集到企业自建的MES系统中。根据企业实际情况和相关政策要求，在平台总体方案的基础上，研究提出了满足企业需求的能源在线监测方案。在边缘采集侧，部署能耗监测终端，与企业合作ＲJ45接口可以收集能耗数据，终端可以通过有线网络/4G/无线局域网等数据通信模式定期向能耗在线监控平台发送能耗数据。在云服务平台方面，信息技术服务主要面向企业和节能安全监管部门，以软件即服务的模式进行。

（1）企业云服务。企业登录能耗在线监测平台，开展企业能耗信息化管理，管理企业实时能耗和计量仪器，分析企业历史能耗和能耗趋势，形成企业能耗指标预警、节能预警、能源储备预警等各种预警信息，并为企业提供安全生产和能源使用的具体改进措施提供数据支持。例如，对企业的各种能耗比例进行同比或环比分析，并结合企业的生产情况进行分析，发现企业能耗过程中存在的问题，提出生产或能源使用的改进措施。

（2）节能安全监管部门的云服务。依托平台实现企业能源消耗信息的收集和分析，为节能安全监管部门的管理提供数据和平台支持。例如，监管部门可以分析企业的能源消耗数据，分析行业和企业的能源结构，为能源管理决策和规划提供支持。

4Acrel-EIOT能源物联网云平台

（1）概述

Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一个基于物联网数据中心的平台，为互联网用户提供能源物联网数据服务，建立统一的上下行数据标准。用户只需购买安科瑞物联网传感器，选择网关，自行安装后扫描代码，即可使用手机和计算机获得所需的行业数据服务。

该平台提供多平台、多语言、多终端数据访问功能，包括数据驾驶舱、电气安全监控、电能质量分析、电力管理、预付款管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等。

（2）应用场所

该平台适用于公寓出租人、连锁超市、小工厂、建筑管理系统集成商、小物业、智慧城市、变配电站、建筑、通信基站、工业能源消耗、智能灯塔、电力运维等领域。

（3）平台结构

（4）平台功能

电力集抄；能耗分析；预付款管理；充电桩管理；智能照明；安全用电；智能消防；

（5）系统硬件配置

5结语

基于物联网的能耗在线监控平台总体规划基于政府加强能源管理等各方需求，具有良好的推广应用前景。

参考文献

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