能源計量系統中多傳感器的解決方案

王英妹+杜亞普

摘要對多傳感器采集數據進行分析，區別能源影響因素，確定影響算法的信息因子，進而為能源消耗異常分析、能耗預測等提供重要支持，為能源統計管理提供技術依據。

關鍵詞能源管理；信息因子

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0179-01

1研究性質

近幾年我國經濟發展與資源環境的矛盾日趨尖銳，經濟快速增長的同時，也付出了很大的資源和環境代價， 因此從上到下大力提倡實施節能減排，有效減少資源消耗，通過科學的計量，嚴格控制能源的浪費和污染排放。

怎樣進行能源計量已經探討了很多年，目前總體來說就是采用科學的管理流程，通過系統數據接口采集現場設備及儀表的實時數據，通過計算機網絡送入系統數據倉庫進行存檔、統計和分析，實施能源利用和環境影響水平評估，同時與企業的設備、庫存以及工序、成本管理系統進行數據融合，實施資源節約效果和環保收益核算，并將綜合分析數據反饋至經營管理者，提供切實的輔助決策依據。

2研究目的任務

能源計量不只是計量科學，它涉及到科學計量技術、應用管理技術。多傳感器的能源計量系統是復雜的，需要把能源量及使用程度確立為管理因子，結合管理定立規則形成流程，實現管理目的，達到一定的社會效益。為了解決繁雜數據擾亂信息的困境，以能源管理系統為平臺，以生產過程數據為基礎，對生產過程能源影響因素進行數據挖掘，研究合適的數據預處理方法，區別能源影響因素，努力實現對具有多重相關性的重要性分析，發現與識別生產過程中的主要能源管理因子，通過監控這些因子的動態變化，來分析能源消耗是否異常，為預測能耗提供重要支持。因此在多傳感器的工況下，怎樣能夠達到科學、準確、公正的計量，為評估節能降耗技改方案的成熟程度提供技術支撐，為能源統計管理提供技術依據，成為我們研究的目標。

2.1 能源計量信息因子確定

運用突變級數法和改進熵值法構建能源因子，既克服了層次分析法、模糊評價法和BP神經網絡等的缺陷，又不失科學性和合理性，具有良好的應用價值。所謂能源計量信息因子，就是根據不同觀測對象或者不同的控制需求所要的融合信息，在一個能源管理系統中往往是復雜的多輸入多維的信息；例如根據測量對象的用能屬性來分類信息，涉及了化工、交通、電力、石油、煤炭等行業，從物理學參量屬性來分類信息，可能就涉及到多學科，例如熱工、化工等，由這些專業參量經由傳感器采集，計量系統經過甄別，形成了特定的信息因子，組合成復雜信息集合，具有各自應用領域的特點，過程各異，有的參量間同步，有的滯后；有的是同類參量，有的是異類；涉及的是多個學科的不同計量方式，但要匯總成整體管理信息。這樣的不確定信息需要用特定的定義及處理（算法）解決，形成特定的管理指令下發到基層生產，實現最終的管理目標。利用傳感器實現測量的途徑來獲取各種必須的計量參數：而算法用來明確計量里面的原始信息源元素對管理的影響程度，利用基于能流的數字信息提煉、再生形成特定的信息因子，并建立互補、綜合的信息，融合數學模型，實現量值轉換、傳遞。

2.2 計量管理模塊

工況條件下，各個用能單位的生產工藝和用能過程是有很大差異的，而且多數是非常復雜的，怎樣保證在連續的能流環節不出現的能源計量的“垃圾數據”是行業內共同面對的課題。管理科學里面計量表具的簡單組合解決不了全過程的量化跟蹤的可信度低的問題。為了實現“可控制”，采用自適應技術的計量管理單元及單元間組合（可以具有想應組網結構），實現量化跟蹤全過程。在多傳感器的工況條件下，推廣經濟、適用、可靠的系統產品就脫離不了能源管網的基礎建設，以及計量管理模塊的最小單元的形態及特征。

根據能源計量理論及任務，模塊應該是以用能屬性劃分、多專業參量有機結合的、具有一種融合的數學模型。

2.3 建立數據倉庫

為了提煉信息因子，我們需要利用融合技術進行分層數據管理，這種方案的實現依托于相關行業的數據倉庫，這樣可以有機結合能源基礎數據，使數據之間相互滲透、相互關聯，給決策者管理帶來實用價值，也就是我們所說的能源數據的關聯及融合。為此我們需要建立起用于提煉數據的數據倉庫，用能設備、用能系統的用能狀況是由多傳感器的有效工作來見證的，為了考核能源計量，利用能量守恒定律及熵增原理來實現。能源基礎數據管理要為決策系統服務。基于這個目的就需要在多專業參量的信息系統中，建立基于各層次的融合數學模型、統計方法、動態特性描述，形成統一信息融合框架和結構，使得基礎數據關聯處理低誤差、快速、及時、準確，是能源基礎數據管理的關鍵技術中首先要解決問題。

3系統架構

系統設計為三個層次，即自下而上分別是采集層、M2M終端網絡層、中心層（包括：存儲層、應用層和用戶層）。

采集層：通過基于現場總線的儀表（如傳感器、計量裝置、執行部件、過程儀表、信號適配器等）數據采集，利用接口驅動的現有自動控制系統或信息化管理系統，實現數據向M2M終端網絡層提供數據接入。

網絡層：是能源計量系統基礎數據傳輸的載體，對于集團內部有工業以太網范圍內的企業，可直接利用集團局域網作為數據傳輸媒介；而對于跨區域分布且未接入內部網絡的企業，則需借助運營商的傳輸網絡，通過互聯網實現數據的傳輸。負責將采集層數據，加工處理發送至中心層服務器。

中心層根據業務范圍又分為三層，分別是存儲層、應用層和用戶層。根據行業的不同對應的結構細則也不同，但是整體框架是統一的。

4意義

基于多傳感器的能源計量系統實時性強，對循環經濟、低碳經濟等多在線系統的數據共享和管理融合具有積極的影響，該技術在能源管網中的應用是對于提高能源管網信息化水平，推進科技創新具有十分重要的意義。

參考文獻

[1]趙滔，唐文斌，陳麗君，等.基于GPRS網絡的能源計量管理系統[J].電氣時空，2004（9）：28-29.

endprint

摘要對多傳感器采集數據進行分析，區別能源影響因素，確定影響算法的信息因子，進而為能源消耗異常分析、能耗預測等提供重要支持，為能源統計管理提供技術依據。

關鍵詞能源管理；信息因子

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0179-01

1研究性質

近幾年我國經濟發展與資源環境的矛盾日趨尖銳，經濟快速增長的同時，也付出了很大的資源和環境代價， 因此從上到下大力提倡實施節能減排，有效減少資源消耗，通過科學的計量，嚴格控制能源的浪費和污染排放。

怎樣進行能源計量已經探討了很多年，目前總體來說就是采用科學的管理流程，通過系統數據接口采集現場設備及儀表的實時數據，通過計算機網絡送入系統數據倉庫進行存檔、統計和分析，實施能源利用和環境影響水平評估，同時與企業的設備、庫存以及工序、成本管理系統進行數據融合，實施資源節約效果和環保收益核算，并將綜合分析數據反饋至經營管理者，提供切實的輔助決策依據。

2研究目的任務

能源計量不只是計量科學，它涉及到科學計量技術、應用管理技術。多傳感器的能源計量系統是復雜的，需要把能源量及使用程度確立為管理因子，結合管理定立規則形成流程，實現管理目的，達到一定的社會效益。為了解決繁雜數據擾亂信息的困境，以能源管理系統為平臺，以生產過程數據為基礎，對生產過程能源影響因素進行數據挖掘，研究合適的數據預處理方法，區別能源影響因素，努力實現對具有多重相關性的重要性分析，發現與識別生產過程中的主要能源管理因子，通過監控這些因子的動態變化，來分析能源消耗是否異常，為預測能耗提供重要支持。因此在多傳感器的工況下，怎樣能夠達到科學、準確、公正的計量，為評估節能降耗技改方案的成熟程度提供技術支撐，為能源統計管理提供技術依據，成為我們研究的目標。

2.1 能源計量信息因子確定

運用突變級數法和改進熵值法構建能源因子，既克服了層次分析法、模糊評價法和BP神經網絡等的缺陷，又不失科學性和合理性，具有良好的應用價值。所謂能源計量信息因子，就是根據不同觀測對象或者不同的控制需求所要的融合信息，在一個能源管理系統中往往是復雜的多輸入多維的信息；例如根據測量對象的用能屬性來分類信息，涉及了化工、交通、電力、石油、煤炭等行業，從物理學參量屬性來分類信息，可能就涉及到多學科，例如熱工、化工等，由這些專業參量經由傳感器采集，計量系統經過甄別，形成了特定的信息因子，組合成復雜信息集合，具有各自應用領域的特點，過程各異，有的參量間同步，有的滯后；有的是同類參量，有的是異類；涉及的是多個學科的不同計量方式，但要匯總成整體管理信息。這樣的不確定信息需要用特定的定義及處理（算法）解決，形成特定的管理指令下發到基層生產，實現最終的管理目標。利用傳感器實現測量的途徑來獲取各種必須的計量參數：而算法用來明確計量里面的原始信息源元素對管理的影響程度，利用基于能流的數字信息提煉、再生形成特定的信息因子，并建立互補、綜合的信息，融合數學模型，實現量值轉換、傳遞。

2.2 計量管理模塊

工況條件下，各個用能單位的生產工藝和用能過程是有很大差異的，而且多數是非常復雜的，怎樣保證在連續的能流環節不出現的能源計量的“垃圾數據”是行業內共同面對的課題。管理科學里面計量表具的簡單組合解決不了全過程的量化跟蹤的可信度低的問題。為了實現“可控制”，采用自適應技術的計量管理單元及單元間組合（可以具有想應組網結構），實現量化跟蹤全過程。在多傳感器的工況條件下，推廣經濟、適用、可靠的系統產品就脫離不了能源管網的基礎建設，以及計量管理模塊的最小單元的形態及特征。

根據能源計量理論及任務，模塊應該是以用能屬性劃分、多專業參量有機結合的、具有一種融合的數學模型。

2.3 建立數據倉庫

為了提煉信息因子，我們需要利用融合技術進行分層數據管理，這種方案的實現依托于相關行業的數據倉庫，這樣可以有機結合能源基礎數據，使數據之間相互滲透、相互關聯，給決策者管理帶來實用價值，也就是我們所說的能源數據的關聯及融合。為此我們需要建立起用于提煉數據的數據倉庫，用能設備、用能系統的用能狀況是由多傳感器的有效工作來見證的，為了考核能源計量，利用能量守恒定律及熵增原理來實現。能源基礎數據管理要為決策系統服務?；谶@個目的就需要在多專業參量的信息系統中，建立基于各層次的融合數學模型、統計方法、動態特性描述，形成統一信息融合框架和結構，使得基礎數據關聯處理低誤差、快速、及時、準確，是能源基礎數據管理的關鍵技術中首先要解決問題。

3系統架構

系統設計為三個層次，即自下而上分別是采集層、M2M終端網絡層、中心層（包括：存儲層、應用層和用戶層）。

采集層：通過基于現場總線的儀表（如傳感器、計量裝置、執行部件、過程儀表、信號適配器等）數據采集，利用接口驅動的現有自動控制系統或信息化管理系統，實現數據向M2M終端網絡層提供數據接入。

網絡層：是能源計量系統基礎數據傳輸的載體，對于集團內部有工業以太網范圍內的企業，可直接利用集團局域網作為數據傳輸媒介；而對于跨區域分布且未接入內部網絡的企業，則需借助運營商的傳輸網絡，通過互聯網實現數據的傳輸。負責將采集層數據，加工處理發送至中心層服務器。

中心層根據業務范圍又分為三層，分別是存儲層、應用層和用戶層。根據行業的不同對應的結構細則也不同，但是整體框架是統一的。

4意義

基于多傳感器的能源計量系統實時性強，對循環經濟、低碳經濟等多在線系統的數據共享和管理融合具有積極的影響，該技術在能源管網中的應用是對于提高能源管網信息化水平，推進科技創新具有十分重要的意義。

參考文獻

[1]趙滔，唐文斌，陳麗君，等.基于GPRS網絡的能源計量管理系統[J].電氣時空，2004（9）：28-29.

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摘要對多傳感器采集數據進行分析，區別能源影響因素，確定影響算法的信息因子，進而為能源消耗異常分析、能耗預測等提供重要支持，為能源統計管理提供技術依據。

關鍵詞能源管理；信息因子

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0179-01

1研究性質

近幾年我國經濟發展與資源環境的矛盾日趨尖銳，經濟快速增長的同時，也付出了很大的資源和環境代價， 因此從上到下大力提倡實施節能減排，有效減少資源消耗，通過科學的計量，嚴格控制能源的浪費和污染排放。

怎樣進行能源計量已經探討了很多年，目前總體來說就是采用科學的管理流程，通過系統數據接口采集現場設備及儀表的實時數據，通過計算機網絡送入系統數據倉庫進行存檔、統計和分析，實施能源利用和環境影響水平評估，同時與企業的設備、庫存以及工序、成本管理系統進行數據融合，實施資源節約效果和環保收益核算，并將綜合分析數據反饋至經營管理者，提供切實的輔助決策依據。

2研究目的任務

能源計量不只是計量科學，它涉及到科學計量技術、應用管理技術。多傳感器的能源計量系統是復雜的，需要把能源量及使用程度確立為管理因子，結合管理定立規則形成流程，實現管理目的，達到一定的社會效益。為了解決繁雜數據擾亂信息的困境，以能源管理系統為平臺，以生產過程數據為基礎，對生產過程能源影響因素進行數據挖掘，研究合適的數據預處理方法，區別能源影響因素，努力實現對具有多重相關性的重要性分析，發現與識別生產過程中的主要能源管理因子，通過監控這些因子的動態變化，來分析能源消耗是否異常，為預測能耗提供重要支持。因此在多傳感器的工況下，怎樣能夠達到科學、準確、公正的計量，為評估節能降耗技改方案的成熟程度提供技術支撐，為能源統計管理提供技術依據，成為我們研究的目標。

2.1 能源計量信息因子確定

運用突變級數法和改進熵值法構建能源因子，既克服了層次分析法、模糊評價法和BP神經網絡等的缺陷，又不失科學性和合理性，具有良好的應用價值。所謂能源計量信息因子，就是根據不同觀測對象或者不同的控制需求所要的融合信息，在一個能源管理系統中往往是復雜的多輸入多維的信息；例如根據測量對象的用能屬性來分類信息，涉及了化工、交通、電力、石油、煤炭等行業，從物理學參量屬性來分類信息，可能就涉及到多學科，例如熱工、化工等，由這些專業參量經由傳感器采集，計量系統經過甄別，形成了特定的信息因子，組合成復雜信息集合，具有各自應用領域的特點，過程各異，有的參量間同步，有的滯后；有的是同類參量，有的是異類；涉及的是多個學科的不同計量方式，但要匯總成整體管理信息。這樣的不確定信息需要用特定的定義及處理（算法）解決，形成特定的管理指令下發到基層生產，實現最終的管理目標。利用傳感器實現測量的途徑來獲取各種必須的計量參數：而算法用來明確計量里面的原始信息源元素對管理的影響程度，利用基于能流的數字信息提煉、再生形成特定的信息因子，并建立互補、綜合的信息，融合數學模型，實現量值轉換、傳遞。

2.2 計量管理模塊

工況條件下，各個用能單位的生產工藝和用能過程是有很大差異的，而且多數是非常復雜的，怎樣保證在連續的能流環節不出現的能源計量的“垃圾數據”是行業內共同面對的課題。管理科學里面計量表具的簡單組合解決不了全過程的量化跟蹤的可信度低的問題。為了實現“可控制”，采用自適應技術的計量管理單元及單元間組合（可以具有想應組網結構），實現量化跟蹤全過程。在多傳感器的工況條件下，推廣經濟、適用、可靠的系統產品就脫離不了能源管網的基礎建設，以及計量管理模塊的最小單元的形態及特征。

根據能源計量理論及任務，模塊應該是以用能屬性劃分、多專業參量有機結合的、具有一種融合的數學模型。

2.3 建立數據倉庫

為了提煉信息因子，我們需要利用融合技術進行分層數據管理，這種方案的實現依托于相關行業的數據倉庫，這樣可以有機結合能源基礎數據，使數據之間相互滲透、相互關聯，給決策者管理帶來實用價值，也就是我們所說的能源數據的關聯及融合。為此我們需要建立起用于提煉數據的數據倉庫，用能設備、用能系統的用能狀況是由多傳感器的有效工作來見證的，為了考核能源計量，利用能量守恒定律及熵增原理來實現。能源基礎數據管理要為決策系統服務。基于這個目的就需要在多專業參量的信息系統中，建立基于各層次的融合數學模型、統計方法、動態特性描述，形成統一信息融合框架和結構，使得基礎數據關聯處理低誤差、快速、及時、準確，是能源基礎數據管理的關鍵技術中首先要解決問題。

3系統架構

系統設計為三個層次，即自下而上分別是采集層、M2M終端網絡層、中心層（包括：存儲層、應用層和用戶層）。

采集層：通過基于現場總線的儀表（如傳感器、計量裝置、執行部件、過程儀表、信號適配器等）數據采集，利用接口驅動的現有自動控制系統或信息化管理系統，實現數據向M2M終端網絡層提供數據接入。

網絡層：是能源計量系統基礎數據傳輸的載體，對于集團內部有工業以太網范圍內的企業，可直接利用集團局域網作為數據傳輸媒介；而對于跨區域分布且未接入內部網絡的企業，則需借助運營商的傳輸網絡，通過互聯網實現數據的傳輸。負責將采集層數據，加工處理發送至中心層服務器。

中心層根據業務范圍又分為三層，分別是存儲層、應用層和用戶層。根據行業的不同對應的結構細則也不同，但是整體框架是統一的。

4意義

基于多傳感器的能源計量系統實時性強，對循環經濟、低碳經濟等多在線系統的數據共享和管理融合具有積極的影響，該技術在能源管網中的應用是對于提高能源管網信息化水平，推進科技創新具有十分重要的意義。

參考文獻

[1]趙滔，唐文斌，陳麗君，等.基于GPRS網絡的能源計量管理系統[J].電氣時空，2004（9）：28-29.

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