基于物聯網的能源監測系統

基于物聯網的能源監測系統

劉鵬1.2張宇星1

（1.天津科技大學 電子信息與自動化學院，天津300222； 2.天津市濱海新區大港特種設備監督檢驗所，天津300270）

本文所述的能源管理系統，是針對企業電能、水能的節約利用與安全生產提出的。系統通過對各部門用電，用水的遠程監測，并對監測數據進行分析，實現能源使用的實時監控。系統由現場層、網絡層、監管層三部分構成，具有能耗遠程監控，報警，故障診斷功能。

能源；遠程監控；RS485總線；TCP/IP協議；Labview

能源參數遠程監測技術是將數據采集、遠程傳輸和智能化信息處理應用于能源供應與管理的一項綜合性新技術。它集數據采集技術、計算機技術、通信技術等于一體，具有速度快、精度高、實時性好等突出優點［1］。本系統主要對企業電耗和水耗兩方面來進行管理。

1　系統構建

系統由下到上分為現場層、網絡層和監管層三個層級。

1.1現場層

系統現場層主要由智能電表、電傳水表等計量裝置構成，通信接口為RS485；接線方式為二線制（A+、B+），雙絞線；工作方式為半雙工；通信速率為9600bps、1200bps、2400bps、4800bps可選；可顯示電壓、電流、功率、水流量等參數。計量裝置均有通信接口，可采用多種通信方式，方便現場總線進行數據傳輸。為了盡可能多的鏈接負載設備，采用RS485總線連接各測量單元。計量裝置將在現場采集到的數據通過RS485/RS232轉換器和網關將傳輸至局域網中，方便用戶通過網絡層訪問數據。

1.2網絡層

網絡層主要實現現場層與監控中心之間的信息交互。系統在每一棟樓中都布置集中器，將計量電表采集到電參量數據穩定、準確、快速地匯集后轉送至監控網絡。具體可分為以下幾個部分：

1.2.1計量電表與集中器間數據的傳輸采用RS485總線。RS-485數據傳輸具有穩定，可靠性高、傳送距離遠、速度快、抗干擾能力強等優點［2］。集中器RS485端口輸出數據經RS485/ RS232轉換后輸出或通過網關傳輸至管理員PC機。

1.2.2管理員接收到監測數據后，通過局域網將數據共享給被授權的PC端，實現監管層對能源參量的實時監控。系統具有無線網絡，監管人員可通過手機等支持無線傳輸的設備對監控中心進行訪問。選用的WIFI模塊內置TCP/IP協議棧，根據不同用戶的需求，可以實現串口、以太網、WIFI三個接口間的轉換。在本系統中，既可以用串口線連接轉換器RS232接口與WIFI模塊進行數據傳輸，也可以用網線連接監控PC與WIFI模塊傳輸數據。

1.3監管層

監管層即為系統的監控中心，系統通過軟件完成對能源數據的采集、存儲、曲線繪制、

分析，管理人員通過登陸軟件平臺，查詢數據，實時掌握能源信息，并作出相應控制與決策。

系統監管功能主要包括：1、安全報警功能，如線路超負荷報警，用水管線的查漏報警，設備線路故障報警以及其他一些用能不合理報警；2、篩選重點部門進行重點監測。通過能耗歷史環比同比分析，結合人員設備總量，為能耗指標的合理分配提供支撐；3、通過監測實現地下管網快速維修機制。與GIS系統相結合，監管層發現問題后，利用GIS定位，及時派遣維修人員。

2　系統硬件控制

系統硬件主要由多終端監測和智能控制兩部分組成。電傳水表、智能電表完成對現場數據的計量，經數據采集轉化器轉化后接入監測網絡實現多終端監測。智能控制主要由智能配電柜、多功能智能控制集中器、網關等設備實現。

3　軟件設計

系統軟件部分選用LABVIEW虛擬儀器開發平臺進行開發。LABVIEW具有較完備的代碼接口，支持多種網絡和總線協議，具有開發周期短，可移植性好，可重用性強等眾多優點［3］。

上位機軟件的主要功能是實現數據通信和界面顯示。本系統中數據處理轉換后通過RS23接口或者WIFI與上位機進行交互，并將數據利用TCP/IP協議或WIFI共享給其他具有

監測權限的PC上顯示。LABVIEW利用自帶串口配置函數對串口進行讀寫操作，通過寫入讀取指令選擇想要讀取的節點數據，生成曲線，直觀反映數據變化規律。同時將讀取的數據進行存儲，作為以后查詢分析的依據。為了保證用電安全，程序中還設置了眾多報警功能，對用電線路超負荷、用水管路漏水、用能超指標等現象進行報警。

4　結語

本系統主要包括現場層、網絡層和監管層構成。由智能電表對節點進行檢測，利用RS485總線及以太網實現網絡傳輸，并最終通過由LABVIEW編寫的上位機界面進行遠程監。系統在能源節約和故障預防方面效果明顯，便于實現企業對能源使用的有效管理。

［1］ 張晶，郝為民，周昭茂.電力負荷管理系統技術及應用［M］.北京:中國電力出版社，2009.

［2］ 朱兆優.RS-485總線在遠程自動抄表系統中的應用［J］.《東華理工學院學報》，2005年第28卷第2期，192.

［3］ 周鵬，許鋼，馬曉瑜，汪石農，張明艷.精通LaBVIEW信號處理［M］.北京:清華大學出版社，2013.

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