安科瑞Acrel-7000工业能耗管理系统-

2023-01-05

安科瑞崔廷玉

过去，企业需要花费大量时间去各个能源点人工抄表； 随着各种电子仪表的研究成功和网络技术的发展，越来越多的企业采用基于网络的自动远程抄表系统来提高能源效率。 管理水平为节能措施的有效实施提供了可靠的依据。

企业要想在激烈的市场竞争中站稳脚跟，脱颖而出，既要增收，又要节流。 作为企业成本的重要组成部分，对各种能源的管理要求也越来越高。 无论从人力资源保护、企业成本管理、企业运营效率提升的角度，能源计量与管理都至关重要。 .

能源是企业生产的基础条件，能源系统运行的稳定性直接影响产品质量和企业经济效益。 能源测控管理系统通过全厂能源测控站对能源管网和设备进行控制和管理，为生产调度提供准确、实时的数据，保证生产的正常进行。

Acrel-7000工业能耗管理系统是基于B/S结构模式实现的。 客户端可以通过浏览器达到监控能耗的目的； 数据服务器负责整个系统数据的采集和存储，WEB服务器信息的发布，提供系统与用户之间的各种接口。 用户可以使用连接到系统网络的计算机上的浏览器访问系统数据。

Acrel-7000工业能耗管理系统对电力、蒸汽、压缩空气、热水、天然气、汽油、自来水等进口干线进行计量，监控企业内部能源消耗，可为企业提供各种能源消耗统计报表，各用户单位消耗量，并根据生产状况和历史数据进一步分析管理、分析和决策提供的数据，确保企业对能源的合理使用和控制，作为交换以降低能源消耗，提高生产能源和功率。

Acrel-7000工业能耗管理系统，通过显示企业及各区域的能耗贴现、产值、异常、排名、比例、通讯状态，点击区域显示分类能耗、产值等区域相关信息，可以直观了解企业当前的能耗情况。

● 实时数据监控

● 精细化能源管控

● 企业管理数字化

● 节能减排全球化

实时监控企业、区域、车间、生产线、流程、设备的电、水、气、压缩空气、流量、压力、温度等状态。 实时监控空调运行状态，远程设置工作模式、室内温度值、三档风机、水阀开/关，实现舒适节能。

监测企业生产过程能耗和单位产品能耗，及时掌握企业生产状况，保障设备安全、稳定、经济运行，多维度分析，从而使企业能够及时调整生产工艺，降低生产成本，提高良率，量化各项参数调整对能耗的影响。

以日、周、月、年时间维度对企业用能、消耗、转化、单位产品能耗进行绩效分析，结合能源绩效指标或行业指标进行KPI对比考核，助力公司了解内部能效水平和节能潜力。

● 统计企业单位能耗、能源强度、能源转化率等能源绩效指标，评价企业能源绩效水平。

● 根据过程产品单耗、各类能源产品单耗、再生能源产品单耗，结合行业/国家/国际指标，对企业能源效率进行诊断。

● 根据能源计划或制定的绩效指标对企业各层级进行KPI考核，量化人员差距。

对电、水、气等各种能源循环成本进行统计分析，了解整个企业能源成本的详细分布情况。 通过对多个考核领域的能耗成本进行对比分析宝山能耗管理系统费用，为用户建立有效的绩效奖惩机制和日常管理提供真实可靠的数据依据。

摘要：为保证能源消耗数据能够被计算机或人工识别和处理，确保数据得到有效管理，支持能源消耗的高效查询和实时监控，实现数据组织、存储、交换和数据共享。在物联网系统下，按照国家规范的标准，基于QT平台，设计了一套可以管理大型建筑能耗的智能终端系统和智能家居系统。

关键词：能源管理； QT; 实时监控； 物联网

介绍

目前，我国对国家机关、企事业单位的大型公共建筑用电实行多用电表系统管理。 不同的大功率电器接在不同的电表上。 由于仪表种类繁多，如空调、电力等，以及电的一些其他功能，不同仪表之间的传输协议不同，这就增加了系统管理能耗的难度。 大型公共建筑对节能和管理的需求越来越大。 通过计划用电和节电，可以更合理地用电，节约成本。 此外，在智能家居系统的快速发展过程中，能耗也成为一个重要的问题。 在人们追求简单便捷生活的同时，降低能源消耗也成为亟待解决的问题。

针对这种情况，本文设计了一种面向大型建筑和智能家居的能源管理系统，主要针对多台电能表的数据采集和管理。 设计了一套完整、安全、可靠的采集系统，可实现能耗数据的统一采集、处理、上传和分析。 在物联网发展的时代，能耗管理成为物联网的关键环节。 对于大型建筑和智能家居系统，能源管理的入网使得用户可以随时随地检测自己的用电量，并进行分析处理，实现能源管理和维护。

本文提出一种能源管理系统解决方案，结合嵌入式技术、网络通信和加密技术，通过分析终端或服务器的数据，实现大型建筑和智能家居用电的安全、合理和高效。 这种能耗的统一管理模式使用户能够有效地规划和管理用电量，对于大型建筑和智能家居系统的节能具有重要意义。

1 系统设计方案能源管理系统的主要设计思路是设计一套集能耗采集、能耗分析、能耗管理、数据上传为一体的终端平台。 本设计中，能源管理系统主要包括能耗终端模块、子节点服务器和终端服务器三部分。

①能耗终端模块：根据系统要求，采集分析能耗管理表数据，上传网络资源，主要由ARM处理器完成。

②子节点服务器：接收区域内公共建筑（如宾馆）用能终端上传的用能数据，对本区域用能进行统一管理，对用能数据进行查询、统计、报表、分析和预警。警告。

③终端服务器：区域管理资源最终上传到终端服务器。 终端服务器由国家有关部门管理。 国家有关部门可以根据这些能耗数据进行一些相关的监管，制定应急措施。

能源管理系统的总体设计框架如图1所示。

本文引用地址：

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三表采集器可以采集用户的三表水表和电表数据。 连接三表采集器，可以采用有线或无线的方式采集每户三表的数据。 基本上一台采集器可以采集管理16户的水、电、三表，然后通过以太网发送到子节点终端服务器进行数据存储。 分节点服务器继续将数据发送给水电部门的终端服务器进行统一管理。 用户还可以通过智能手机或PC端查询、管理或完成本地用户的水电三表缴费。

2 终端硬件组成

2.1 核心处理器 能源管理系统采用的核心处理器为ARM11处理器，工作频率高达533 MHz，能够以低成本、低功耗轻松解决一些复杂的系统设计问题。 具有丰富的外设资源，可实现网络、串口通讯、液晶显示等多种功能。 其ARM核心处理器上可移植Linux操作系统。 Linux资源丰富，内核系统完备，驱动模块强大，可以移植硬件系统模块。

能源管理系统的设计需要开发可靠的图形界面，集成系统网络协议，开发底层串口驱动。 在此类工程应用软件开发的情况下，采用ARM内核处理器搭配Linux操作系统更容易、更快捷。 与FPGA、DSP等数字信号相关的开发相比，ARM内核处理器还是有自己的优势。

2.2 外围模块 考虑到系统采集、传输、显示等功能，外围模块内置了网络接口、串口、LCD液晶显示接口以及基本的晶振和调试接口。 能量管理系统的硬件框图如图2所示。

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能耗采集采用核心处理器的串口资源，现水电三表集成红外、RS485总线等接口。 其中，红外对方向性要求较高，该方案在多台电表采集时难以实现。 RS485总线是一种串行通信总线，其资源配置比较容易。 把串口信号转成485信号就够了。 远距离传输，可连接多个节点，分析方便。 在能源管理系统方面，优势十分突出。 数据资源采集完成后，进行统一的数据上传和存储。

3 终端软件设计能源管理系统软件基于Linux，采用QT作为图形界面应用程序开发框架，Linux操作系统完善的驱动程序和高效的内核管理系统，使得工程应用程序的开发在linux系统好像比较容易。 QT是Linux操作系统上的一个GUI软件，可以很好的支持图形界面程序的开发，使得ARM在图像应用方面更加容易上手。 为了实现Linux操作系统在ARM上的移植，需要添加相应的编译器arm-linux-gcc，其安装过程如图3所示。

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4个终端功能

4.1 系统功能介绍能源管理系统主要有四大功能。

(1) 能耗数据采集

能耗数据采集采用无线422射频模块，具有传输距离远、穿透力强等特点，可保证系统数据无损传输。 能耗数据采集传输协议采用电能表通信协议规范，如-1997、-2007。 在系统采集的数据中，需要统一规范采集器的属性定义，如采集器编号、采集器的计量比、采集器的型号、采集器的传输协议规范等，等等

(2) 能耗数据处理与分析

能耗数据处理分析主要分为数据分析判断和数据处理两部分。 数据分析判断主要是判断发送数据的地址位和校验位。 判断地址位主要是比较发送数据的地址和接收数据位的地址，地址位包含6位二进制数据。 判断校验位，-1997是将数据的前16位相加，然后取十六进制的后两位与17位数据进行比较； -1997是将数据的前18位相加，然后取十六进制的后两位与后19位进行比较。

(3)能耗数据组合运算

能耗数据合并运算主要是将不同能源消费者根据不同功能采集的能耗数据进行合并。 这包括数据的加法和减法。 在能源消耗管理系统中，对以下五类能源消耗进行分类管理：总电能、照明、空调、动力和专项五类用电。

(4)能耗数据网络上传

对于能耗数据的网络上传功能，主要采用XML技术对采集数据的参数进行放置匹配。 它包含建筑物、电表编号、电表类型、电表比率和电表数据。 在网络上传功能中，加入断电续传技术和安全加密技术，确保数据安全传输。

4.2 数据XML存储功能数据存储使用XML进行存储。 XML是一种标记语言，可以以标准化的方式存储简单的信息。 智能电表数据存储格式如图4所示。

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其中，存储类型主要分为设备类、组合类、密码类三类，如表1所示。

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XML在ARM系统中的移植采用。 它是一个基于DOM模型的XML解析器，在系统程序中主要负责XML的存储和数据提取。 如果该文件在系统中使用，需要解压，动态库编译，生成安装，移植到ARM平台。 在QT平台的工程文件中，添加，然后调用相应的头文件，实现XML的统一管理方案。

4.3 断电恢复传输功能

4.3.1 断点续传过程 为了实现数据传输的稳定性，在服务器出现故障的情况下，不影响终端正常的数据传输功能，采用断电续传保护机制。 稳定性和数据完整性提供了可靠的保证。

当服务器端出现异常情况，网络不通时能耗管理系统设计图片文件，为防止数据丢失，将发送失败的网络数据暂存在ARM系统的临时文件夹mnt中，存储的文件可以上传网络恢复后继续。 掉电恢复传输的具体流程图如图5所示。 5.

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4.3.2 文件遍历 对于多台服务器下的数据传输，需要对暂存文件进行分类存储。 对应的IP号和发送的文件名。

由于文件遍历的随机性，可能会出现暂时的文件排序错误，从而导致发送的数据出现一些混乱。 因此，断电时存储的数据必须按照一定的顺序存储。 在系统设计中，采用按时间命名的方式进行对应存储，由于时间不能重名，可以按照一定的顺序排列，所以发送的数据可以按照时间顺序统一发送，从而使服务器收到的数据不会出错。 如果调用函数时使用的方式会造成顺序混乱，这里采用的方式，调用是按顺序排列的。

5 系统验证与应用 本系统选用的采集器为东软DDZY-943-Z单项收费智能电能表，如图6所示，其抄表读数为21.57°，从图中可以看出。

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如图7所示，在能耗管理终端平台上可以看到地址为1的能耗表数据为21.57°，分配给照明和空调，总能耗为总和两米的读数。

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对于终端服务器，可以根据我们的系统软件获取采集的时间、采集的电表编号和电表的读数。 终端服务器数据接收如图8所示。

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本设计已应用于重庆邮电大学智能家居集团实验室，实现了智能家居能耗的信息化管理。 本设计一方面实现了对家庭各种电器用电信息的查询、分析和统计管理； 另一方面，能耗管理系统为家庭用电管理提供了更高的效率和质量保证。

结论能源管理系统应用了嵌入式Linux技术、485总线技术、数据XML存储技术、数据运算分析技术等，有效解决了大规模建筑能耗的管理问题，促进了节能事业的发展。智能家居。

采用该设计可以有效实现能耗远程采集、能耗系统分类和数据远程上传功能。 它可以帮助一些大型建筑降低能耗，这不仅促进了企业用电的节能发展，而且对智能家居的发展也有一定的促进意义。