基于物联网技术的能耗企业节能监测系统研究

杨 磊（山东科技职业学院，山东 潍坊 261053）

基于物联网技术的能耗企业节能监测系统研究

杨 磊
（山东科技职业学院，山东 潍坊 261053）

节能监测系统是以计量技术手段为基础，结合物联网技术，在保证用能单位能源计量结果准确可靠的同时，建立对重点耗能企业的能源数据采集、分析和监管，对重点耗能企业的水、电等主要能源的能耗计量数据进行实时采集、综合分析和有效应用，为政府实施能源管理及单位GDP能耗统计、节能减排目标考核评价提供科学、准确、权威的能源数据，为城市能源管理和用能单位节能减排工作发挥重要作用。

能耗监测；企业节能；物联网技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.064

0　前言

基于物联网技术的能耗企业节能监测系统主要应用与大型节能工程中，如中央空调机组、大型建筑物、高耗能企业等，主要用于重要参数的监测和节能量的计量，可代替传统的布线方式，更加方便的获取节能信息。节能监测主要指根据我们国家能源相关的法规和标准，来对用能单位的能源使用状况进行测试和评价。节能监测是由政府授权的节能监测机构经能源行政主管部门委托进行的执法活动。本项目的目的就是设计一种基于物联网的企业能耗监测系统。

1　研究现状

企业节能监测系统主要难点在于无线传感系统，国内外都开展了相关领域的研究，但仍处在性能仿真和小规模实验阶段。目前在国内外研究节能监测系统主要有以下几种：

（1）采用RS485接口的仪表。该方式主要通过传感器采集参数，采用有线的方式通过变送器传送到到仪表来显示参数并计算出能耗值，这种方式系统布线受到空间的限制，而且系统维护麻烦，扩展性较差，不利于旧系统的改造。

（2）采用PLC+工控机。通过PLC接收传感器采集的数据，通过PLC技术出能耗数值，传到上位机进行显示，这种方式性能稳定，但人采用布线的方式，PLC的通用性和开放性还有待提高。

（3）采用无线通信技术。从目前几种无线通信技术来看，耗费资源较多，成本较高，也比较复杂。蓝牙使得短距离无线通信成为可能，但协议复杂、成本较高，目前还难以在工业控制上推广使用。

2　系统设计

无线传感器网络对带宽要求不高，但需要较低的功耗，以便能使无线传感器网络中的设备使用时间更长，同时考虑低成本的要求。本系统采用一种低复杂度、低功耗、低成本、低速率的短距离无线通信技术—ZigBee技术。该技术主要为低速率传感器网络而提出，能够满足小型、低成本设备的无线网要求，能广泛地应用于工农业生产中。

2.1功能设计

能源计量是科学管理的重要基础工作，能源计量管理是指配备和用好计量器具，保证仪器、仪表安全运行，准确、完整、及时地提供各种有关能源数据。 企业能耗监测系统主要功能如下：

（1）数据采集。系统可准确可靠的采集电表、能量表、水表等的数据。

（2）数据处理。系统软件将采集的数据进行处理和加工，包括：公式计算、数据换算、分时段统计、数据存储管理和越限值判断等功能；计划管理功能、计算超欠值和超欠率并产生超欠报警；数据存储备份和浏览查看功能。

（3）实时监测和报警。能实时采集监测能量表数据，并提供全方位报警功能。

（4）计量自动化。系统自动将各种计量仪表（水、电表，能量表）、采集设备的监测以及计量数据，将监测数据自动传递给计算机系统。

（5）统计分析。各类数据的统计分析功能，可分班、日、月、季、年统计，并显示分析结果。

（6）报表管理。系统提供自定义报表功能，也提供Excel格式的电子表格输出功能，对人工修改的内容加以标识。

2.2结构设计

基于物联网技术的能耗企业节能监测系统主要有节能参数监测和节能量计量等功能，包括：传感器、zigbee无线通信节点、多节点协调器、上位机部分。在采用zigbee无线通信技术上，充分参考各个行业能耗分析技术，形成一个完整的系统。

能耗计量监测系统由软、硬件两部分组成，其中：硬件主要由各种计量表、能耗数据采集器、zigbee无线节点模块、数据服务器等其他计量和网络设备构成；系统软件是监控主站软件，软件功能包括参数设置、数据采集、实时监测、数据分析、数据报表等模块。

（1）数据采集器。数据采集器是在一个区域内进行电能和其它能耗信息采集的设备，它通过信道对范围内的各类表计的信息进行采集、处理和存储，并通过远程信道与数据中心交换数据。

（2）系统的软件架构。① 数据采集器的软件设计。数据采集器采用轮询方式对各个节点进行数据采集，从而可以避免由于多路数据同时传输而引起的通信混乱，确保采集数据的准确性。采用被动轮询方式，对节点逐个发送数据采集命令，相应节点接收到命令后开始采集命令并上传数据。② 监测主站软件功能。能耗计量监测主站主要实现分项能耗数据采集、存储、分析，并实现用能对比、实时报警等功能。

2.3系统特点

（1）能耗数据的实时监测和报警。定时采集参数并上传，用户可实时查询能耗，能够全面监测能耗，通过程序控制达到最佳运行状态，达到良好的节能效果。用户可以设定不同的报警上限值，系统会自动根据数据库分析出能耗情况，发出报警信息

（2）能够直接显示节能量，方便用户和节能监察部门掌握节能效果，为能耗决策提供依据。

（3）采用zigbee技术，大量减少了布线的工作量，特别对于不方便布线的地方，起到不可替代的作用；网络扩展性强，方便维护。

（4）zigbee采用碰撞避免机制，避免了发送数据时的竞争和冲突，保证了各个节点之间传输数据信息的高可靠性。

（5）zigBee网络使数据的自动采集、分析和处理变得更加容易，便于整合数据，实现在线节能和及时节能改造。

3　结束语

采用ZigBee无线网络作为数据传输网络，使得数据传输更加方便、易实现、能有效提高能耗计量监测系统的搭建效率，大大降低了系统的改造费用，更加适应现场应用需求，能真正达到节能增效的目的。

［1］冯西安.能耗监测系统及分项计量技术的应用与研究［J］.电子技术与软件工程，2016（07）.

［2］林志明，黄兴，张珂.建筑能耗监测平台构建及实现技术研究［J］.节能，2014（01）.

［3］郑平.基于能耗监测系统的建筑用电分析及节能探讨［J］.机电技术，2013（01）.

杨磊（1982-），男，本科，讲师，研究方向：物联网技术。