基于物联网的能源监测系统

基于物联网的能源监测系统

刘鹏1.2张宇星1

（1.天津科技大学 电子信息与自动化学院，天津300222； 2.天津市滨海新区大港特种设备监督检验所，天津300270）

本文所述的能源管理系统，是针对企业电能、水能的节约利用与安全生产提出的。系统通过对各部门用电，用水的远程监测，并对监测数据进行分析，实现能源使用的实时监控。系统由现场层、网络层、监管层三部分构成，具有能耗远程监控，报警，故障诊断功能。

能源；远程监控；RS485总线；TCP/IP协议；Labview

能源参数远程监测技术是将数据采集、远程传输和智能化信息处理应用于能源供应与管理的一项综合性新技术。它集数据采集技术、计算机技术、通信技术等于一体，具有速度快、精度高、实时性好等突出优点［1］。本系统主要对企业电耗和水耗两方面来进行管理。

1　系统构建

系统由下到上分为现场层、网络层和监管层三个层级。

1.1现场层

系统现场层主要由智能电表、电传水表等计量装置构成，通信接口为RS485；接线方式为二线制（A+、B+），双绞线；工作方式为半双工；通信速率为9600bps、1200bps、2400bps、4800bps可选；可显示电压、电流、功率、水流量等参数。计量装置均有通信接口，可采用多种通信方式，方便现场总线进行数据传输。为了尽可能多的链接负载设备，采用RS485总线连接各测量单元。计量装置将在现场采集到的数据通过RS485/RS232转换器和网关将传输至局域网中，方便用户通过网络层访问数据。

1.2网络层

网络层主要实现现场层与监控中心之间的信息交互。系统在每一栋楼中都布置集中器，将计量电表采集到电参量数据稳定、准确、快速地汇集后转送至监控网络。具体可分为以下几个部分：

1.2.1计量电表与集中器间数据的传输采用RS485总线。RS-485数据传输具有稳定，可靠性高、传送距离远、速度快、抗干扰能力强等优点［2］。集中器RS485端口输出数据经RS485/ RS232转换后输出或通过网关传输至管理员PC机。

1.2.2管理员接收到监测数据后，通过局域网将数据共享给被授权的PC端，实现监管层对能源参量的实时监控。系统具有无线网络，监管人员可通过手机等支持无线传输的设备对监控中心进行访问。选用的WIFI模块内置TCP/IP协议栈，根据不同用户的需求，可以实现串口、以太网、WIFI三个接口间的转换。在本系统中，既可以用串口线连接转换器RS232接口与WIFI模块进行数据传输，也可以用网线连接监控PC与WIFI模块传输数据。

1.3监管层

监管层即为系统的监控中心，系统通过软件完成对能源数据的采集、存储、曲线绘制、

分析，管理人员通过登陆软件平台，查询数据，实时掌握能源信息，并作出相应控制与决策。

系统监管功能主要包括：1、安全报警功能，如线路超负荷报警，用水管线的查漏报警，设备线路故障报警以及其他一些用能不合理报警；2、筛选重点部门进行重点监测。通过能耗历史环比同比分析，结合人员设备总量，为能耗指标的合理分配提供支撑；3、通过监测实现地下管网快速维修机制。与GIS系统相结合，监管层发现问题后，利用GIS定位，及时派遣维修人员。

2　系统硬件控制

系统硬件主要由多终端监测和智能控制两部分组成。电传水表、智能电表完成对现场数据的计量，经数据采集转化器转化后接入监测网络实现多终端监测。智能控制主要由智能配电柜、多功能智能控制集中器、网关等设备实现。

3　软件设计

系统软件部分选用LABVIEW虚拟仪器开发平台进行开发。LABVIEW具有较完备的代码接口，支持多种网络和总线协议，具有开发周期短，可移植性好，可重用性强等众多优点［3］。

上位机软件的主要功能是实现数据通信和界面显示。本系统中数据处理转换后通过RS23接口或者WIFI与上位机进行交互，并将数据利用TCP/IP协议或WIFI共享给其他具有

监测权限的PC上显示。LABVIEW利用自带串口配置函数对串口进行读写操作，通过写入读取指令选择想要读取的节点数据，生成曲线，直观反映数据变化规律。同时将读取的数据进行存储，作为以后查询分析的依据。为了保证用电安全，程序中还设置了众多报警功能，对用电线路超负荷、用水管路漏水、用能超指标等现象进行报警。

4　结语

本系统主要包括现场层、网络层和监管层构成。由智能电表对节点进行检测，利用RS485总线及以太网实现网络传输，并最终通过由LABVIEW编写的上位机界面进行远程监。系统在能源节约和故障预防方面效果明显，便于实现企业对能源使用的有效管理。

［1］ 张晶，郝为民，周昭茂.电力负荷管理系统技术及应用［M］.北京:中国电力出版社，2009.

［2］ 朱兆优.RS-485总线在远程自动抄表系统中的应用［J］.《东华理工学院学报》，2005年第28卷第2期，192.

［3］ 周鹏，许钢，马晓瑜，汪石农，张明艳.精通LaBVIEW信号处理［M］.北京:清华大学出版社，2013.

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1003-5168（2015）11-004-01