能耗监测系统十篇

能耗监测系统篇1

关键词：能耗预测；实时能耗监测；回归型支持向量机

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）28-6767-04

1 概述

铝型材生产企业属能源成本占总运营成本比例较高的行业，并通常被列为各级政府重点能源消耗监控单位。为了保证熔铸生产稳定、经济地运行，对铝型材生产能耗进行实时监测以及能耗异常检测，是实现制造自动化和清洁生产的发展趋势[1，2]。此外，以机组、车间为单位对生产节能情况进行评估，可以有效地减少能源泄露、待机时间过长、参数不恰当等能耗异常现象[3-5]。

但目前大多数特种工业铝型材生产企仍停留在无数据―粗放式的能源管理阶段，只有总的能耗数据（月账单、年账单），对工艺及设施的能耗数据不了解。少数企业有基础的能耗数据，有安排员工进行人工抄表，并对抄表数据进行汇总、制表，有简单的抄表和电力监测系统，缺乏对海量数据进行统计、整理和分析。因此，面向生产过程的系统性有效的全面能源监控并将能耗数据进行反馈，动态指导生产调度等决策过程，也已成为铝型材生产企业数字化升级的重要需求之一。樊龙等提出一种基于MODBUS的智能电表数据采集传输系统，提高了数据采集传输的实时性和可靠性[6]。杨文人对基于能耗预测模型的能源管理系统进行了研究，建立了基于 BP 神经网络的能耗异常监测模型，并成功应用于轮胎硫化工序[7]。

此外目前采用的节能评估手段是采用未采用节能措施的单位产品的能耗与采用节能措施后的单位产品的能耗进行对比。然而这一方法存在严重的滞后性，随着生产时间的不同、机组工作人员的不同、生产产品的不同，这种评估方法会产生较大的误差。文献[7]利用BP神经网络根据当前生产参数进行能耗预测，与实际能耗值进行比较的节能评估方法，可以有效地避免数据的滞后性。

为此，该文提出一种铝型材熔铸实时能耗监测及能耗预测方法及系统，不仅可以实时地监测熔铸生产中的能耗数据，并可以根据能耗预测发现熔铸生产中的能耗异常现象。

2 系统结构组成

系统分为实时能耗监测及能耗预测两部分，实时能耗监测部分由硬件部分和数据采集部分组成，能耗预测部分由训练回归型支持向量机模块，预测能耗区间模块和评估节能效果模块三部分组成。

实时能耗数据采集部分如图1所示：硬件部分由数字仪表、采集服务器、网关机和监控服务器组成。底层数字仪表与交换机通过RS-485接口相连，使用ZIGBEE通讯协议进行数据通信，采集服务器与交换机相连，使用TCP/IP协议进行数据通信，各个交换机通过局域网与监控服务器相连。

数字仪表包括智能电表和智能天然气表，智能电表安装于熔铸机用电线路上，用于采集用电量、电压、电流、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数，该参数又分为A、B、C三相和汇总；智能天然气表：安装于辅助加热炉供热管道上，主要采集用量、温度、压力、流量等4个参数；

采集服务器：安装于车间，连接智能电表、智能天然气表和交换机之间，主要用于在网络设备中传输数据，实现数据双向透明传输；

网关机负责从各个设备控制系统采集数据，送到监控服务器中；同时充当管理网络与控制网络之间的网关。采集器与监控服务器之间的网络出现问题时，数据会先保存在网关机上，当故障网络恢复正常时，保存在网关机上的数据会自动上传到实时数据库服务器上，保证所采集数据的完整性。

监控服务器：用于接收和记录交换机传输的负载能耗数据以及运行回归型支持向量机方法；以回归型支持向量机算法计算单位产品能耗的预测值Xp；

软件部分有数据采集模块和服务器控制模块，数据采集模块运行于采集服务器，其工作内容是从监控服务器收到配置参数后，生成标准的数据命令帧，并发送给智能数字仪表，收到智能数字仪表返还的应答数据帧后，将数据帧中的内容打包为TCP/IP所用的数据包，通过网络接口转发到交换机网关中。节能评估模块运行于监控服务器，采用微软公司开发的软件开发平台VC++6.0进行开发，使用封装的Mscomm控件进行串口传输，并将硬件采集到的数据传输到上位机界面中实时显示以及存储到SQL数据库中。

3 熔铸生产能耗预测

基于回归型支持向量机的熔铸异常能耗预测由三个模块组成：训练模型模块、预测能耗区间模块、评估节能效果模块。

训练模型模块用于训练基于回归型支持向量机的节能评估模型，如图2所示。以某铝型材制造企业熔铸车间为例，原始的能耗时间序列数据，包括日、月和年等不同时间维度的能耗数据已经由能耗监测系统预先存储于监控服务器的SQL数据库中。从监控服务器的SQL数据库中读取某一熔铸机组于2013.4-2013.8每生产1吨铝棒的耗电量和燃气量作为训练数据，输入数据x有熔铸质量、环境温度、熔铸温度、熔铸时间、操作工人工龄等，使用MATLAB训练基于回归型支持向量机的回归函数[f（x）=sgn（iyiaixix+b）]；根据回归函数计算该熔铸机组于2013.9所每熔铸1吨铝棒的耗电量和燃气量为373.74度/吨、36.68立方米/吨。

预测能耗区间模块，其特征在于使用统计分析方法计算单位产品能耗的置信区间。设单位生产铝棒的预测耗电量为X1， X2，…Xn服从样本分布（[μ]，[σ2]），[X]和[S2]分别表示预测耗电量的样本均值和样本方差，则随机变量[T=X-μS2n～t（n-1）]，对于给定的置信度[1-α]，[P{X-μS2n|≤tα2（n-1）}=1-α]，则预测耗电量的均值[μ]的置信区间为[[X±Sntα2（n-1）]]。以某铝型材制造企业熔铸车间为例，2013.7月中5天的耗电量分别为345.24度/吨、343.82度/吨、354.05度/吨、346.44度/吨、353.26度/吨，则置信度为0.99的耗电量置信区间为：[X=348.56]，[S2=22.55]，[t0.012（4）=t0.005（4）=4.60]，则预测耗电量的置信区间为[348.56-9.77， 348.56+9.77]。

评估节能效果模块，其特征在于根据每熔铸1吨铝型材的能耗预测值Xp和每熔铸1吨铝型材能耗的实际值Xt，根据公式[η=Xt-XpXp?100%] 计算所述单位产品的节能效果η。

4 系统测试及讨论

以某铝型材制造企业熔铸车间为例，从数据库中选取其2011.1-2012.9每生产1吨铝棒的耗电量为训练数据，结合软件MATLAB，训练基于回归型支持向量机的节能评估模型，数据如表1所示

最后根据每生产1吨铝棒的能耗预测值Xp和每熔铸1吨铝型材能耗的实际值Xt，根据公式[η=Xt-XpXp?100%]计算所述单位产品的节能效果η。图4所示是置信度为99%的某熔铸机组日节能能效图，图中可以看出多个能耗异常情况。

5 结论及未来工作

本文针对铝型材熔铸过程能源使用较多，传统人工采集能耗数据频率低，采集速度慢等问题，提出了一种包括智能电表、智能天然气表、采集服务器、交换机以及监控服务器，智能电表和智能天然气表等构成的熔铸能耗监测和能耗预测系统，负载通过RS-485总线与采集服务器相连接，采集服务器将RS485串口转换为TCP/IP网络接口，实现RS-485串口到TCP/IP网络接口的数据双向透明传输，监控服务器实时监测负载能耗数据并记录不同负载的能耗数据，并用历史能耗数据以回归型支持向量机方法计算单位铝棒能耗的正常检测区间，还可以根据预测能耗数据与实际记录能耗数据进行比较，对熔铸生产进行节能评估。实验证明该系统不仅可以实时地采集车间内熔铸机组的能耗数据，还可以通过对历史能耗数据的分析，检测生产中的能源泄露、待机时间过长、生产参数不恰当等能耗异常现象。

参考文献：

[1] Kordonowy D N.A Power Assessment of Machining Tools[J].Cambridge， MA ：BSc thesis， Massachusetts Institute of Technology，2002.

[2] Gutowski T， Murphy C，Allen D，et al.Environmentally Benign Manufacturing： Observations from Japan， Europe and the United States[J].Journal of Cleaner Production，2005，13：1-17.

[3] Dahmus J B，Gutowski T C.An Environmental Analysis of Machining[C].ASME International Mechanical Engineering Congress and RD&D Expo，2004.

[4] 侯彬.考虑机器开关的并行机调度研究[J].工业工程与管理，2011，16（2）：60-64.

[5] Mouzona G，Mehmet B，Yildirima.A Framework to Minimise Total Energy Consumption and Total Tardiness on a Single Machine[J].International Journal of Sustainable Engineering， 2007，1（2）：105-116.

能耗监测系统篇2

    装分类和分项能耗计量装置,采用远程传输等手段及时采集能耗数据,实现建筑能耗的实时监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。

    该系统由数据采集系统、数据传输系统、数据中心三部分组成。监测数据主要包含两个方面的内容:分类能耗和分项能耗。其中,分类能耗是指根据建筑消耗的主要能源种类划分进行采集和整理的能耗数据。分项能耗是指根据建筑消耗的各类能源的主要用途划分进行采集和整理的能耗数据。

    1.分类能耗

    2.用电量

    3.用水量

    4.燃气量

    5.集中供热耗热量

    6.集中供冷耗冷量

    其他能源

    其中分析用电量可以得到以下分项能耗:

    1.照明插座用电

    2.空调用电

    3.动力用电

    4.特殊用电

    实例应用:

    某商场基本信息

    建筑面积(m2):22000

    建筑层数:地下1层;地上4层

    变压器:3台 1000KVA

    功率因数: 0.93/0.94/1.00

    以下是供电局采集的数据:

    2009年:用电量7699210(kWh),单位建筑面积用电量350(kWh/(m2·a))

    2010年:用电量7452783(kWh),单位建筑面积用电量339(kWh/(m2·a))

    2009~2010年逐月用电量

    根据分项能耗的要求,我们对3台低压柜的28条低压出线回路进行了监测。

    共设了内置多功能表3台(可计量无功,谐波),三相电能表28台。

    冷量表1台(本工程不涉及热量表),数据通讯网关1台。

    将电能表箱直接设于变配电房内,方便监测及走线。当采集后的用能数据通过RJ-485双绞线传输到数据通讯网关,数据通讯网关再通过网络端口将能耗数据传输到远程能耗监测数据中心的服务器,由服务器实现能耗数据的分类存储,并能将能耗数据到互联网,用能单位及上级单位可以通过远程WEB访问实时了解建筑用能情况。

    照明插座用电:

    该建筑插座用电设备主要包括台式电脑、复印机、打印机、传真机、饮水机及其他临时插座用电设备,上班时间由使用人员自行开启。

    商场区域照明主要采用T5荧光灯和双U型节能筒灯两种灯具形式,T5荧光灯单管功率为14W,节能筒灯单盏功率为13W。超市区域照明采用T5荧光灯,单管功率为28W。商场内办公室照明采用T8荧光灯,单管功率为40W。

    室外照明采用射灯,室外照明总安装功率为19.2kW。

    照明控制方式:商场及超市区域照明为手动控制,一般早上上班由工作人员自主开启,晚上下班手动关闭;办公室照明及插座用电设备一般早上上班时由员工自主开启,下午下班时手动关闭。室外景观照明为定时控制,不同季节根据天气情况设定开启时间。

    空调用电:

    空调冷源系统设置在地下一层,共3台螺杆式4机头冷水机组,单台机组总制冷量为1305 kW,总装机容量为3915 kW,每台输入功率为4×90kW;冷冻水泵共4台,单台功率45kW;冷却水泵共4台,单台功率45kW;冷却塔置于屋顶,共六组,风机电机功率为7.5kW/台。

    空调冷冻水系统为一次泵系统,冷冻水供回水温度为7/12℃,冷冻水供应商场以及超市两个区域。系统采用两管制,水平管路同程。冷水机组和水泵分别并列后通过管道相连。

    空调风系统为一次回风全空气系统,每层均设置四台空气处理机组。其中三台额定制冷量为458.7kW,电机输入功率为11kW;另外一台额定制冷量为394.8kW,电机输入功率为11kW。四层设有新风机,新风由新风机引入,送至各楼层空调机房与回风混合,经空气处理机组热湿处理后送至空调区域。全年没有根据季节调节新风比和新风量。

    动力用电:

    (1)该商场配有货梯2台,扶梯6台,平板梯1台。货梯功率为11kW/台;扶梯功率为11kW/台;平板梯功率为11W/台。所有电梯均未设变频控制装置。

    (2)该商场设有一台生活水泵供应商场日常用水,水泵功率为5.5kW。

    从监测结果以及供电局提供的资料分析,

    该建筑为商场类建筑,建筑内空调系统主要3~11月运行(其他时段根据需要开启)而照明和电梯设备全年运行。从2009~2010年逐月用电量统计结果,可以看出,6~10月份用电量较高,因为这段期间空调系统运行时间较长,且负荷率较高。此外,1月份用电量也很高,这主要是源于节假日(圣诞、元旦、春节)商场客流量的增加带来的用电量的增加。2~4月和11月用电量较低,因这段期间属于非空调季,室内外气温比较舒适,且节假日较少,空调系统开启时间较短。

能耗监测系统篇3

【关键词】电机能耗；实时监测；嵌入式系统

电机在工业、生活领域有非常广泛的用途。目前常用的电机有三相异步电动机、直流电机、永磁电机、开关磁阻电机等多种，虽然原理、用途不同，但其能耗直接决定着设备或企业的用能水平。在国家倡导节能减排的大环境下，电机节能被提上工业节能议事日程。国家工信部2013年提出了“电机能效提升计划”，拟通过淘汰落后、鼓励使用先进节能型号等手段，提高电机领域的能效水平。另从当前节能减排的发展趋势看，科学化、精细化是发展方向，国家正在开展针对重点用能单位的能耗实时监测系统建设，拟从企业设备的层面开始，通过数据采集、汇总分析等，摸清能耗“家底”，为经济转型发展、应对气候变化提供科学的决策支持。

1.电机能耗监测的基础理论问题

对电机进行能耗监测的关键在于实时测量电机的用于旋转做功的能耗。此前有研究机构开发了电机能耗实时监测系统，该系统可以实时判别电机状态并实时测量电机能耗，为实时获取电机能耗信息提供了数据支持。但是，该系统不能获取实时旋转做功能耗，这也是本文的重点研究内容。如无特殊说明，本文所说电机均指三相异步电机。电机具有能量源多、能流环节多、能量运动规律和损耗规律复杂等特点。其中能量源的特点多体现在电机包含有主轴旋转运动、辅助轴等其他能耗源；能耗环节多体现在运动轴通常由驱动控制和机械传动链等能耗环节构成；能量流的运动和损耗规律复杂，体现在每个能耗环节都有复杂的能耗损耗特性。因此，有效监测电机能耗效率及能源利用效率是一个非常复杂的问题。获取电机旋转做功能耗有两种方法：一种是直接测量法，通过直接测量旋转做功时的扭矩和转速，该方法需要在电机上安装扭矩传感器，不仅影响电机刚性而且价格高、易受环境影响；另一种是间接测量法，就是通过测量电机输入功率间接获取旋转功率，该方法只需安装性价比较高的功率传感器而且不影响电机刚性。电机能耗环节主要由旋转做功能耗和非旋转做功能耗组成，旋转做功能耗是电机载荷的函数。已有研究用统计方法揭示了电机能效与电机载荷之间的关系，不能对电机能效进行实时监测和评估；监测旋转能耗需要获取旋转功率，直接测量旋转做功时的扭矩和转速需要在电机上安装扭矩传感器，不仅影响电机刚性而且价格高易受环境影响。因此，本文提出一种基于电机载荷损耗特性的嵌入式系统监测方法解决对电机能耗实时监测问题，无需扭矩传感器（或力传感器）测量电机旋转做功能耗。电机能耗主要包括固定能耗和可变能耗两个部分，固定能耗部分与旋转做功状态无关，可变能耗与旋转做功状态密切相关。具体而言，可变能耗就是指用于旋转做功状态的能耗。在此可以将对电机的能耗实时监测简化为对电机主轴能耗的监测，在此基础上提出以实时监测主轴功率和离线获取固定能耗相结合的电机实时能耗监测系统。

（1）获取非旋转做功状态固定能耗值。根据国际通用标准，非旋转做功状态的能耗定义为：在电机准备好的状态下，主机（数控系统电脑）、电机控制器、外设单元（包括、冷却）、驱动器及其电机开启但是电机主轴没有运动时的能耗。

（2）获取旋转做功状态可变能耗值。先对实时获取的主轴功率进行滤波预处理，再根据输入功率对电机运行状态进行实时判断，然后利用电机载荷损耗特性估计出做功功率，最终获取可变能耗。

（3）电机能耗统计及相关信息显示。根据旋转做功功率和输入功率，实时计算电机能量效率和能源利用效率。按照常规的定义，电机能量效率是指电机旋转做功功率与电机输入功率之比，电机能源利用效率是指在一段时间内，电机旋转做功能量和输入能量之比。

2.电机运行状态的实时判别

一个完整旋转做功过程包含3个典型的电机状态：电机启动、空载、旋转做功。电机主轴功率曲线实质上是电机不同运行状态的功率特性的反映，包括几个典型部分：电机启动阶段，电机空载阶段，电机旋转做功阶段（外圆旋转做功、端面旋转做功等）。因此，如何根据实时功率值准确判别电机是对电机能耗进行监测的关键步骤。

3.电机旋转做功功率的实时估计

4.电机能耗嵌入式系统设计

功率因数计算是根据采集到的电流电压信号过零点来求其相位差，本文设计的嵌入式系统中没有过零检测电路，只能通过采集到的数据进行软件过零检测，计算出相位角。由于采集过来的电流电压信号都是数字信号，很难采集到值为零的那个点，为了克服此缺点，采用近似算法：即比较外前一时刻和后一时刻所采集的旋转功率数值，如果前一时刻的值为负值，后一时刻的值为正值，则这两个时刻采集到的值处于过零点边缘处。功率因数的值为相位差的余弦函数值，为了快速的计算余弦函数值，采用查表法来计算出功率因数。根据相位差来查余弦函数表得到的值即为电机当前时刻工作时的功率因数，其流程如图2所示。

5.监测实验

假设目标设备是TQ2440嵌入式开发板，配备了三星S3C2440ARMCEU，并具有64MB的SDRAM。为了测量电流，核心板上串联了一个很小的定值电阻（5.8欧），通过测量其电压的方式来测量设备电流。本文采用低端电流测量法，以排除高端共模电压的影响，从而避免对设备产生损坏。测量仪器使用EXI1042Q测控平台，并配置NI6221数据采集卡以实现多通道的同步数据采集。核心板电压信号和定值电阻的电压信号连线到接线盒SCB-68中，该接线盒连接到数据采集卡上。采用常用的LabVIEW可视化软件编程环境，详细设计与实现了基于LabVIEW的数据采集程序，通过可视化VI编程生成的程序与各种相关硬件配合，实现信号生成、数据处理、数据采集以及工程控制等各类任务。被测量的目标程序被封装成测量单元，并通过GEIO端口向此数字通道发送状态。该状态用于区别采集到的电流电压数据样本是否为目标程序执行时采到的样本。为了验证测量数据的正确性，使用了HIOKI3334-01交直流单相功率计，按照测量方案对一目标电机进行能耗数据的对比测量。LabVIEW测量的采样频率配置为10000Hz，一次样本读取100个。功率计的接线方法，将电压端输入端子连接到负载侧。在测量开始以后，观察计算出的数据跳变情况。所测得的数据记录如表1所示。

6.结语

针对当前电机能耗实施测量难的现状，本文讨论了嵌入式系统在电机能耗实时监测中的应用。在分析电机能耗三种状态的基础上，给出了电机能耗嵌入式系统的设计思路，及基于LabVIEW的嵌入式能耗监测方案，实现了数据采集程序，并通过能耗对比测量实验验证了其有效性。需要说明的是，本文方法主要适用于目前使用较广泛的三相异步电机，对于其他驱动方式的电机，需要进行更进一步的研究。

参考文献

[1]顾绳谷.电机及拖动基础[M].北京：机械工业出版社， 2000.

[2]陈文智，王总辉.嵌入式系统原理与设计[M].北京：清华大学出版社，2011.

[3]罗钧，刘永锋，吴志.嵌入式实时系统周期任务能耗感知调度[J].重庆大学学报，2010，33（6）：96-100.

[4]唐丽婵，齐亮.基于工业无线网络的电机能耗诊断平台及系统.上海电气集团股份有限公司中央研究院[J].装备机械，2011（3）：32-35.

能耗监测系统篇4

【关键词】：节能发电;在线煤耗;经验;应用。

【 abstract 】 : guangdong province 2011 years throughout the province according to implement the on-line monitoring coal consumption to sort of energy saving power dispatching system, combining with the guangzhou China resources thermal power Co., LTD coal consumption online detection system construction and guangdong province son stood other power plant construction experience, this paper introduces the energy saving power dispatching coal consumption online inspection station system construction experience and son the system in power plant production management application.

【 keywords 】 : energy saving power; Online coal consumption; Experience; application.中图分类号：TM6文献标识码：A文章编号：

0 引言

节能发电调度对加强电力行业节能减排工作,减少煤炭消耗,缓解能源供应压力,保障国家能源安全意义重大, 广州华润热电有限公司做为广东省300MW级火电机组节能发电调度煤耗在线监测系统建设的首批试点单位， 2011年7月开始子站的建设，同年10月验收合格投入运行。笔者参与了广州华润热电有限公司子站建设和省内11家电厂子站验收工作，本文就系统计算模型的选用和系统载电厂日常管理中的应用做简要介绍。

1、主蒸汽流量计算模型的选择问题

为提高经济性，火电厂主蒸汽流量一般不通过流量测量装置获得，而是通过计算的方法获得。在煤耗在线监测系统需要用主蒸汽流量来计算热耗率等经济指标，主蒸汽流量计算精度低会引起热耗率计算值较大的偏差。在项目实施过程中，我们分别利用弗留格尔公式、物质平衡迭代法计算主蒸汽流量、DCS现实修整给水流量推算主蒸汽流量，通过对比分析，我们认为弗留格尔公式本身只是经验公式，存在较大误差，多用于水位三冲量调节系统，用来提供主蒸汽流量的变化的趋势。如果直接使用DCS显示的给水流量进行性能计算，误差也过大，这主要是由于DCS上修正后给水流量其修正公式本身存在缺陷，没有考虑工作温度和压力变化的影响因素，在实际运行温度和流量元件的设计工作温度偏差较大时，会产生较大的计算偏差，只有当实际温度与设计工作温度接近时，计算才能得出相对正确的结果。而根据物质平衡的原理和热量平衡的原理使用迭代法计算各段抽汽流量、给水流量和主蒸汽流量则干扰因素较小，误差较小，是性能计算和分析常用的计算公式，在煤耗在线监测系统计算汽机热耗时使用该方法，我们对该计算模型的正确性做了检验，认为误差较小，满足性能分析和计算要求。

先将DCS修正后的给水流量带入到各高压加热器和除氧器的热量平衡计算公式中，计算出出各段抽汽流量和各加热器疏水流量，然后利用除氧器物质平衡公式计算出给水泵入口给水流量，则通过各高压加热器的最终的给水流量为:

最终给水流量=给水泵前给水流量-#1炉再热器减温水流量-#1炉过热器减温水流量

将计算出的最终给水流量再次代入到各加热器和除氧器热平衡公式中，按照上述计算过程重新计算通过加热器的最终给水流量 ，如此反复5次迭代计算后作为最后的给水流量，最终主蒸汽流量=给水泵前给水流量(迭代5)-再热器减温水流量-锅炉连排流量

除氧器物质平衡计算公式为：

给水泵入口给水流量=四段抽汽流量+机除氧器入口凝结水流量+三段抽汽流量+高中压轴封漏汽至除氧器流量;

除氧器热平衡计算公式为：

四段抽汽流量*除氧器进汽焓=(a*#1机除氧器出水焓-#1机除氧器入口凝结水流量*#1机凝结水进除氧器焓-#3高加疏水焓*#1机#3高加疏水焓-#1机高中压轴封漏汽至除氧器流量*#1机高中压轴封漏汽至除氧器流量h);

为了检验计算模型及结果的准确性，我们以东方汽轮机有限公司所提供的汽轮机热力特性书及山东鲁能软件技术有限公司为华润热电所做锅炉性能试验报告中的原始数据为依据，在煤耗在线监测系统离线试验模块中通过手工录入原始数据的方式做数据对比试验。通过对比分析试验结果，计算结果在允许的偏差范围之内，可以满足数据准确性的要求。在此以#1机组为例展示试验结果对比。

表一：计算模块准确性对比表

煤耗在线系统中汽轮机热耗率是通过手工输入东汽提供的汽轮机热力特性书中4个工况下的设计数据在离线试验中计算得到。通过对比分析热耗率计算数据，可以得出热耗率绝对偏差量最大为9.55J/kWh，相对偏差量最大为0.1197%，引起发电煤耗偏差0.3543g/kWh。对比结果符合工程允许误差范围，满足数据准确性要求，计算模型准确可靠。

2、测点维护和校验对煤耗在线监测系统的正常运行至关重要

实时采集的机组数据的准确性和可靠性对煤耗计算值得准确性至关重要，由于火电厂热力系统庞大且复杂，在线煤耗计算系统需要采集的数据量很大，任何一个测点的传感器故障或参数误测，对计算结果的准确性影响都很大，因此，日常管理中对测点的维护在节能发电调度工作中也是尤其重要。

在广东省节能发电调度煤耗在线监测系统项目实施过程中，笔者有幸参了多家发电企业的子站验收工作，通过对广东省30家发电企业验收发现问题统计，共发生179条有关测量点的问题，简单的做了统计归类，81%的问题为测点计量不准确、其余19%为测点缺失，测点测量数值不准确，影响了经济指标计算的准确性，同时也影响机组在节能发电调度的排序，对发电企业电力营销有很大影响。

3、机组热力试验模块功能在性能分析中应用热力试验工作是电厂生产、节能管理的重要组成部分。通过开展热力试验工作，可以为设备检修提供指导，可以为节能技术改造提供依据，可以及时发现设备存在的隐患或缺陷，也可以发现设备或运行方式存在的节能潜力，可以说热力试验是电厂技术管理的重要工具，是技术管理的“医生”。但热力试验工作是一个即耗时又耗人力的工作，在热力试验人员少机组多的情况下，开展此项工作困难较大。但煤耗在线监测系统在线热力试验功能的开发应用，成功的解决了这一问题，不仅可以减少人力，还可以随时或提取数据库中的数据进行试验分析，使热力试验工作变得实时、简单、快捷，具有很大的优越性。

下面是利用系统热力试验功能应用案例。实例：

表二：试运行实际运行数据如下：

以上各项数据均出自煤耗在线系统离线试验模块，离线试验选取稳定工况1小时（含以上）原始测点历史数据算术平均值作为输入值，试验计算输出结果真实可信，在测点测量精度符合要求的情况下能反映当前机组运行煤耗真实水平。

4结束语

目前，广州华润热电有线公司煤耗在线监测子站系统投入运行已经接近半年，系统运行稳定，所采集的数据完整、计算准确，为广州华润热电有限公司生产管理提供了一个可靠平台。

参考文献

1.《广州华润热电有限公司节能评估项目#1锅炉性能试验报告》（2011.3）；

能耗监测系统篇5

（一）总体思路。在建立健全能耗统计指标体系的基础上，通过对各项能耗指标的数据质量实施全面监测，评估各地、各重点企业能

耗数据质量，客观、公正、科学地评价节能降耗工作进展，全面、真实地反映省、市、县（市、区）以及重点耗能企业的节能降耗进展情况和取得的成效。

（二）工作要求。在加强能耗各项指标统计的同时，对能耗指标的数据质量进行监测，确保各项能耗指标的真实、准确。深入研究能耗指标与有关经济指标的关系，科学设置监测指标体系。制订科学、统一的能耗指标与GDP核算方案，从核算基础、核算方法、工作机制等方面对单位GDP能耗及其他监测指标的核算进行严格规范，不断完善主要监测指标核算的体制和机制。制定严格的数据质量评估办法，切实保障数据质量。节能降耗指标及其数据质量分别由上一级统计部门认定并实施监测。年耗能5000吨以上重点耗能企业主要由省统计局和省经贸委负责监测，各市、县（市、区）政府也要对本地区重点耗能企业进行监测。从20*年起，各市、县（市、区）统计局按省、市统一要求建立季度、年度能源消费总量和单位GDP能耗核算制度，进一步完善能反映各地特点的能耗数据质量评估办法。

二、监测的主要内容

（一）对全省及各市、县（市、区）节能降耗进展情况的监测。

监测指标：单位GDP能耗、单位工业增加值能耗、单位GDP电耗、单位工业增加值电耗及上述指标降低率；单位产品能耗，重点耗能产品产量及其增长速度；主要耗能行业产值及其增长速度等。

（二）对主要耗能行业节能降耗进展情况的监测。

主要耗能行业包括：钢铁、有色、建材、石油、化工、化纤、电力、造纸、纺织等。

监测指标：单位增加值能耗，单位产品能耗。

（三）对重点耗能企业的监测。

重点耗能企业：省级为年耗能5000吨标准煤以上的企业，各市、县（市、区）根据当地情况自行确定。

监测指标：单位产品能耗，能源加工转换效率，节能降耗投资等。

（四）对资源循环利用状况和“十一五”期间十大重点节能工程建设情况的监测。

监测指标：资源循环利用指标，十大重点节能工程的节能量。

三、监测的主要方式

（一）按年度编写全省能源利用状况白皮书并召开新闻会，向社会公布全年能源利用状况。

（二）按季度全省及各市、县（市、区）节能降耗情况公报。

（三）建立重点耗能企业能源消耗状况内部通报制度，按月向省政府及相关部门通报重点耗能企业节能降耗情况。

（四）组织开展对各市、县（市、区）能源统计工作的督查和对重点企业能耗统计数据质量的稽查。

（五）按季度召开

省级有关部门联席会议，交流和通报各部门节能降耗有关情况。

（六）按季度召开全省统计系统内能源数据质量联审评估会议，对节能降耗主要指标进行评估监测。

（七）各市、县（市、区）也要相应开展节能降耗情况监测。

四、对单位GDP能耗及其降低率数据质量的监测

GDP和主要能耗数据实行下管一级。每季度全省统一组织核算、评估各市GDP数据和主要能耗数据。各市统计局按省统计局有关文件精神，统一组织核算、评估所辖各县（市、区）GDP数据和主要能耗数据。各地数据使用前必须经上级统计局核准，未经核准一律不得对外使用，以确保省、市、县三级数据的基本衔接和横向可比。

（一）对GDP数据质量的监测。

第一组：地区GDP总量的逆向指标，用于检验GDP总量是否正常。

1.地区财政收入占GDP的比重。

2.地区各项税收占第二和第三产业增加值之和的比重。

3.地区城乡居民储蓄存款增加额占GDP的比重。

第二组：与地区GDP增长速度相关的指标，用于检验现价GDP增长速度是否正常。

1.地区各项税收增长速度。

2.地区各项贷款增长速度。

3.地区城镇居民家庭人均可支配收入增长速度。

4.地区农村居民家庭人均纯收入增长速度。

第三组：与地区第三产业增加值相关的指标，用于检验第三产业增加值是否正常。

1.地区第三产业税收占全部税收的比重。

2.地区第三产业税收收入增长速度。

（二）对能源消费总量数据质量的监测。

1.电力消费占终端能源消费的比重，用以监测终端能源消费量是否正常。

2.规模以上工业能源消费占地区能源消费总量的比重，用以监测地区能源消费总量是否正常。

3.三次产业、各行业能源消费的比重，用以监测地区各产业、行业能源消费总量是否正常。

4.火力发电、供热、煤炭洗选、煤制品加工、炼油、炼焦、制气等加工转换效率，用以监测涉及计算各种能源消费量的相关系数是否正常。

5.对各产业、行业能源消费增长速度与工业增加值增长速度进行比较，结合节能技术运用情况，用以监测各产业、行业能源消费与行业增长是否相衔接。

6.主要产品产量、单位产品能耗，用以监测重点耗能产品能源消费情况。

能耗监测系统篇6

关键词：无线传感器网络；设施农业；监测；低功耗

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：16727800（2013）003008202

0 引言

近年来我国以大棚和温室为主体的设施农业正在迅速发展，但与国外相比，我国的设施农业普遍存在科技含量低、生产水平和效益低下等缺点，因此，迫切需要提高我国设施农业的整体水平。信息技术在农业领域中的应用是提高设施农业科技水平的重要环节。我国作为一个农业大国，农业分布呈“小而散”的特点，存在很多小型化的温室生产模式。因此，研制成本低廉、操作简单、可靠性高的设施农业环境监测控制系统是我国现代化设施农业的一个关键。

目前，传统的农业领域自动监测方法通常是通过有线方式将传感器采集的信号传到监测中心。由于农业生产环境分布范围广、地形复杂、环境温度变化大、空气潮湿等因素的影响，极易导致信号传输电缆的老化，从而降低监测系统的可靠性。随着无线通信技术的日趋多元化结合，ZigBee 作为一种近距离、低功耗、低传输速率、低成本、高可靠性的无线通信技术，特别适用于现代设施农业的无线环境数据采集与监测。

1 系统结构

结合设施农业环境监测应用需求，本文构建的基于Zigbee传感器网络的农业环境监测系统的结构如图1所示。

该系统整个监测网络由传感器节点、路由节点、协调器节点和监测平台四部分组成。监测平台是系统的管理中心和数据汇聚中心，协调器节点负责协调和管理网络通信，初始化和启动整个网络后控制路由节点的数据传输。传感器节点位于最前端，用于采集农业环境物理量信息，并通过网络把数据传输至路由节点；路由节点再将收到的各种数据传送给协调器节点。

2 监测传感器节点设计

2.1 节点硬件设计

传感器节点的主要功能是负责采集设施农业生产环境监测区温湿度、光照强度、土壤pH值等物理量信息，并将采集的数据传输给路由节点。整个传感器节点系由传感器模块、处理器模块、无线射频模块、电源管理模块等四部分组成。监测传感器节点结构框图如图2所示。

传感器节点各硬件模块功能简介如下：

（1）传感器模块。该模块主要集成了各种传感器，对温度、湿度、光照强度、土壤PH值等物理量进行采集，由 AD 转换器将模拟电信号转换成数字信号。其中温湿度传感器采用的是数字温湿度传感器DHT21，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器；本方案中选择TSL2561作为光强度传感器，它具备高速、低功耗、宽量程、可编程且可以根据用户灵活配置等优势；CO2浓度传感器采用超低功耗红外二氧化碳传感器COZIR-A，其他传感器接口已经留出，方便以后进行扩展。

（2）处理器模块。该模块负责控制整个传感器节点的操作、数据的存储和处理，是传感器节点的核心。在农业环境监测系统中根据低功耗和处理能力的需要，本系统采用TI公司生产的16位超低功耗单片机MSP430F149。它具有RISC CPU内核，内部集成了12Bit模数转换器、内部温度传感器、16位定时器A和定时器B、串行异步通信端口UART0和UART1（软件可选择UART/SPI模式）、硬件乘法器，多达48位的通用IO端口、60kB的FLASH程序空间和2kB的数据空间等诸多外设，可直接用JTAG仿真调试。MSP430F149具有多种模式可选，在设施农业环境监测系统中，可根据不同的需要，切换模式以降低系统功耗。

（3）无线射频模块。无线射频模块主要是控制信息的无线收发。无线通信模块消耗了整个传感器节点的绝大部分能量，故选择低功耗、高性能的射频模块是整个系统的关键之一。基于现代设施农业环境监测的实际情况，本系统无线射频模块采用CC2430无线射频芯片。无线射频模块采用TICHIPCON公司的CC2430芯片。CC2430内部集成了RF收发模块，利用2.4GHz公共频率，应用于监视、控制网络时具有低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远等优势；该芯片性能稳定，具有良好的无线接收灵敏度和强大的抗干扰能力；在休眠模式时仅0.9μA的流耗，外部的中断或RTC能唤醒系统；CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，正常工作时需要的外部元器件极少，与主控制器接口简单，特别适合低功耗的无线传感器网络的应用。

（4）电源管理模块。电源管理模块为系统其它各模块提供持续、稳定的能量供应，由于此监测终端为户外不间断工作，为降低功耗，电源管理模块加入低功耗的管理和控制，通过软件机制实现多种工作模式（包含正常模式和休眠模式），当节点不工作时系统即进入休眠模式。考虑到系统将长期使用，可以通过外接电源或外接蓄电池和太阳能电池板以保证系统的持续供电。

2.2 节点软件设计

基于环境监测系统长时间工作的需要，传感器节点软件系统设计的关键是在保证能有效实现必要功能的前提下最大限度地减小节点的能耗。无线传感器网络中监测节点的能耗主要集中在通信能耗和传感器模块的能耗，而通信能耗要远大于传感器模块能耗。因此，节点电源打开后，完成ZigBee模块和传感器模块的初始化，建立通信链路后，设置唤醒时钟并进入休眠模式。节点软件设计程序流程如图3 所示。

3 网络拓扑结构

一般设施农业监测的规模和范围不大，因此本系统的网络拓扑选择简单的星型网络结构，通过对多个监测节点发送的数据进行分析可以判断环境监测区域的状态。系统启动后，根据网络协议组建网络，为节点分配地址。当监控平台查询数据时，系统根据地址分配执行数据采集。

4 结语

将无线传感器网络应用于现代设施农业环境信息检测具有传统农业监测方式无法比拟的优势。本文提出了基于ZigBee传感器网络的设施农业环境信息实时监测系统的设计方案。介绍了系统的总体结构和传感器节点的硬件及软件系统设计。本文提出的这一无线传感器监测系统，具有低成本、低功耗、可靠性强等特点，为现代设施农业生产环境信息监测提供了一种有效的解决方案。

参考文献：

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＼[2＼] 郭文强，张玉杰，侯勇严.无线传感器网络在环境监测系统中的设计与应用＼[J＼].陕西科技大学学报：自然科学版，2012（6）.

＼[3＼] 周秀辉.无线传感器网络技术及在环境检测中的应用研究＼[D＼].成都： 电子科技大学，2006.

＼[4＼] 魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例＼[M＼].北京：北京航空航天大学出版社，2002.

＼[5＼] 徐志国.基于无线传感器网络的噪声监测系统的设计＼[J＼].皖西学院学报，2009（6）.

＼[6＼] 常超，鲜晓东，胡颖.基于WSN 的精准农业远程环境监测系统设计＼[J＼].传感技术学报，2011（6）.

能耗监测系统篇7

一、总体思路和工作要求

（一）总体思路。在建立健全能耗统计指标体系的基础上，通过对各项能耗指标的数据质量实施全面监测，评估各县、各重点企业能耗数据质量，客观、公正、科学地评价节能降耗工作进展，全面、真实地反映全市、各县市区以及重点耗能企业的节能降耗进展情况和取得的成效。

（二）工作要求。在加强能耗各项指标统计的同时，对能耗指标的数据质量进行监测，确保各项能耗指标的真实、准确。要深入研究能耗指标与有关经济指标的关系，科学设置监测指标体系。要抓紧制订科学、统一的能耗指标与GDP核算方案，从核算基础、核算方法、工作机制等方面对单位GDP能耗及其他监测指标的核算进行严格规范，不断完善主要监测指标核算的体制和机制。各县、各重点企业要结合实际，制订严格的数据质量评估办法，切实保障数据质量。节能降耗指标及其数据质量分别由上一级统计部门认定并实施监测。全市在省级监测的200家重点耗能企业外再确定一定数量的企业一并监测，各县人民政府也要对本县的重点耗能企业进行监测。要进一步研究建立统一、科学的季度、年度能源消费总量和单位GDP能耗核算制度，制订反映本身工作特点的能耗数据质量评估办法。

二、节能降耗进展情况监测

（一）对全市以及各县市区节能降耗进展情况的监测工作由市统计局组织实施

监测指标：单位GDP能耗、单位工业增加值能耗、单位GDP电耗及其降低率；主要产品、重点产品的单位产品能耗，重点耗能产品产量及其增长速度；重点耗能行业产值及其增长速度等。

（二）对主要耗能行业节能降耗进展情况的监测

主要耗能行业包括：煤炭、钢铁、有色、建材、石油、化工、火力发电、造纸、纺织等。

监测指标：单位产品能耗，单位增加值能耗。

（三）对重点耗能企业的监测

省级重点耗能企业为年综合能耗1万吨标准煤以上的企业；市级重点耗能企业为年综合能耗0.8万吨标准煤以上的企业；县级重点耗能企业为年综合能耗0.5万吨标准煤以上的企业。

监测指标：单位产品能耗，能源加工转换效率，节能降耗投资等。

（四）对资源循环利用状况和期间十大重点节能工程的建设情况的监测

监测指标：资源循环利用指标；重点节能工程的实施及节能效果。

三、对县市区单位GDP能耗及其降低率数据质量的监测

（一）对GDP的监测

第一组：GDP总量的逆向指标，用于检验GDP总量是否正常。

1.财政收入占GDP的比重。

2.各项税收占第二和第三产业增加值之和的比重。

3.城乡居民储蓄存款增加额占GDP的比重。

第二组：与GDP增长速度相关的指标，用于检验现价GDP增长速度是否正常。

1.各项税收增长速度。

2.各项贷款增长速度。

3.城镇居民家庭人均可支配收入增长速度。

4.农村居民家庭人均纯收入增长速度。

第三组：与第三产业增加值相关的指标，用于检验第三产业增加值是否正常。

1.第三产业税收占全部税收的比重。

2.第三产业税收收入增长速度。

（二）对能源消费总量的监测

1.电力消费占终端能源消费的比重，用以监测终端能源消费量是否正常。

2.规模以上工业能源消费占地区能源消费总量的比重，用以监测地区能源消费总量是否正常。

3.火力发电、供热、煤炭洗选、煤制品加工、炼油、炼焦、制气等加工转换效率，用以监测涉及计算各种能源消费量的相关系数是否正常。

能耗监测系统篇8

【关键词】能耗；高速路网；能耗监管；节能减排；初步设计

1.引言

高速路网能耗监管系统是面向省级高速路网各路段主管部门填报、审核能耗数据，查询、汇总分析本省高速路网各路段能源利用状况以及引导开展节能减排工作的综合节能信息化管理平台。

系统建设目标是建立高速路网能源利用状况信息库，立足能源管理工作的总体需求，有效整合各路段的节能管理工作的需要，为更好的落实关于节能减排工作的总体目标提供基础数据支撑，为高速路网管理单位制定节能减排政策等方面提供辅助支撑，同时指导和辅助各路段公司开展节约化生产，最终建立省级高速公路节能减排工作的“管、控、监、预”一体化体系。

2.整体设计原则

2.1 设计原则

鉴于目前国内外能耗实时监测管理系统的技术及管理水平，我们对高速路网能耗实时监测管理系统提出如下的设计原则：

技术上采用了先进、成熟、实用的技术，以确保系统经得起时代的考验；管理上采用科学合理的各级机构集中统一管理，以确保监测管理技术发挥最高的效用；

发展上以安全为核心，在系统的开放性、可括性、兼容性、灵活性上大胆创新，确保系统具有前瞻性，对未来的业务调整、功能扩充、业务量增加有所预见并留有空间，可进行系统的平行扩展，实现保护现有投资，满足系统不断建设的需要，为系统长期稳定地运行提供充分保障，满足平台未来发展的需求。

2.2 设计内容

高速路网能耗监测管理系统是通过信息化技术，采集收集各路段公司的相关能源数据，通过对采集收集的数据进行汇总分析，及时掌握全省路网能源消费总体状况，为下一步节能工作的开展提供及时、动态、准确的数据支撑。开展重点能耗调研诊断工作，丰富节能改造和节能设计方案、策略库，并结合节能策略库为节能改造和节能运行管理提供科学有效的整体解决方案。

3.系统架构

3.1 系统的应用对象

省级高速公路的运营职能机构一般采用三级管理方式，一般包括：

联网营运管理中心、路段中心、收费站三级。

本系统也以此为依据，把本系统的应用对象划分为如下三级职能机构：

(1)路网管理单位节能管理部门

(2)各路段公司能源管理部门

(3)各收费站、服务区

其中收费站服务区负责基础数据上报及采集，对其上级机构，也即各路段公司能源管理部门负责，而路段公司能源管理机构不仅负责对本路段能耗进行监管，还需要对上级管理单位，也即路网管管理端为的节能主管部门负责。

3.2 系统应用架构

系统在设计上充分考虑了各级节能主管部门的应用，可满足路公司、收费站服务区用户对所辖区域能源利用状况报告数据的采集、汇总和分析。各级职能机构层层把关，确保相关数据准确、无误、及时的向上级机构上报，而上级机构也需要及时对数据进行审核分析，为能耗管理提供及时准确的统计分析数据，以完成能源消耗统计管理分析指导工作

4.系统平台规划

高速路网能耗监控平台，包括路网管理单位能耗监控平台、各路段公司统计监管端、各路段收费站服务区直报点。

4.1 收费站服务区上报平台

收费站服务区直报系统主要进行数据上报、网上信息查询和内部管理使用。为提高投资效益和系统的综合性能，直报系统不仅提供了系统运行所需支持模块，也同时兼顾各收费站服务区内部的管理需求，增加内部能源等管理功能，使系统数据采集、管理和使用与收费站服务区内部的日常管理工作相一致和统一起来，避免多重投入、重复建设问题，以得到各用能单位的欢迎与更大限度的支持。

4.2 各路段能耗监测平台

各路段能耗监测平台是为本路段所辖收费站服务区提供服务，负责上报数据审核，并进行汇总和分类整理，保证数据库信息的完整、准确，进行系统维护等。

4.3 省路网监测管理平台

省路网监测管理系统是能耗监测系统的主体，对外以网站的方式向有关人员提供信息和服务；对内为各路段公司提供相关的咨询和信息服务，并通过对全路网能耗数据统计分析，为各路段公司，路网管理公司提供数据的查询统计分析、预测预警和报表生成等功能；

4.3.1 总体功能模块规划

根据系统的规划要求，软件系统的总体功能结构包括能耗管理分析系统、能耗识别评价系统、决策服务咨询系统、能耗预测预警系统及门户系统，具体见图1。

4.3.2 监测管理模块详细功能说明

(1)能耗管理分析系统

本模块包括能耗数据采集上报系统及能耗数据分析及报表生成系统，其中能耗数据采集上报系统主要针对收费站及服务区一级，分为报表填报、报表查询、网上查询和系统管理；对路段中心分为报表查询、网上查询、系统管理、数据审核等功能。而能耗数据分析及报表生成系统则主要是路网中心级处理，包括对终端上报采集的能耗数据进行汇总、汇总分析、并生成统计分析报表。

(2)能耗识别评价系统

利用各路段能耗数据库，对路段公司的用能情况进行分析，包括能源利用效率，用能设备的运行效率，产生动态的数据曲线和数据分析报表，可以使工作人员在监控系统屏幕前随时监控所有路公司的用能情况。具体主要包括能耗对比分析系统、能耗异常分析系统、能耗统计分析系统。其中能耗对比分析系统，主要是通过对能耗数据的统计分析，采用横向纵向对比模式，生成月度、年度能耗对比分析报表，供领导决策处理；能耗异常分析系统主要通过对能耗数据的统计分析，以及与标准能耗数据对比分析，对异常能耗数据生成统计分析报表；能耗统计分析系统主要通过对能耗数据的统计分析，生成日、月、年能耗统计分析报表、收费站服务区能耗分析报表。

(3)决策服务咨询系统

本系统主要包括能耗状况分析报告系统和专家库管理系统。其中能耗状况分析报告系统主要通过对重点用能单位能源消耗情况进行采集、上报、汇总、分析、预测、预警，并生成动态的数据图例和报表，可以为政府提供直观、简明、快捷的数据信息查询和决策支持服务。而专家库管理系统则主要利用组建的节能数据仓库建立高度自动化、智能化专家咨询系统，对各路段的能耗进行合理、科学的咨询和指导，为路段管理单位提供及时、正确、可行、有效的节能咨询服务。

(4)能耗预测预警系统

本系统主要包括能耗预测分析系统和能耗预警系统，其中能耗预测分析系统可实现主要能耗指标预测分析，企业主要消耗能源储备预警，企业节能目标完成情况预警，企业主要能耗指标同比上升预警功能。而能耗预警系统则通过系统的实时监控功能，发现系统中超标或异常的数据，产生报警信息，通过短信、EMAIL、提示等方式报警信息。通过报警规则管理功能添加维护报警规则和预警周期。

5.结束语

能耗监测管理系统的建设将大力推动高速路网节能减排的执行效率，并对能源使用状况提供及时准确的数据及依据。通过对各路段管理单位实时能耗数据监测，便于路网管理中心实施监管职能，为各级结构提供准确实时的数据支持，响应节能减排的号召，促进经济的可持续发展，为高速公路的科学、高效、节能运营提供科学、有效的管理依据和指导思想。

参考文献

[1]史兆宪,赵旭东.能源与节能管理基础(上)[M].中国标准出版,2010(07).

[2]普雷斯曼,郑人杰,马素霞等.软件工程:实践者的研究方法[M].机械工业出版社,2011(05).

[3]刘雨江.我国公路管理中存在问题的原因及对策研究[J].成功(教育),2011(11).

能耗监测系统篇9

关键词：漏缆；监测；参数

中图分类号：TP 文献标识码：A

1 系统需要实现的监测目标

漏缆监测系统主要是通过对既有的光纤直放站系统进行改造，实现对漏缆的监测。通过设置监测数据的变化阈实现对漏缆运用质量的实时监测报告，系统主要具备以下功能：

1.1 能对漏缆的特性参数进行实时的监控。

1.2 当漏缆特性参数数值超出变化阈时，系统会自动发出报警提示。

1.3 监测数据能通过既有直放站网管系统实时上传到网管中心。

1.4 各类参数门限值和告警门限值可设置。

1.5 具备实时数据曲线分析功能。

1.6 测试数据可保存、可导出。

2 系统的工作原理

系统的简单工作原理就是利用光纤直放站漏缆采取邻站末端相连的连接特点，在两个相连的直放站系统间分别加装测试信号发射和接收模块，通过分析接收到的测试信号电平来实时判断漏缆的性能参数。对于在隧道两端的漏缆，可以采取漏缆末端加装测试信号发射模块或者采取驻波比检测法来实现对漏缆的实时监测。具体两种漏缆监控系统分别由以下两种方法实现：

2.1 设备内置漏缆监控模块

内置漏缆检测模块直接安装在既有直放站系统内，工作电压采取和既有系统统一的电压，系统采取模块化设计。监测信息统一汇接到现有的管理网络中。模块包含一个导频发射机和一个导频接收机。为了实现多段检测同一模块内的发射机和接收机采用不同的频率，两成对的收发模块采用相同的工作频率。发射模块的监测导频信号通过耦合器工作信号合并后经功分器发射到漏缆上，在漏缆的另一端的邻站远端机的导频接收机接收监测导频信号，通过测量取得通过漏缆衰减后的电平。在系统中设置相应的告警门限，当接收的监测导频电平下降到一个设置的允许数值时上报告警信息。其原理见图1。

2.2 设备外置漏缆监控模块

外置漏缆监测模块用于对只有一端接有远端机的漏缆进行监测，该设备包含导频发射及接收模块，被安装于与远端机同侧。通过远端机提供电源并通过远端机已有网管通道上传漏缆监测及告警数据，实现对漏缆的实时监测功能。通过导频发射模块发射预先已设定频点的导频信号，同时使用导频接收模块接收漏缆中反射回的导频的信号，通过特定算法对漏缆相关性能进行监测。当接收的反射导频信号电平上升到一个设置的极限数值时告警被触发。原理见图2。

3 发射频率的选取和接收门限的测算

系统监测信号的选取和系统门限值的设置是否合理是系统检测和报警功能能否发挥作用的关键所在。为了能很好的实现监测功能，监测信号频率要选取贴近漏缆传输的有效工作频带，且不对现有系统的工作频带造成干扰。门限电平的选取要充分考虑各类线缆材质的正常损耗，即能在线缆出现异常损耗时及时告警，又不会因为过敏误动而产生假告警。

3.1 检测信号频率的选择

铁路GSM-R系统使用的频率为885-889MHz和930-934MHz，根据漏缆传输特性，兼顾与既有系统频率的统一，同时适当考虑频道的间隔，检测信号的频率采用868-870MHz，在该频段内设置电缆监控器频率频道号为ch1～ch79， ch1 = 868.000 MHz，各频道间隔 = 25 kHz，多频道的设置有利于减少实际测试中相邻区段间的干扰，也有利于该技术在较大的光纤直放站系统中的运用。

3.2 告警门限的设置

按设计原理可得接收端接收电平公式如下：

接收电平=发射电平-漏缆损耗-跳线损耗-接头损耗

一般馈线及器件衰耗：（1）漏缆百米损耗大约为2.3dB。（2）1/2馈线百米损耗大约为6.9dB。（3）7/8馈线百米损耗大约为3.5dB。（4）13/8馈线百米损耗大约为2.4dB。（5）功分器衰减大约为3dB。（6）耦合器衰减大约为1dB。（7）每个接头一般损耗为0.1dB（以上参数因各厂家产品不同而不尽相同，测算时应以具体厂家标准为准）。

根据现有光纤直放站的发射功率，选取检测信号发射端功率电平为 -15dBm，由此可算出一段1公里长的漏缆的告警门限：

总的损耗=20*6.9%+1000*2.3%+20*6.9%=25.76dB

因为发射功率为-15 dBm，所以正常接收功率电平为-15-25.76=-40.76 dBm，监控门限应留有5 dBm余量，这样门限就设置为-45.76 dBm

4 管理系统组成

网络管理系统如图3主要通过现有的直放站网管系统增加漏缆监测部分软件模块，各分监测单元将监测数据发送给远端机的处理模块，处理模块通过光纤传送给近端机，近端机通过现有的网络系统直接传送给网管中心处理。网管中心的各类控制信号按照反向的业务流程传送到各远端机的监测模块。

5 系统的主要特点

5.1 该系统实现了对隧道内漏缆的实时监测，减少了现场的维护和测试工作量，克服了客专铁路安全管理的客观条件对维护工作的限制。

5.2 系统监测的数据贴近在用系统的真实值，系统可按曲线分析系统的数据变化量。

5.3 系统改造的投入较小，施工相对简单，无需另加电源等附属设备，适合大面积推广。

5.4 系统的检测原理具有通用性，适用于其他直放站系统（如铁路450M无线通信系统）的漏缆监测。

5.5 合理门限值的设置实现了系统及时告警，为各类故障的处理提供出准确的信息。

6 系统的应用

通过大量的测试和实验，目前该系统已经在合武客专铁路大别山隧道群全面应用，系统自开通使用以来发现漏缆性能下降事件2件，取得了良好的运用实效。该系统通过对现有GSM-R直放站系统的改造实现了对漏缆的实时监控，为确保高速铁路的通信安全发挥了应有的作用。

参考文献

能耗监测系统篇10

关键词：大型公共建筑；能源管理系统；建筑节能管理体系

Abstract: this paper in the full analysis building energy management system, and on the basis of large-scale public buildings in combination with unit building area of high energy consumption, energy saving potential characteristics and energy-saving management requirements, put forward in large-scale public buildings set up energy management system in the proposal, used to master the energy utilization and energy use of scientific management, and finally reach the goal of saving energy. And explains the energy management systems design goal, function, design elements and structure, can be used to guide large-scale public buildings energy management system.

Keywords: large-scale public buildings; Energy management system; Building energy efficiency management system

中图分类号： TU201.5文献标识码：A文章编号：

一、引言

随着我国经济和社会的快速发展，大型公共建筑经常被作为一个城市现代化的象征，兴建大型公共建筑既促进了经济社会发展，又增强了为城市居民生产生活服务的功能。新建建筑中大型公共建筑的比例呈增长趋势。大型公共建筑一般指单体建筑面积2万平方米以上的办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑以及交通枢纽等公共建筑。由于此类建筑结构和用途的特殊性，且往往片面追求外形，用能系统复杂、运行工况变化大、影响能耗因素多，再加上再设计、施工、使用和运行维护等环节的粗放式管理等不利因素的影响，使得当前的一些大型公共建筑往往是耗能的大户。主要问题表现在以下几个方面：

（1）目前，我国大型公共建筑能耗高、能效低问题突出。根据清华大学与建设部的2007 年研究抽样调查，大型公共建筑面积占城镇建筑总面积的比例为4％，但消耗的电量却占22％[1]。据测算，我国大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300kWh，是普通居民住宅的10～20倍，其节能潜力亟待挖掘。

（2）超过70%的大型公共建筑没有专职的节能管理人员，大多数大型公共建筑业主的用能设备管理仅仅是从安全使用的角度考虑，缺乏系统的能源管理制度和手段，不能及时掌握能源的整体消耗情况，对主要用能设备的运行情况和节能状况未能及时把握及管理。因此，建立建筑能源管理体系，依靠先进的节能管理手段来实现大型公共建筑的节能运行，约束使用者的使用习惯和提升物业管理的运行管理水平，提高运行管理效率是目前亟待解决的问题。

（3）多能源系统与复杂负荷的结合体。在能源危机的今天，可再生能源的利用越来越普遍，大型公共建筑的这一现象尤为明显。大型公共建筑可能设置多种能源，如常规电制冷、三联供、地源热泵、冰蓄冷、蒸汽供热、太阳能、风能等。这么多能源在楼宇中综合使用所带来的多能源的协调优化、负荷预测与优化控制等问题将逐步凸显。

（4）缺乏有效的能源管理手段。大型公共建筑往往同时伴随着供能系统众多、用能系统复杂、位置分散、用能信息量庞大等特点，常规的、针对设备或能耗的管理系统（如BA系统、能耗监测系统）一般只注重对设备自身管理或对能耗的计量监测，缺乏对整个能源的系统管理。因此，为保证整个建筑的能源的优化运行必须建立具有有效的监视控制、完善的通信系统、科学的分析诊断、合理的优化管控的建筑能源管理系统，同时结合建立的能源管理体系，实现大型公共建筑能耗的有效管理。

由上可知，我国大型公共建筑单位建筑面积能耗高，节能潜力巨大。其节能改造工作成为了一个系统的复杂工程。结合“十二五”期间我国大型公共建筑能耗降低15%的节能目标，这就需要针对大型建筑的使用特点，建立建筑能源管理系统，科学地进行能耗监测、分析诊断、优化管理与控制，提高大型公共建筑能源利用的经济与社会效益。本文将在充分研究分析建筑能源管理系统的基础上，结合大型公共建筑的特点及需求，提出大型公共建筑能源管理系统的设计目标、功能以及架构，用于指导大型公共建筑能源管理系统的建设。

2、建筑能源管理系统

建筑能源管理系统是指对建筑物或者建筑群内的变配电系统、照明系统、电梯系统、空调系统、供热系统、给排水系统等能源使用状况实行集中监视、分析管理和分散控制的软硬件系统。目前所提的建筑能源管理系统主要分为三类：