#头条创作挑战赛#

摘要：针对校园电力监控的现状，设计了一种基于物联网架构的校园电力监控系统。 介绍了校园电能监控系统各功能模块的结构，给出了后台工程管理模块的设计，即基于后台工程管理，通过设备建模和组织对整个电能监控系统进行管理造型。 系统支持远程访问多种终端设备，在软件设计和电源监控管理方面具有一定的先进性。

关键词：物联网架构：电源监控； 设备建模

0 前言

目前，大部分高校只能通过自动抄表系统查询整个校园的用电量，无法实时监控每栋楼、每个房间的用电量，不能满足节能型发展的要求。校园。 因此，有必要在校园内应用电力监控系统，科学管理校园各个区域和建筑物的用电情况。 目前常见的电能监测方式有两种：传统的手持式抄表机，功能单一，携带方便，不能连续监测，计量劳动强度大。 大多不具备全面的测量、分析、判断功能； 远程监测系统采用GPRS、GPRS等无线通讯方式，利用网络对现场数据进行连续在线监测，但测量结果显示不够直观，不具备报警和自动诊断等功能.

自从物联网概念提出以来，物联网技术在能耗监控系统中得到了广泛的应用。 本文结合物联网技术，针对校园电力监控的现状，提出了一种基于物联网三层架构的校园电力监控系统。 系统感知层的电量采集端采集用电设备的电量参数； 公司智能数据网关完成R$485总线协议与以太网协议之间的协议转换，通过校园网将数据上传至应用层； 应用层监控中心完成数据的存储、分析和处理，并为客户端提供Web服务。 系统设计融合了工程化和模块化的设计思想。 设备建模方法在后台完成，实现对检测设备的管理，通过组织建模的方法完成设备组织关系的管理，满足系统多维度的需求设备精细化管理。 同时，后台利用设备模板和组织模板的扩展功能属性和复用属性，实现后台数据的智能存储。 科学工程后台管理是整个系统的核心，是稳定、极速、人性化前台的根本保障。

一、系统架构设计

完善的电能监控系统可以对电力系统中的各种参数进行监控和远程发布。 本文设计的监控系统基于物联网架构主要分为三层：感知层、传输层和应用层。 网络拓扑如图1所示

图 1 系统网络拓扑

感知层电能采集端的作用是采集原始电压、电流信号，并将其转换为数字信号，完成电能参数数据的采集，并通过RS485总线将数据上传至智能网关。 本设计所设计的电能采集终端可支持多种电表，如三相四线电子式有功电能表、单相远传费控智能电表、智能电网多功能电表等。系统中的功能都是基于具体的表计，如：电流电压趋势分析，对应的表计必须有电流电压参数进行采集； 功率趋势分析还需要能够提供功率变量的仪表。

传输层的作用是从感知层接入和传输信息，并通过校园网传输到应用层。 智能数据网关通过RS485总线接收数据，完成RS485总线协议与以太网协议之间的转换，对终端仪表上传的实时数据进行本地分析，并将数据压缩打包到应用层通过校园网。 网关根据系统策略划分全点数据上报、异常数据上报及修复、网关下线处理等。同时，网关还可以实现数据的短期存储。 当网关与服务器断开连接时，电表上报的数据会暂时保存在网关中。 ，当连接正常时，会上报数据。

应用层监控中心由平台服务器、数据库服务器和客户端组成。 监控中心采用以太网通讯协议接收智能数据网关采集的数据包，并将数据包存储在数据库服务器中。 应用服务层采用B/S开发架构，平台服务器完成与智能数据网关的通信、数据采集、数据分析、数据存储，为客户端提供Web服务。 数据库服务器提供数据的可靠存储和查询等任务。 客户端是为了方便用户完成网页浏览。 该系统支持电脑、平板电脑、智能手机等多种客户端设备，让用户随时监控校园内的用电量情况。 同时，平台服务器还可以将数据存储在云端，提供云端服务，方便用户远程访问。

2.系统功能模块组成

本设计的功能模块分为三部分：数据采集与存储模块、前台显示模块和后台工程管理模块。 系统功能模块图如图2所示。后台项目管理模块支持前台对整个电能计量监控系统的显示和管理。

图2 系统功能模块图

2.1 数据采集与存储模块

数据采集​​模块完成与智能数据网关的通信、数据采集、分析和存储，采用自动和手动相结合的采集方式，并为通信过程提供完善的日志管理、事件管理和故障检测机制。 数据存储模块将上报的数据按项目分类存储。 平台服务器根据存储策略将数据存储到本地数据库服务器和远程（云存储）数据中心。 客户端向平台服务器发送请求信息，平台服务器与数据库服务器交互后将处理结果返回给客户端。

2.2 前置显示模块

前置显示模块设计用于实时数据显示、用电明细、用电统计、用电分析、用电定额管理、综合信息管理。

管理六个模块。

1）实时数据显示

电能实时数据显示 秒级显示电表及参数的实时监控。 数据展示采用可缩放矢量图形（SVG）技术设计表头和24小时数据实时展示。 显示效果更加逼真直观。 表头模仿真实表头，功能和液晶屏效果。 表头液晶屏的显示方式。 可实现多页、多条数据的上下翻页显示等功能。 24h实时数据设计根据不同参数分为条形图展示、饼图展示和图表展示。

2）用电量明细

楼宇用电明细可以提供每栋楼及其房间的用电明细。 用户可查询房间所属部门、电表起始显示、电表结束显示、用电量、用电类型（性质）、住所地址（倍数）等详细信息。电表、通讯时间等，并根据需要导出查询明细。 导出格式为PDF、CVS等。部门用电量明细可以提供各组织部门的用电量明细。 用户可查询部门所在房间、电表起始显示、电表结束显示、用电程度、用电类型（性质）、地址（放大）等详细信息)、通讯时间等，并根据需要导出查询明细。 导出格式为PDF、CvS等。

3）用电量统计

用电量统计的目的是为了让用户更好地了解能源消耗的使用情况，为节能减排提供良好的保障。 从用户角度出发，系统分为楼宇用电量统计和部门用电量统计两种统计方式。 建筑用电量统计是基于设备的原始物理位置。 部门用电量统计是根据后台系统的用电量属性，按组织划分的。 主要包括年度用电量台账、月度用电量台账，以及年度用电量汇总、月度用电量汇总等。

4）功耗分析

在建筑能耗分析和部门用电分析中，通过图文结合的方式进行查询分析，包括按建筑比较、按日建筑、按建筑月份、按用电性质、按用电性质等多个子项进行查询分析。用电项目。 数据显示更直观。

5）电能定额管理

电力配额管理是通过配置配额信息来管理能源配额的过程。 包括配额概况、配额使用明细和能源消费结构分析。 定额管理包括上级部门信息、部门信息和定额信息，通过部门基础信息的管理来分配能源定额； 配额分配明细为当年部门能源分配使用明细； 能源消费结构分析反映了各能源消费类型在能源消费总量中的分配比例。

6）综合信息管理

系统能耗综合管理包括综合信息预览和基础信息管理两部分。 综合信息预览展示了本年度各部门实时用电量分布、部门用电量排名等信息。 在基础信息管理中，显示用电量子项配置列表、电表乘法查询列表等信息。

2.3 后台项目管理模块

后台工程管理是系统运行的核心和基础。 软件通过设备模板建模和组织结构建模实现设备管理和组织管理。 系统通过软件建模实现公共接口，可提供接口给第三方进行二次开发和对接服务。 后台项目管理模块分为设备模板、设备管理、组织架构、系统维护四个部分。

3.后台项目管理模块设计

后台工程管理完成来自数据网关的数据接收、数据整理、采集设备管理、设备模板配置、组织管理、系统用户权限分配、系统维护等，设备管理和组织管理的好坏直接影响其合理性、科学性、前台数据展示的效果。 设备管理和组织管理的核心是设备管理模型设计和组织管理模板模型设计。

3.1 设备模板

设备模板的功能属性和方法设计如图3所示。

图3 设备模板函数属性和方法设计图

设备模板是设备管理的基础，是整个项目管理的重点。 设备模板的设计是否合理、全面，关系到整个系统的科学合理性。 设备模板设计的核心是设备模板建模和设备变量设计。 本装备模板的可变设计分为4个主要模块：

(1)变量基本信息设计见表1。

(2) 可变通信参数设计如表2所示。

(3) 变报警参数设计如表3所示。

(4) 变滤波参数设计见表4。

3.2 设备管理

设备管理功能属性和方法的设计如图4所示。

设备管理是一种基于物理节点的树状结构树，用于管理真实的组织。 正如设备管理是一个真实的校园，工程或管理人员只需要根据实际项目建立目录树，添加相应的设备，选择相应的设备模板即可。

3.3 组织机构

设备在组织结构中的映射在系统中，组织结构是实际组织结构（学院、系、系等）在系统中的映射。 通过组织架构的建立，可以赋予不同的权限给不同的组织来管理相应的设备。

3.4 系统维护

系统维护选项用于维护系统。 校区系统管理员查看上网网关、上网设备，观察其运行信息，及时发现问题，及时解决； 检查在线用户，观察用户登录状态信息； 检查在线设备和在线网关的实时消息来判断这些问题。 网关或设备的状态，可以在平台上调试数据库信息，查看数据库状态。

4、安科瑞建筑能耗分析系统

4.1 概述

Acrel-建筑能耗分析系统是一个用户端的能源管理分析系统。 在电力管理系统的基础上，增加了水、气、煤、油、热（冷）等的集中采集和分析。 对能源消耗进行细分统计，以直观的数据和图表向管理者或决策者展示各类能源的使用情况和消耗情况，从而找出高耗能点或不合理的用能习惯，有效节约能源，为用户提供进一步的好处 为节能改造或设备升级提供准确的数据支持。 用户可按照国家有关规定进行能源核算，分析现状，发现问题，挖掘节能潜力，提出可行的节能措施，并向县级以上节能管理部门报送能源核算报告等级。

4.2 应用场所

适用于公共建筑、集团公司、工业园区、大型物业、学校、医院、企业等行业的能耗监控管理的系统设计、建设和运维。

4.3 系统功能

4.3.1 系统概述

滚动显示平台运行状态、当月能耗换算、地图导航、能耗每小时和每月曲线、当日当月能耗同比分析。

4.3.2 能耗概况

比较建筑物、部门、区域、支路、分类项目的能耗，支持当日小时趋势、当月日趋势曲线、分时段能耗统计比较、总量比较能源消耗同比。

4.3.3 能耗统计

建筑、区域、分项、支路等结构统计，以日、月、年报表形式进行能耗分类统计，支持报表数据导出EXCEL，支持建筑选型数据生成直方图。

4.3.4 多速率统计

多费率报表按日、月、年对单个建筑下不同支路的峰、峰、平、谷用电量和成本进行统计分析。 支持数据导出到EXCEL。

4.3.5 同比分析

对建筑、分项、区域、支路等能源消耗数据按日、月、年以图表、报表相结合的方式进行同比分析。

4.3.6 能量流图

能流图展示了单个建筑在指定时间内各类能源从源头到末端的能量流向，支持按原值和折现值查看。

4.3.7 夜间能耗分析

夜间能耗可将所选分支机构的能耗以表格、曲线、饼图等形式进行分类，并支持指定时段工作时段和非工作时段的能耗对比，支持报告的导出。

4.3.8 设备管理

设备管理包括设备类型、设备台账、维修记录等功能。 协助用户合理管理设备，保证设备运行。

4.3.9 用户举报

用户报表自动统计所选建筑各项能耗的月环比趋势，并提供简单的能耗分析结果，对用电量提供单独的多费率能耗分析，报表可编辑。

五、系统硬件配置

六，结论

本文提出了一种基于物联网架构的校园电力监控系统解决方案。 本方案着重于在后台工程管理的基础上，对建设单位和管理人员进行设备建模和组织建模，对整个电力监控系统进行管理。 使用。 前端页面用于展示和数据分析，供系统管理员分析使用。 本程序在软件设计和电能监控管理方面先进、科学。

参考

[1] 熊薇薇，席子强，王莎，黄文聪． 某校区实验楼电能分项计量系统研究[J]． 湖北工业大学学报, 2011,26(1):97-100.

[2] 陈志峰, 贾海天, 应军. 基于物联网数据库的校园用电管理系统设计与实现[J]. 中国教育信息化：高等职业教育，2012(1):34-36.

[3] 任春丽，唐秋． 电能质量远程监控管理系统[J]． 仪器技术与传感器, 2011(3):44-45.

[4] 孙庆吉，张宏． 基于GPRS的远程电能计量系统设计[J]． 信息技术, 2007,31(12):158-160.

[5] 孙伟，秦丽丽湖北能耗管理系统价格，余凤琴． 基于物联网的校园电能监控系统设计[J].

[6] 安科瑞企业微电网设计与应用手册． 2022.05 版。

能耗在线监测系统的关键功能之一是数据采集功能。 很多人想知道系统的数据采集完成后，数据是如何处理的？ 数据收集是否提供安全边际？ 以及能耗在线监测系统软件是如何采集数据的等等。本文康派智能小编将为大家介绍一下采集到的数据是如何处理的？

能耗在线监测系统可完成对监测类别中电源、供电系统、气路、中央空调等能耗数据的统一管控。 它可以集中相对分散的数据管理方式。 该平台可为各耗能企业提供合理的能耗监测分析数据，进而实现节能增效、成本控制、人员成本节约、能源利用率和企业效益。 不断为设备环节提供改进路线，为企业寻找能耗点进行管理方法。

相关智能用电监控系统的数据处理主要包括以下几个方面：

1.自动转录数据

可以记录公司运营过程中的能源消耗数据、能源趋势、能源利润、能源消耗量等数据，也可以根据不同的数据公司、记录方式、能源种类，记录和记录详细数据。 是一切运营的前提和标准，是客户节能降耗的数据支撑点。

根据网络通信技术，将计量点的信号采集到系统中，根据互联网技术将工业控制系统系统和企业信息管理系统的数据采集到系统中，即可完成能源采购、生产加工转化、能源消耗与损耗、数据统计分析等升级与录入。

2、数据传输

能耗在线监测系统将每台机器设备分开独立记录，将每台机器设备采集的数据传输到一个平台能耗在线监测管理系统设计，相互独立运行。 集中管理方式，数据传输被锁定在中间，确保数据准确安全。

3、数据计算

对采集到的数据进行统计分析和计算，具有准确、减少人工成本的优点，同时数据没有延迟。

4.数据分析

系统可以对采集到的数据和处理不同数据过程中的数据进行分析。 根据不同数据的不同规格，可以分析能源消耗对企业是否有效，运行工况下的能源消耗是否正确。 是否正常，能耗是否有效等，可以形成改善方案，为耗能企业或公司提供帮助。