上海嘉定安科瑞电气有限公司

摘要：针对校园电力监控现状，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来管理整个电能监控系统。造型。 系统支持多种终端设备的远程访问，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：电力监控； 设备建模

0 前言

目前，大多数高校只能通过自动抄表系统查询校园整体用电量，无法实时监控各个建筑和房间的用电量，无法满足节能减排的发展要求。校园。 因此，有必要在校园内应用电力监控系统，科学管理校园各区域及建筑物的用电情况。 目前，常见的电能监测方式有两种：传统手持抄表机，功能单一、携带方便、无法连续监测、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，但测量结果的显示不够直观，且不具备报警、自动诊断等功能。

自物联网概念提出以来，物联网技术在能耗监测系统中得到了广泛的应用。 本文结合物联网技术，针对校园电力监控现状，提出一种基于物联网三层架构的校园电力监控系统。 系统感知层电量采集终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，并通过校园网将数据上传到应用层； 应用层监控中心完成数据存储、分析和处理，并向客户端提供Web服务。 系统设计融合了工程化和模块化设计思想。 在后台完成设备建模方法，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，满足系统对多维度的要求以及设备的精细化管理。 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，是前台稳定、极速、人性化的根本保证。

1、系统架构设计

一个完整的电能监控系统可以对电力系统中的各种参数进行监控并远程发布。 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

感知层电量采集终端的功能是采集原始电压、电流信号并转换为数字信号，完成电量参数数据的采集，并通过RS485总线将数据上传至智能网关。 本设计设计的电能采集终端可以支持多种电表，如三相四线电子式有功电能表、单相远程费控智能电表、智能电网多功能电表等。系统中的功能都是基于具体的仪表，如：电流、电压的趋势分析，相应的仪表必须有电流、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。

传输层的功能是接入和传输来自感知层的信息，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，对终端表计上传的实时数据进行本地分析，并通过数据压缩、打包到应用层校园网。 网关根据系统策略，分为全点数据上报、异常数据上报及修复、网关离线处理等，同时网关还可以实现短期数据存储。 当网关与服务器断开连接时，电表上报的数据会暂时存储在网关中。 ，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信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，并向客户端提供Web服务。 数据库服务器提供数据的可靠存储、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情况。 同时，平台服务器还可以将数据存储在云端，并提供云服务能耗管理系统优化，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。后台的项目管理模块支持前台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数据按照项目进行分类存储。 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。 客户端将请求信息发送给平台服务器，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、用电配额管理、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实时监控。 数据显示采用可扩展矢量图形（SVG）技术设计表头和24小时数据实时显示。 显示效果更加真实、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、多条数据的上下翻显示等功能。 24小时实时数据设计根据不同参数分为条形图显示、饼图显示和图形显示。

2）用电量明细

建筑用电明细可以提供每栋建筑及其房间的用电明细。 用户可以查询房间所属部门、电表起始显示、电表结束显示、用电量、用电类型（性质）、用电地址（放大倍数）等详细信息。根据条件查询电表、通讯时间等，并根据需要导出查询明细。 导出格式为PDF、CVS等。部门能耗明细可以提供各组织部门的用电量明细。 用户可以查询部门所在房间、电表起始显示、电表结束显示、用电程度、用电类型（性质）、地址（放大倍数）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，系统分为两种统计方式：大楼用电量统计和部门用电量统计。 建筑用电量统计基于设备的原始物理位置。 部门用电统计根据后台系统用电属性，按机构划分。 主要包括年度用电量台账、月度用电量台账以及用电量年度汇总、月度汇总等。

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提供查询分析，包括按建筑比较、按日按建筑、按月按建筑、按用电性质、按用电性质等几个分项。电力消耗项目。 数据显示更直观。

5）电能配额管理

电量配额管理是通过配置配额信息来管理能源配额的过程。 包括配额概览、配额使用明细和能源消费结构分析。 配额管理包括上级部门信息、部门信息和配额信息，通过部门基础信息的管理来分配能源配额； 配额分配明细是本年度部门能源分配和使用明细； 能源消费结构分析体现了各能源消费类别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。 综合信息预览显示实时用电表分布情况、今年部门用电排名等信息。 基本信息管理中显示用电子项配置列表、电表倍增查询列表等信息。

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来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，可以向第三方提供接口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、后台工程管理模块设计

后台工程管理完成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到合理性前台数据展示的科学性、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 设备模板功能属性及方法设计图

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。 本设备模板的可变设计分为4个主要模块：

(1)变量基本信息设计如表1所示。

(2) 可变通信参数设计如表2所示。

(3) 可变报警参数设计如表3所示。

(4) 变滤波参数设计如表4所示。

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。

设备管理是基于物理节点的树形结构树，用于管理真实的组织。 正如设备管理是真实的校园一样，工程或管理人员只需根据实际项目构建目录树，添加相应的设备，选择相应的设备模板即可。

3.3 组织

设备在系统中组织结构的映射，组织结构是系统中实际组织结构（学院、部门、部门等）的映射。 通过组织架构的建立，可以将不同的权限分配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。 校园系统管理员检查上网网关和上网设备，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用户端能源管理分析系统。 在电能管理系统的基础上，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和统计，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能源消耗习惯，有效节约能源，为用户提供进一步的效益为节能改造或设备升级提供准确的数据支持。 用户可以按照国家有关规定进行能源测算，分析现状、查找问题、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提交能源测算报告等级。

4.2 应用地点

适用于公共建筑、集团公司、工业园区、大型物业、学校、医院、企业等行业能耗监测管理的系统设计、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、每小时、每月能耗曲线、当日、当月能耗同比分析。

4.3.2 能源消耗概况

对比建筑物、部门、区域、支路、分类项的能耗，支持当日每小时趋势、当月每日趋势曲线、按时间段能耗统计对比、总量对比能源消耗同比。

4.3.3 能源消耗统计

以日报、月报、年报的形式对建筑物、区域、分项、支路等构筑物进行统计，对能耗进行分类统计，支持报表数据导出至EXCEL，支持建筑物选型数据来生成直方图。

4.3.4 多速率统计

复费率报表按日、月、年对单栋楼下不同支路的峰、峰、平、谷用电及成本进行统计分析。 支持数据导出至EXCEL。

4.3.5同比分析

通过日、月、年图表和报表相结合的方式，对建筑物、分项、区域、支路等能耗数据进行同比分析。

4.3.6 能量流图

能量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

夜间能耗可以以表格、曲线、饼图等形式对所选分支机构的能耗进行分类，对指定时段内工作时间和非工作时间的能耗进行比较，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、维护记录等功能。 协助用户合理管理设备，保证设备运行。

4.3.9 用户报告

用户报表自动统计所选建筑各能耗的环比趋势，并提供简单的能耗分析结果，并提供单独的用电量多费率能耗分析，且报表可编辑。

五、系统硬件配置

六，结论

本文提出一种基于物联网架构的校园电力监控系统解决方案。 该解决方案侧重于基于后台工程管理，利用设备建模和组织建模为施工单位和管理人员管理整个电力监控系统。 使用。 首页用于展示和数据分析，供系统管理员分析使用。 该方案在软件设计和电能监测管理方面具有先进性和科学性。

参考

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[5]孙伟，秦莉莉，于凤琴。 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。

关于作者：

陈一进，女，本科生，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向建筑能耗系统设计与应用，手机：（微信同号）

重点用能单位能源消耗在线监测系统是应用信息技术建设数字化能源管控系统，实现能源消耗在线监测系统掌握行业、企业及关键工序的能源消耗情况实时准确。

建立重点用能单位能耗在线监测系统，既是企业实现节能管理精细化、促进节能降耗的必然要求，也是工业和信息化部门对工业和信息化部门的要求。各级要把握能源消费趋势，加强能源消费预测预警，科学制定行业标准。 政策出台的前提和基础是推动产业转型升级和绿色发展、构建资源节约型、环境友好型产业体系的内在要求。

以下是重点用能单位能耗在线监测系统的部分功能。

（1）能源在线监测：提供能源消耗多维度分析，帮助能源管理者了解能源消费结构，制定节能政策量化考核指标，为推进节能提供全面精细化的数据支撑技术。

（二）节能监督：对从事能源生产、使用、经营等相关活动的单位执行节能法律、法规、规章和标准的情况进行监督检查，确保节能法律、法规的有效实施和节能标准。

（3）报表管理：生成重点用能单位能源利用状况报表企业能耗综合管理系统，包括基本情况表、能耗结构表、能耗结构附表、单位产品综合能耗表、节能目标完成进度表、能耗保存装修工程状态表等，并可根据需要定制报表。

（4）运维管理：为重点用能单位能耗在线监测系统提供运维协助，包括能耗监测终端设备管理、数据质量管理、系统平台管理等功能。

（5）碳排放管理：支持国家、地方、企业三级温室气体排放核算工作，支持重点企业实施温室气体排放和能源消耗数据直报系统，实现在线监测和统一收集一些基本的碳排放数据。

（6）能源使用权管理：确定区域能源消费总量控制目标，通过科学的能源初始使用权确定方法，合理确定能源初始使用权。 实现第三方审计机构管理、用能单位绩效管理，支持用能权交易。