计量系统的优化设计

计量系统的优化设计（精选11篇）

计量系统的优化设计 篇1

0 引言

随着当今居民住宅小区、厂矿车间、店房门面等用电场所的自动化、现代化、智能化发展, 传统的人工抄表、手工输入、逐条核算、挨户收费的方法已不符合现代电力管理人员精简、高效集成、方便迅捷、采核准确等高标准要求[1]。另外, 电能计量中的“防窃电”问题也是电力部门长期下大力气治理的问题。窃电的技术和装备也在“日益进步”, 大量的窃电、漏电行为不仅扰乱了电力企业的正常运营, 造成其大量损失, 而且造成了用电紊乱, 甚至引发大面积停电、火灾、爆炸等安全隐患。基于以上问题, 本文有针对性地提出了基于无线采集与监视的自动抄表系统, 并在当前普遍应用的自动抄表系统进行优化改进, 以期更好地实现电能计量的采集和监视功能。

1 电能计量的无线采集与监视系统组成

1.1 远程自动抄表系统

远程自动抄表系统是将网络、微电子、计算机、通信等技术高度集成, 通过远程控制实现数据传输、信号采集、数据转换、参数计量、分析诊断、故障处理等功能, 该系统有抄收迅捷、核计精准、实时同步、便于拓展等优点。采用远程自动抄表系统可以大幅精简人员、降低误差, 并能实时监控线路损耗。

由于当今的配电网络趋于结构复杂、数据繁冗、分布散乱, 因此, 通信环节的稳定畅通是保证系统可靠运行的基础。目前常用的通信方式包括:无线电、电话线、载波和光纤, 然而无线通信所涉及的频率申报、载波技术、费用过高等问题严重阻碍了远程抄表的实现。

近年来GPRS网络覆盖面大幅扩展, 目前已形成遍及全国的辐射网络, 其高效、便捷、低耗、经济等特点可以为电力部门所用, 实现远程自动抄表以及监控工作。

1.2 图像监控系统[2]

图像监控是各行业广为关注和研究的重点技术, 它以界面形象直观、信息丰富具体、对话简单容易被广泛应用。通过分析监控所实现的目的及其所应用的环境和条件, 综合设置并集成涉及图像的采集、处理、传输、管理、控制等相关元件设备, 使其形成有机统一整体。

由于通过图像获取信息较为直观、形象、生动, 再加之很多场合由于客观条件限制, 不便或者无法直接获取作业现场的相关信息, 此时, 图像监控系统就成为延伸的“眼睛”帮助人们进行观察和监控。

图像监控系统主要用于对目标景物进行实时监视和控制, 其中核心控制元件用于精准、全面、如实地再现图像, 通过控制、调节、完善, 以求达到高质高效的图像质量。另外, 大多场合需要将监视过程和图像、影像资料进行截选或者全部进行存录, 便于以后参考和查阅, 目前已有许多先进的处理软件和存储硬件广泛应用, 帮助解决了这一难题。

1.3 GPRS网络技术

GPRS (即通用分组无线业务) 是在GSM系统基础上引入新的部件而构成的第2.5代移动通信系统, 主要用于在移动终端和Internet结点之间传输分组数据。GPRS作为一种分组交换系统, 特别适用于时断时续、无规律突发、少量而频繁以及不时的大量数据传输。

2 现有系统技术组成及其不足和改进方向

2.1 现场总体构成

电能计量的无线采集与监视系统的组成及其功能罗列如下, 其组成包括电表、采集器、集中器、GPRS模块、监控中心、上位机终端等, 各组成部分功能如下:

(1) 电能表数据采集终端, 用于进行用电计量和数据采集。

(2) 现场单元由摄像 (负责捕获窃电现场的图像证据) 、通信 (负责与GPRS进行网络通信) 、控制 (负责总体控制协调) 3个模块组成。

(3) GPRS网络作为串联整个系统的媒介, 负责信息、语音、IP、X.25等数据的传输和接发。

(4) 控制终端负责数据信息的接收、分析、处理以及指令的编制、确认、发送。

(5) 管理中心是操作终端, 用于操作人员对现场情况进行实时监控, 并对各种数据进行管理。

2.2 现场单元组成

现场单元各组成部分如表1所示, 结构框图如图1所示。

2.3 现有系统的不足及改进方向

虽然目前实际应用的系统可以在一定程度上实现既定功能, 但还有一些方面需要完善和改进, 现将其罗列如下:

(1) 大多系统遵循ABB协议, 造成国产电能表“水土不服”, 以下将对此进行改进。

(2) 大多系统采用电子邮件方式发送现场单元获取的数据, 但在实际应用中常会出现服务器繁忙、数据不畅、邮箱满溢等现象, 需要对无线通信模块的数据传输方式进行改进。

(3) 缺乏参数设置的人机界面。在用的系统虽然也可在一定程度上实现操作界面的人机交互, 但一些参数的设置需要修改参数并将其通过仿真器下载到单片机芯片中, 这就需要就这一问题进行改进, 在操作界面实现参数设置功能。

(4) 由于现场单元需要完成AC-DC转换, 同时考虑到外部接入可达性以及断电时系统工作持续性等问题, 应在现有系统中进行设置, 解决这3方面问题。

3 系统优化改进

3.1 多功能电能表通信协议DL/T645

DL/T645标准适用于本地系统, 通过设置并规定电能表的费率装置的数据交换方式中的物理连接、通信链路及应用技术规范等进行制定。

该标准是参照国际标准IEC关于本地和总线之间数据通信的有关内容, 同时结合我国电力系统多功能电能表使用中的实际情况编写的, 协议各层级及其构成和原则如表2所示。

3.2 无线通信模块的Socket通信

本系统采用的无线通信模块是内嵌TCP/IP协议的GPRS Modem, 它包括GPRS模块 (采用工业级的西门子MC35) 和IP (内嵌TCP/IP协议栈) 模块2部分, 这2个模块之间彼此独立。

要实现Socket通信, 管理中心必须具有公网IP地址及相应的服务器软件, 首先要实现内网IP服务器建设, 本系统通过端口映射程序, 将网关的一个端口映射到本机的一个端口, 在网关上执行端口映射软件如图2所示。

3.3 人机界面的软件设计

参数设置的程序包括管理中心上执行的VB程序和现场单元上执行的汇编程序2部分, 一般通过RS232串口实现管理中心和现场单元的通信, 完成现场单元参数的设置。

在参数设置之前, 现场单元和管理中心的串口需要进行事先连接, 在管理中心中选择好串口并按要求设置VB程序参数。

3.4 电源的改进

为了便于AC-DC转换以及设备选配, 在原有系统基础上内设了DC电源, 对外提供AC220接口。另外, 为了保证在停电情况下系统依然能够正常运转, 内设一个备用电源, 主备用电源工作情况如图3所示。

当AC220 V正常供电时: (1) U1输出12 V, 经U2输出9V, JP1常开闭合接通备用电源进行充电; (2) 12 V经U3、U4连续转换, 输出3.3 V电压为单片机供电。

当停电的时候, U1停止工作, JP1常闭闭合, 则备用电源通过U3、U4连续转换, 输出3.3 V给单片机供电。

3.5 现场单元改进

现场单元电源模块将AC220 V转换成DC12 V, 所配置的备用电源负责在停电状态下为现场单元提供电源;无线通信模块负责在GPRS网络上进行数据传输;摄像模块和感应模块用于感应启动照相。

现场单元安装使用时必须注意以下几点: (1) 现场单元的感应模块和摄像模块应正对要监视的区域, 并且应选择合适的高度; (2) 现场单元的安装位置必须在中国移动通信公司的GPRS网络覆盖范围内; (3) 确保接好天线的接头; (4) 用电现场的电能表应是具有RS485接口的全电子式电度表; (5) 现场单元机壳应在安装现场可靠地接地。

4 结语

本文在对电能计量采集与监视系统的应用现状、结构组成及不足之处进行分析的基础上, 着重从4个方面进行了优化改进, 有针对性地解决了这4个方面的问题, 希望可以为工程实践提供一定的参考。

摘要：在对电能计量采集与监视系统的应用现状、结构组成及不足之处进行分析的基础上, 着重从通信协议、数据传输、人机界面、电源系统4个方面进行了优化改进, 有针对性地解决了这4个方面的问题, 可为此方面的应用研究提供参考。

关键词：电能计量,无线采集,监视,优化

参考文献

[1]白海成.学生公寓智能电能管理系统的设计与实现[D].大连理工大学, 2005

[2]张胜.电能计量终端的远程实时监视[J].电力系统自动化, 2006, 30 (22)

计量系统的优化设计 篇2

1)建设目标。建立既能在整个板块内通用，又可在细分专业扩展的计量管理信息系统，达到计量工作流程信息化、计量数据统一共享化、计量人员操作简单化。2)建设范围。覆盖石油工程公司所有管理单位的计量管理层级。

1.3需求分析

石油工程公司按照管理层级划分，包括：石油工程公司总部、地区(专业化)公司(局级)、二级管理单位(处级)、基层计量管理单位等四个大的层级，各层级根据单位设置的不同又分为若干个小的层级。根据管理职责和实际工作需要.

计量系统的优化设计 篇3

关键词：新型智能节能建筑;采暖系统;计量系统;设计分析

能源紧缺的问题已经成为了社会关注的焦点。我国各项基础设施以及工程项目在建设的过程中，都要消耗大量的能源资源，尤其是建筑行业对能源的消耗两最为巨大。而且建筑的能源浪费也相当严重，在建筑施工的过程中，所能得到利用的资源量仅为33%，造成了极其严重的能源浪费。而新型智能节能建筑的出现使得建筑的耗能减少，满足了节能的要求。但是相比于节能问题来说，人们更关心建筑的采暖系统和计量系统的设置，这两种系统与人们的生活息息相关，因此要注重对新型智能节能建筑采暖及计量系统的设计。

1.新型智能节能建筑采暖及计量系统的设计概述

随着社会的发展，能源紧缺已经威胁到全世界的可持续性发展。我国既是一个资源储量巨大的大国，也是一个资源紧缺的大国，而且由于應用资源的方式不成熟，和国人节能意识较差，导致了我国还是一个还是一个能源浪费大国，而且能源的浪费在建筑耗能方面尤为突出，在能源的利用上利用率仅占了33%，甚至更少。就目前的情况而言，大多数城市都还保留着原来的一种集中供暖方式，由于这种供暖方式是无论用户是否有人在家，都进行整日不间断的供暖，从而使能源被极大的浪费。在这一背景下，新型的智能节能建筑系统应运而生，新型的智能节能建筑采暖系统是基于CAN总线和RFID跟踪技术的一种采暖系统。这种系统不仅具有自动调节室温和识别室内是否有人的功能，甚至还能实现远程自动抄表的功能。新型智能节能建筑采暖系统的出现，解决了采暖系统的节能和分户计量问题，为提高人们生活质量作出了重要贡献。

2..新型智能节能建筑采暖及计量系统的总体设计

在传统的建筑中，对采暖系统进行智能化设计，还存在一定的局限性，其在可靠性以及实时性上还具有一定的不足，无法使得采暖系统的智能化水平得到有效的提高。要想解决这种问题，就要对建筑中的采暖系统和计量系统进行创新设计，从而达到节能的目的。在过去的集中计量系统的设计中，主要采用的是利用RS-485总线方式将数据信息进行传送，这种数据的传输方式在很多程度上缩短了数据传输的距离，而且这种系统的安装又较为复杂，各个仪表之间没有较强的联系性，各自工作，使得网络系统无法形成一个有机的整体。而在新型智能节能建筑中CAN总线技术的应用，则使得原有计量系统中的各项缺陷得到了有效的改进，使得计量系统的控制性能以及实时性能都有了明显的提升，这种技术的应用，使得数据的传输更加具有阿暖性，而且传输的速度相对较快，极大的促进了采暖计量系统的发展。而要想使得新型智能节能建筑真正的实现节能的目的，就要要求采暖系统具有较强的控制能力，在对室内环境中人员的活动量来进行温度的调节，在判断室内无人时，可以自行启动控制系统，关闭供暖或是减小供暖量，以达到节能的目的。

而想要更进一步的加强采暖计量系统的控制能力，可以将RFID技术应用到建筑智能节能系统中。REID是近年来，新型研发出来的以后射频识别技术，其具有体积小，穿透性强、安全性好以及可重复使用等优点，能够根据社内人员的活动以及人数进行供暖的调节，在室内无人时，可以将供暖阀门调节至关闭状态，在室内有人时，可开启供暖阀门，并且在室外温度降低时，能够适当的提升室内的温度，以保障人们的正常生活。这种技术的应用，极大的节省了能源的使用，从而降低了建筑对能源的浪费。

因此，采用基于CAN总线和RFID技术，研制新型的智能采暖计量系统。系统的核心设备是用户控制微处理器，它根据传感器组、检测电路检测到的居室的状态，以及状态检测电路检测到的执行器的状态，发出相应智能控制信号，通过驱动电路驱动执行器工作。

3.系统结构设计

新型智能节能建筑的采暖和计量系统设计主要包括三个部分：上位机管理系统、数据可集中器以及用户智能终端。其中，上位机管理系统在新型智能节能建筑中主要是对日常传输的信息数据进行管理，从而在用户需要的时候为用户提供一手的信息数据。而数据集中器在新型智能节能建筑中主要的任务就是对系统中的数据进行集中处理，然后将协议进行有效的转换。用户智能终端则主要是为了能够对系统进行智能化控制，将用户的供暖使用情况，以及用户的信息进行上传，并通过RFID卡与用户智能终端控制器配合从而探寻出房屋是否有人，从而进行选择性的供暖。

3.1数据集中器

目前大多数集中抄送表系统采用RS-485总线方式传输数据的数据集中器虽然价格低廉，但是数据传输速度不快，且不可以直接和局域网连接，从而增加了该类系统的硬件和软件的复杂度。本系统中的数据集中器负责上位机和用户智能终端的联系，主要实现CAN协议与TCP/IP协议的转化、数据的集中和总线隔离的作用，传输速度快，且可以直接通过路由器或上位机管理中心直接连接到局域网及以上网络，更便于数据的集中管理和分析。集中器硬件主要由三部分组成，第一部分是CAN接口部分，由CAN总线接收器、CAN控制器组成CAN;第二部分是以太网接口部分，以太网接口芯片（DM9000B）为核心设计;第三部分是嵌人式系统（LPC2290最小系统），实现TCP/IP和CAN协议的转换。

3.2用户智能终端

用户智能终端是一个集数据采集、识别、显示、管理及控制于一体的高科技热量管理与计量智能仪器。为了确保在一定距离内智能终端不对用户居室有无人产生错误判断，移动RFID卡必须具有良好的穿透性和准确性，因此移动RFID卡采用nRF90S设计。读卡器通过nRF90S芯片片内的SPI口与微控制器通信。微处理器根据温度传感器测得的居室空气温度与用户预先设定值的温度值比较，以及读卡器是否收到相应用户移动RFID卡的信号，即居室有无人员，配合阀门当前状态，自动调节供暖阀门的启闭，并修改微处理器中的阀门状态标识。

3.3用户智能终端

上位机管理系统是包括了用户管理和用户参数设置以及用户缴费的软件管理系统，上位机管理系统以数据库为系统的基础，采用了VS2005进行开发，因此数据通常也使用SQL2005。

3.3.1数据采集软件

数据采集软件开发语言采用C语言。为避免过多其它干扰，软件写成WINDOWS服务。软件通过以太网，利用SOCK编程，发送相应的通信协议，将接收到的数据进行相应解析得到采集数据，同时将采集数据实时存储更新至数据库中。同时如果当前数据库中的余额记录过少，程序根据相应通信协议下发指令，停止供应热量。

3.3.2数据管理软件

为方便管理使用，本系统使用B/S架构，利用ASP.NET2.0进行开发，与数据采集软件共用一个数据库。系统主要功能包括有：用户信息数据维护，系统参数设置，用户当前余额查询及用户缴费，用户缴费记录查询，用户实时用量记录查询，用户历史用量记录查询。

4.结语

综上所述，新型智能节能建筑中采用的RFID技术和CAN总线技术，可有效的提高采暖和计量系统的实用性，对于建筑的发展具有突出的意义。本文通过对新型智能节能建筑采暖及计量系统的分析，可以了解到，这种新型建筑在能源的节约上具有良好的效果，其采暖和计量系统的设计符合现代社会节能减排的要求，具有可推广的价值。

参考文献：

[1]焦传海.基于nRF9E5的有源超高频RFID系统设计[J].今日电子.2007（03）

[2]袁昌立.集成RFID的智能建筑系统研究[J].微计算机信息.2007（02）

流量计量系统的设计与研究 篇4

1 液体流量计量产品的分类以及功能原理说明

1.1 液体流量计量产品的分类

液体流量计量系统可以按照不同的分类标准来就其进行划分, 譬如, 按照测量对象的不同可以分为封闭管道和明渠两大类别。按照测量原理可以分为力学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等等。按照测量的目的又可以分为总量测量 (仪表类型为总量表) 和流量测量 (液体流量表) 总量表测量的一段时间内流过管道的流量是以一定时间内液体流过的总量/时间来进行计算。目前, 一般都会将液体流量计划分为:防腐蚀液体流量计、差压式液体流量计、氨水液体流量计、涡轮液体流量计、电磁液体流量计、液体振荡流量计 (又可分为涡街液体流量计、插入式液体流量计以及质量液体流量计) 。

1.2 液体流量计量产品的功能原理说明

(1) 电磁液体流量计的工作原理是建立在法拉第电磁感应定律的基础上, 在电磁液体流量计中, 测量管内的导电介质就类似于法拉第实验中导电金属杆, 上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时, 就会产生感应电压。

(2) 差压式液体流量计量的基本原理是输入口与输出口这间的压力差与通过导液管的流速直接相关, 用压力传感器测量导液管入口与出口之间压力差, 并将其转换成电压量输出。通过检测导液管两端的压力差, 即可计算出通过导游管的流速和流量。主要由导液管和差压式压力传感器组成。导液管由输入管、节流管、输出管和两个取压管组成, 两个取压管由输入管和输出管引出, 用于引出节流管两端的压力差。导液管可由玻璃、塑料、金属等材料制成。

(3) 超声波物位开关测量原理在探头底部缺口的双侧各有一压电晶体分别称为发射晶体和接收晶体, 高频信号由发射晶体传送至接收晶体, 当信号在空气或气体中传送时"由于空气削弱了信号的振幅"从而使接收晶体收不到任何信号, 当信号在液体中传送时"其足够的振幅将使晶体可以收信号并发出开关量信号。

2 液体流量计量控制系统的设计

流量计量系统的功能是要求它能够同时完成至少4路电磁阀的开启、关闭以及流量控制功能, 而且软件在操作过程中应当由LED进行提示以免出现误差操作的情况, 另一方面, 还应通过按键设置流量参数 (管道开通以及关闭时间) , 这一流量计量系统必须得能清楚的显示各输出电路的管道开通及关闭的状态, 自动化的同时还应当实现手动切换的功能以避免意外突发事件。

一般流量计量系统的设计组成都会包含水泵、流量传感器、电动阀门、控制系统 (较为常见的有单片机系统) 、液体管线、控制线以及监视线等。而系统的控制程序又分为主程序、流量控制程序和各种中断子程序。主程序主要是针对完成系统的地址分配、系统初始化和各种子程序的调用。流量控制通过PID控制算法来实现系统的数字化控制。系统的总体设计主体是通过流量传感器采集到流量信息, 之后再根据变换器转化成电信号, 再由转换器将电信号转换成离散信号并传给单片机。就这样通过总总结合步骤模拟电量来控制阀门的动作以进行流量调节作用, 以确保流量计量的精准度。

流量计量系统的设计应包含以下优点:一是在这压力差传感器的管内没有移动部件和阻流部件;二是通过改变压力传感器的型号、放大电路增益和导液管的尺寸, 很容易提高灵敏度和扩展传感器的连成范围;三是利用了导液管的差压原理而设计;四是导液管结构简单, 稳定性好, 经久耐用;五是灵敏度和精确度高, 量程宽;六是制造简单, 成本低。

3 总结

前文我们也说过很多中小型公司都采用手动控制电磁阀输出一定容量的液体。批量生产时, 这种重复性劳动不但极大地降低了生产率, 而且不能保证流量输出的精确性。我们参考了以ATMEL单片机为核心, 设计的自动控制电磁阀电路, 实现了液体定时、定量的自动输出的概述。对控制电路的要求是, 液体定时导通时间误差小于等于0.001s, 多路可同时输出, 实时显示各路状态, 可任意设置导通时间等, 这是液体流量计量所必备的基本要求。因此, 在选用设计流量计量控制系统装置时, 应当本着装置运行稳定安全, 操作简便快捷, 性能成本合适, 设计全面性的满足使用者的需求。

参考文献

[1]孙玉华, 石卫红.中国石油学会青年学术年会[A].2009.

[2]石书喜.液体流量计量控制系统的设计及校验[J].石油化工自动化, 2003 (04) .

[3]梁国伟, 盛健.流量仪表等精度传递的实验研究和准确度分析[J].自动化仪表, 2001 (03) .

安全监控系统防雷的设计优化 篇5

关健词：安全监控系统；感应雷击；避雷器；防雷设计

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0178-01

一、概述

潘三矿是一个年产300万吨的大型矿井，每年夏季雷雨天气时而会发生地面电缆被雷电击中着火、损坏和其它电子设备仪器遭雷击损坏的现象。其中监控系统，包括井上计算机设备和井下监控仪器及探头设备，这些监控设备都是不耐高压的精密电子元件组成，易遭雷击造成不同程度的损坏。为了避免安全监控系统遭雷击损坏，分析雷电成因及分析安全监控系统防雷电的关键，采取切实可行的针对安全监控系统的防雷措施，这也满足了煤矿安全《规程》中第160条当中监控系统必须具有防雷电保护的要求。

二、雷电的成因及危害

通常所谓的雷击是指一部分带电的云层和另一部分带异种电荷的云层或者是带电的云层对大地之间迅猛的放电，这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电，并伴随巨大的声音。当然，云层之间的放电主要对飞行器有危害，对地面上的建筑物和人、畜牲没有很大影响。然而，云层对大地的放电则对建筑物、电子仪器设备和人、畜危害甚大。

雷击通常有三种形式：第一种是带电的云层与大地的某一点之间发生迅猛的放电现象，叫“直击雷”；第二种是带电云层由于静电感应作用，使地面某一范围带上异种电荷，当直击雷发生后，云层所带电荷迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻大以致出现局部高电压，或者是由于直击雷放电过程中，强大云脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象，叫“二次雷”或称“感应雷”；第三种是“球形雷”俗称滚地雷，就是一个呈圆球形的闪电球。球状闪电通常都在雷暴之下发生，它十分光亮，略呈圆球形，直径大约是20cm～50cm。通常它只会维持数秒，但也有维持1～2分钟的纪录。由于球状闪电出现的频率极低，它虽然也曾造成人和动物的伤亡，但是没有对电气设备造成损伤的记录，因此我们这里不考虑它的威胁。

三、雷电对监控系统的破坏途径以及防雷的有效方法

直击雷，它是雷电直接放电于监测设备上，强大的电流通过设备的电气部分烧毁设备。这种雷击破坏可能性小，绝大部分直击雷被建筑物和树木吸引过去。

感应雷击，它是雷电在雷云之间或雷云对地的放电时，由于雷电感应有极大峰值和陡度，在它周围出现瞬变电磁场均处在这瞬变电磁场的导体会感应出较大的电动势，而此瞬变电磁场则会在空间一定的范围内产生电磁作用，也可以是脉冲电磁波辐射。而这种空间雷电电磁脉冲是在三维空间范围里对一切电气设备发生作用，并在附近的户外传输信号线路，设备间连接线产生电磁感应并侵入设备，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。

监控系统主要会遭到的是来自感应雷击的破坏。雷电磁场切割垂直或斜井传输电缆和井口到机房的架空电缆两部分产生的，落雷时可产生数万伏电压，使监测网络中的电子器件遭到破坏。

基于对安全监控系统遭受雷击破坏的分析提出以下有效防雷优化方案：第一是井筒监控电缆用钢丝铠装型，从井底一直到机房不设接头，并且分别将地面和井底的铠装钢丝良好接地；第二是在机房与井底分别安装法国EUROTECT公司的避雷器，并且做好避雷器的接地。

四、结语

集群巡控远程计量系统的设计 篇6

近年来,对作为企业信息化建设重要组成部分的物资计量数据的要求越来越高,对物资计量称重环节数据的可靠性、真实性的要求也越来越严格,因此,建立一套高效、准确、智能的集群巡控远程计量系统对大型企业来说是非常重要的。该系统整合质量系统数据、能源数据,实时采集现场实际计量监测数据,通过数据分析、处理,实现了计量系统的远程监控、作业调度、过程管理以及计量分析等功能,不仅能够保证物资计量称重环节数据的真实性,而且能够提高公司物资计量管理水平,为企业生产决策提供有力的数据支持,为大型企业提供及时、准确、全面的物料数据,以适应企业发展的需要。

2 系统总体设计

2.1 计量点设计

汽车衡现场每个磅房安装一台视频监控设备,进行数据采集、外设控制、录像存储、数据上传等操作,完成自动计量的多条件联动和数据处理,进行录像采集和本地存储,并将视频信号上传至中央控制中心。

2.2 计量流程设计

(1)衡器处于空闲状态,设备工作正常时,车辆上衡,系统检测红外信号、自动启动录像保存,同时对服务器端发消息,指示衡器正有计量业务,其他车辆等待。

(2)车辆在稳定状态下,系统采集数据信号,通过红外自动检测车辆停放位置,LED提示相关信息,提示司机请刷卡计量。

(3)车停稳司机下车刷IC卡,系统判断是否完成前级业务。

(4)系统取数的同时抓拍图片信息,与计量信息一起组成计量业务数据存储。图片存储于视频存储阵列中,查询计量数据信息时通过数字编码链接调用。

(5)将重量值和图片信息上传至后台服务器,同时在本地数据库进行数据存储备份,写入IC卡信息。系统进行读数比对,保证写入数据的准确性。

(6)根据系统设置和业务类型,自动打印票据并切纸。

(7)称重完成后,系统语音提示司机车辆下磅,并在显示屏幕上提示司机下一步的业务去向。

(8)车辆下磅后,系统检测仪表重量值,并判断红外信号,车辆进入业务等待状态,允许下一次计量。

2.3 调度机设计

(1)建立空闲池与任务池,无任务时计量员在空闲池排队等待任务,无空闲时任务在任务池排队等待空闲。

(2)计量员进入空闲状态,即刻触发后台服务判断有无计量任务,有则系统自动分配计量任务给计量员,无则继续等待。

(3)计量任务请求一旦进入任务池,即刻触发后台服务判断有无空闲计量员,有则将任务池任务按先进先出原则进行自动分配,无则等待任务分配。

(4)任务与计量员匹配成功,则计量员自动从空闲池退出,任务从任务池退出。

(5)系统建立与远程计量站点的连接通道,完成计量业务处理,关闭通道,计量员重新进入空闲池。

2.4 业务节点模块设计

(1)预报系统模块设计:供销处在系统中维护供应商的预报信息,车辆进厂前供销处通知供应商计划号,再由供应商通知司机计划号。

(2)业务验配模块设计:系统验配分为采购验配、销售验配、调拨验配等,根据客户提供的单据进行相应的信息验配、发卡(如果有ERP系统,则通过ERP进行信息的验配)。发卡处设置在门口,方便司机操作。

(3)门卫查验模块设计:门卫负责车辆的进出查验,采用固定终端读取IC卡的模式。

(4)库房查验模块设计:库房负责装卸物资车辆的查验,与门卫查验一样,采用固定终端,刷卡时系统读出IC卡中信息确认装卸货。

(5)信息查询模块设计:在各部门点设置数据查询终端,实时查询计量信息。

3 系统架构设计

整个系统采用集中管理、分布监控的设计模式,所有的业务数据通过无人值守机和软件系统进行就地处理,通过计量专用光纤网络与控制中心进行交互,同时对计量专网进行网络冗余设计。因为系统的各业务节点操作均依赖于系统网络,冗余设计后,当在线网络出现故障时,系统自动转入备用的冗余网络运行,同时上报网络故障信息,通知系统管理员及时进行维护和抢修。

系统设计采用3层架构,如图1所示,从下往上依次为数据基础层、数据管理层和业务应用层。

3.1 数据采集层(各汽车衡计量站点)

各计量站点的基础数据包括计量仪表的重量数据读取、监控摄像机的音视频信号采集、红外监测信号采集、语音对讲信号的交互、IC卡和RFID卡的信息采集、仪表状态的指令控制等。数据采集层作为系统运行的数据支撑,采用就地控制与远程控制相结合的模式设计。

3.2 数据汇聚层(远程计量监控中心服务器群)

中心服务器是整个系统的核心枢纽,负责整个计量系统的管理、运行、控制以及与其他业务系统的交互。服务器包括:(1)数据库服务器:负责数据存储以及数据查询和检索;(2)应用服务器:是最终用户端程序与数据库服务器之间的桥梁,客户端的应用程序访问数据库的路径;(3)任务管理服务器:实现各计量点数据实时采集功能和各司磅计算机信息采集功能,以及任务监控、任务排队、任务自动分配和记录功能,可与消息服务器使用同一台硬件服务器;(4)存储服务器:负责所有视频信号的存储管理和集中录像的存储和照片的集中存储。另外,还有流媒体服务器、Web服务器、环境监测服务器等。

3.3 业务处理层(远程计量工作站及业务站)

远程监控中心各计量员通过授权使用业务处理系统,实现远程计量业务操作和远程计量监控。各业务站同时还包括门卫检查站、验配管理站、仓库收货站,对应的应用程序分别为门卫检查程序、验配管理系统和物资收货系统。

4 系统软件设计

采用BS+CS的混合模式进行系统设计,整个系统由C#语言开发,主体采用.NET技术来架构整个应用,计量终端通过WebService方式进行服务器的数据存储;数据库选用基于客户/服务器方式的MS SQL Server 2008数据库管理系统;通信协议采用HTTP、TCP/IP。

5 结论

集群巡控远程计量系统的设计将充分整合现有汽车衡,利用分布式网络等技术,构建完善的远程可操控计量管理系统,实现了“无人值守,无单据传递,无缺陷运行”的物流全新管理模式,真正体现了公司公平、公正、公开的企业价值观。它可以改进目前计量管理流程和提高计量管理水平,完善计量管理体制,提高物资计量的效率,缩短计量时间,提高了客户满意度和物流效率,取得了可观的经济效益和社会效益,对提高公司的市场竞争力具有重要意义。

摘要：为提高公司物资计量管理水平,实现物资计量操作与业务管理的集中监控与管理,建立一套集群巡控远程计量系统对大型企业来说是非常重要的。描述了一套集群巡控远程计量系统的系统架构设计、系统软件设计及系统总体设计的思路及相关内容。

高精度智能电能计量系统的设计 篇7

1 高精度智能化电能计量系统

该项目的关键是实现对高精度电能计量系统的设计, 并应用在变电站中。在系统中使用模块设计法。设计采集计量装置和综合通信装置。模块化设计比较简便, 同时满足了智能电网智能仪表的要求。如果其中的某个装置发生了故障, 则不需要对其系统进行更换, 降低系统使用和升级的成本。采集装置要安装在变电站内的计量回路中, 其中控制室的通信装置可以实现串行口进而将其扩充成更多的采集装置, 接受上传的数据。

综合装置能够保证提供和用户相交互的界面, 接受用户操作指令。主要的作用是对实时数据进行显示, 保存和管理历史数据、记录故障和时间、传输变电站的网络层数据。

2 设计和装置相应的采集计量系统

在对采集计量装置进行设计中需要对下列问题进行考虑, 采集计量装置的对象是电网信号, 因此要实行信号输入和信号调理。设计要求电网内电压、电流信号每周进行256点周期采样, 这一需要可以满足模数转换器的采样速率。并且还能够采集三相电压和电流信号灯, 通过模数转换器可以实现多通道的同步采样。实行多路数的采集、处理以及综合通信装置、传输数据等。

2.1 计量装置的硬件设计

该项目内的高精度只能电能计量系统内所采集的剂量装置功能框图如下图2所示, 为了对上述要求进行满足, 采用德州仪器 (TI) 公司的16位高速6通道模数转换器-ADS8365和54x系列芯片, 借助DSP的优秀数据处理能力, 实现对其中的三相电压和电流信号进行采集和处理, 并且通过VC5409多通道缓冲串口以及电光转换模块HFBR1414完成综合通信装置数据传输。DSP内集成RAM容量有限, 因此对SRAM实行扩展中, 可以很好的扩展DSP数据空间。为了启动DSP, 要外扩FLASH下实现对程序代码存储, 方便DSP在通电后能够实现内部程序的自主运行。最大程度的减小非同步采样的误差, 同时提供硬件锁相对采样脉冲信号。

模数转换器ADC为采集计量核心, 其性能对整个系统性能和精度具有决定性的影响。本文的设计系统采样指标为:

系统计量精度要在0.5级之上, 并且其理论分辨率至少要比精度要求高出一个数量级, 同时对其他因素实行综合考虑, 要选取16模数转换器。

在奈奎斯特采样的定理可知, 采样频率大于被采样频率2倍, 采样结果可以体现原信号特征。实际应用中, 采样频率为原始信号5~10倍。对滤波的计量要求进行考虑, 要被测量2~21次, 这样采样频率至少是50×21×5=5.25KHz, 并且要对模数转换器的转换留出一定的时间, 频率不能过高, 因此设定的采样频率是12.8KHz。采样触发是在模数转换器针对输入时钟信号实行分频后得到采样触发信号, 这种信号被确定后, 采样频率也被确定, 工作时间比较容易更改, 并且还存在同步误差。

2.2 采集计量的装置软件

采集计量装置内使用的主要是采集量化后三相电压、三相电流处理, 得出参数值, 经过MCBSPSS的接口电光实行转换, 将原始数据和计算的结果输送至综合装置内, 总体流程从下图1。

主程序先要针对DSP中引脚功能和中断实行初始化, 设置DSP运行频率、复用初始地址和相应引脚是GPIO。中断采样后选取有效信号通道, PLL输入, 完成采集周期, 实施数据计算, 最后在DSP的MCBSPSS光电变换后, 传送其到综合通信装置内。

采集计量装置并测量, 先要通过HCF4051选取同步信号, 将其作为锁相环输入信号。判断通道内信号的有效性方法是:若通道采集值长期比较小或该值为0, 代表了同步信号出现了故障, 无法被当做锁相环输入, 选择下一通道, 直至找出更合适通道, VC5409通用I0数量少, 切换于VC5409内Mc BSP引脚复用I0口, 在CPLD中的6进制计数器下对HCF4051实行控制HCF4051的ABC端, 进而对相应的通道进行选择。

数据完成了对子程序数据的采集会。ADS8365片选信号ADCS在VC5409地址引脚和IO空间选通信号IS产生于CPLD。CPLD内的SPSIG引脚和HOLD[A、B、C]相互连接, 对6路的信号同步采样进行控制。

3 电能计量和电力参数测量方法

电能计量系统使用的是硬件同步采集数据, 有效提升了测量速度, 并极大的减少了软件的运算量。在同步采样原理的基础上, 实现对电能计量和电力参数的有效测量。

电压和俩妞的有效值计算, 在时间连续电流有效值I的基础上定义为:

T是周期, i是t时刻的电流瞬时值, 假设每一个工频筑起中的初步采样数是N次, 在离散数值算法电流有效值的基础上的Id计算公式是:

上式中的k是采样的序列号, i (k) 表示的是瞬时电流, TS是采样的间隔, 下面的定义是相同的。为了方便对数据进行读取和观察, 通常要下1~3要显示出数据的刷新周期, 因此, 为了实现对数据的测量, 对数据刷新周期时间的实际电流值进行显示, 要在m各供电周期采样上进行平滑滤波, 实行滤波后的电流有效值是Id, av离散数值计算公式为:

电工理论内要对周期电压U有效值的定义类似于电流I定义:

T表示的是周期, u (t) 表示t时刻的电压值。离散数值计算方法下, 电压有效值Ud值的计算公式是:

T代表周期, u (t) 为t时刻电压瞬时值。离散数值算法的电压有效值Ud, av计算公式为:

4 结语

文章对高精度智能电能计量系统的系统设计和构造进行了详细的阐述, 并且对相应的用电量计算方法进行了提出, 在实际的应用中只需要将相应的数字输送进去就能够获得相应用电量的精确化计量。

参考文献

[1]李灏.高精度智能电能计量系统设计[D].华北电力大学, 2011.10~26.

电能计量自动化系统的功能设计 篇8

1.1 系统概述

电能计量自动化系统指实现自动化电能计量的电能自动化系统控制软硬件设施。主要是为了及时监控电力使用情况, 收集各地区的电能消耗信息, 实现精细化电能计量管理的系统。

在实际的电力营销过程中, 这种自动化电能计量控制平台使电力企业告别了传统的大规模人工电能计量的工作模式, 不仅节省了人力资源成本, 还提高了电能计量的精确程度, 方便电力企业对各种级别客户的管理, 节省了电力企业的经营成本, 提高了工作效率。

1.2 系统的架构设计

在当前的电能计量自动化系统结构设计中, 主要包含了计量自动化主站系统、通信通道和计量自动化终端这三个主要的组成部分, 具体见图1。

2 软件系统软件功能设计方案

2.1 实现“营配一体化”

电能计量自动化系统需要实现当前电力营销中的电力资源“营配一体化”。比如, 帮助电力企业在实际营销中对大客户的用电能力进行准确的评估和计算, 从而实现准确结算的功能。同时通过已经收集的信息, 对大客户以及低压客户的下阶段用电计划进行合理的配置, 为电力企业“营配一体化”的实现提供准确的数据支持。

2.2 精细化的控制与管理

通过对管理者的权限进行系统的划分和管理。从而实现电能计量自动化系统帮助管理者对电力营销全局的控制。包括每一个次节点、终端等, 在不同的角色都有与其相对应的权限, 每个管理权限都包含一个控制对象、一个操作或操作员、一个操作人员角色三个层次。通过授权人的分级与审批, 完成地电力营销中的数据管理, 不仅方便电力企业的日常业务开展, 同时也加强了营销中的安全管控, 促进精细化的电力企业管理。

2.3 数据收集与分析功能

在电力企业的具体工作中, 需要电能计量自动化系统帮助基层工作人员完成电力资源的数据收集与分析。因此在这种功能的设计中, 重点在于建立架构合理、数据集中、功能强大的计量自动化体系。

3 自动化系统的功能设计

3.1 自动抄表功能

电能计量自动化系统功能设计中的远程自动远程抄表功能, 是电力营销中核心功能。系统的主站平台每月最后一天0 时, 将计量点电量通过接口自动导入营销系统, 自动将用户上月的用电数总量进行远程统计, 转入下月月初的系统资料中, 经系统校核后用于电费计算。使用系统进行统计的电能数据, 有效的减少了费用核算错误的经营行为。

3.2 电能自动化计量与分配

电能自动化计量与分配功能是采用智能数据分析技术, 信息技术, 自动控制等技术, 通过技术检客户端的用电信息, 并将结果汇入客户资源数据库, 将客户用电资源与传统的人工管理系统融合, 实现对电力客户用电的负荷监控、资源分配、智能规划。该功能主要是主站端的控制平台、客户端终端设备、电表、数据通信网实现。使用前文提到的自动抄表功能负责客户的用电数据汇总, 为营销部门制定下阶段的工作计划提供数据支撑。使系统在解除保电状态下, 可以通过直接遥控终端用户用电行为, 提供功率控制、用电控制以及电费收取。

3.3 自动化配变监测与计量

配变监测与计量功能的实现需要主站平台与用户终端设备的电能计量设施、网络通道、采集设备等共同作用。自动化的电能计量系统利用当前电网配套的无线网络建立主站与终端之间的通道信道, 再通过城乡配电网络的低压配电变压器来收集数据, 完成各种电力营销的监测。营销部门通过对终端的数据检测, 可以随时对一个终端或多个终端进行用电信息管理, 根据之前采集的信息, 制定分析和监控的计划, 一旦发现问题及时将信息传递方便处理, 促进电力营销的安全性。

4 结束语

本文作者着重分析了当前电力营销中的电能计量自动化系统的组成、系统功能设计的思路, 并结合当前实际工作的需要提出了在电力营销中应用与功能设计措施。当然, 笔者由于能力所限, 对电能计量自动化系统的使用尚在摸索阶段, 对它的其他功能的设计与安全稳定运行的融合还需要一定的时间的总结。

摘要：电能计量自动化系统是我国电力系统技术改造升级的必要措施, 随着经济的发展, 传统的人工计量方式已经难以满足当前日益增长的电力营销工作总量。因此, 如何在未来的电力营销工作中, 将电能计量自动化系统的各种功能设计的更加贴近实际成为电力企业的研究重点。本文结合当前电力营销的实际工作, 分析电力计量自动化系统的结构与组成, 并对它主要的功能设计方向进行了研究。

关键词：电力营销,电能计量,自动化系统,功能设计

参考文献

[1]肖勇.大规模大客户负荷管理系统数据采集方案的研究[J].电测与仪表, 2009 (S2) .

[2]李静, 杨以涵.电能计量系统发展综述[J].电力系统保护与控制, 2009 (11) .

计量系统的优化设计 篇9

一、能源计量信息管理系统的现状分析

目前, 中国各行业开发和使用的能源计量信息管理系统无统一规范标准。因为缺乏国家规范性的指导文件, 企业按照自行需求进行设计和开发, 能源计量管理系统模式较混乱。许多企业因为没有相关标准或规范的指导而茫然。据浙江省医药化工行业能源计量信息管理系统调查显示, 现阶段企业在能源计量系统由于系统结构、功能模块、数据结构与输入输出报表等多方面的不规范, 使得企业在计量器具选择、计量数据采集点设置的规范导致企业能计量与源平衡的不确定性。因为缺乏相关标准或规范, 很多企业的能源计量管理系统输出政府能源监管部门的需要的各类申报报表 (企业耗能设备一览表、企业能源计量器具一览表、能源工业企业能源购销存表、能源消耗统计及分析报表、生产信息报表) , 误报和漏报的情况时有发生。这种政企不一致的状况, 使得政府能源监管部门较难统一管理企业的能源统计与审计工作。本文就结合当前中国用能行业能源计量信息管理系统的特点, 对系统的设计规范做一些浅层次的探讨与研究。

二、能源计量信息管理系统建设的一般要求和设计原则

1. 系统的软硬件环境设计要求

在设计能源计量信息管理系统时, 对设计硬件上要考虑企业的经济承受能力, 逐步完善。同时, 配备的计量器具必须要能在线检定或校准;软件设计要考虑全面, 给予必要的完善及升级的空间。

2. 确定现场能源计量检测点设置与计量器具配置要求

(1) 现场能源检测点确定。

能源计量信息管理系统采集点的设置原则是以能够准确和实时采集数据的作为计量检测点, 并且要考虑能满足能源平衡、能源统计与审计要求[3]。具体数据采集范围包括:

a) 输入用能单位、次级用能单位和用能设备的能源及载能工质;b) 输出用能单位、次级用能单位和用能设备的能源及载能工质;c) 用能单位、次级用能单位和用能设备使用 (消耗) 的能源及载能工质;d) 用能单位、次级用能单位和用能设备自产的能源及载能工质;e) 用能单位、次级用能单位和用能设备科回收利用的余能资源。

(2) 计量器具配备率要求。

根据GB/T 17167—2006标准要求, 能源计量信息管理系统所选用的能源计量器具, 要依据不同用能设备所耗的能源类型不同, 而选用相应的计量器具。所选用的计量器具必须要能提供数计量据输出接口。选用的计量器具除了保证精度要求, 也要根据生产工艺、使用环境等条件的要求, 进行选择相适应的计量器具。

能源计量信息系统数据采集的计量器具准确度不低于表2的规定 (见下页表2) 。

4. 能源管理信息系统主要功能模块设计原则

(1) 计量器具系统模块。

计量器具系统模块的功能是能源计量管理系统与能源供应部门收费端计量数据联网, 实时监控一级计量和二级计量能源数据偏差, 并将所采集计量数据形成对比图, 出现不合理偏差系统立即报警。系统对电能供应质量进行实时监控, 并有报警提示和报警记录。

注:1.进出用能单位的季节性供暖用蒸汽 (热水) 可采用非直接计量载能工质流量的其他计量结算方式。2.进出主要次级用能单位的季节性供暖用蒸汽 (热水) 可以不配备能源计量器具。

注:按电能计量装置所计量电能将用户分为五类。Ⅰ类用户:月平均用量500万k W·h及以上, 变压器容量10 000k VA及以上;Ⅱ类用户:月平均用电量100万k W·h及以上, 变压器容量2 000k VA及以上;Ⅲ类:月平均用电量10万k W·h及以上, 变压器容量315k VA及以上;Ⅳ类:负荷容量315k VA及以下;Ⅴ类:单相供电计费用户。

(2) 能源数据采集系统模块。

能源数据采集系统模块的功能是自动采集各类能源计量点的实时瞬时量和累计量, 采集周期在1分钟~24小时范围内可调。采集数据项目完全符合能源统计和能源计量管理部门的要求。

(3) 采集数据传输、存储、查询系统模块。

采集数据传输、存储、查询系统模块应满足实时传输的要求, 考虑到数据传送速度, 有线传输200米以内可采用双绞线串口传送, 超过200米宜采用光纤以太网传送, 也可采用无线传输;各采集点数据传输到人机交互界面的时间不应超过1秒。数据输出应满足集中化管理的需要, 可通过人机交互界面查询到所有的能源计量数据输出。能源数据中心服务器实时监控历史数据一般要求保存不少于60天。

(4) 数据汇总和计算分析系统模块。

数据汇总和计算分析系统模的功能是对能源消耗计量数据进行汇总, 并按照系统设定各种能耗定额指标和节能量化指标计算分析, 并自动形成对比分析图表。超过指标系统立即报警提示。通过报警提示, 企业能够及时发现能源浪费现象和能源消耗异常情况, 及时进行纠正与改进, 及时有效控制能源消耗和能源成本开支。能耗定额指标和节能量化指标主要包括企业单位产值综合能耗、单位产品综合能耗、企业工业增加值综合能耗、企业和车间能源消耗定额及用能设备单耗等。数据汇总和计算分析系统模块功能能够对每个产品能源成本、每个车间能源成本和企业能源成本进行监控和分析, 并自动形成对比分析图表, 用能成本超过预定费用, 系统立即报警提示。

(5) 报表统计系统模块。

报表统计系统模块功能是能够根据政府、各级公司及分公司需要, 自动导出所有的各类满足政府能源统计与审计要求的用源申报报表 (企业耗能设备一览表、企业能源计量器具一览表、能源工业企业能源购销存表、能源消耗统计及分析报表、生产信息报表等) , 能源统计报表数据均能追溯到系统计量检测记录。

(6) 企业、车间、设备能源管理系统模块。

企业、车间、设备能源管理系统模块功能是实时监控企业、车间、设备能源实时消耗量, 监控各项用能指标不超过定额指标。超过定额指标经报警提示查找原因, 及时进行改进。设备管理系统功能能对重点用能设备能耗状况、负荷率、有效利用时间、开启、停止时间等影响能源消耗的各项参数进行实时监控, 确保设备的高效、经济运行, 减少设备的空载时间和能源浪费的地方。

5. 能源管理信息系统的安全设计和维护原则

信息系统应做好防电磁干扰, 采集信号线应采用屏蔽线, 并禁止与强电信号线混敷;与信息系统相连的外网系统应做好防火墙等病毒隔离措施。用能单位应设系统维护人员负责能源计量信息系统的整体维护;各车间也应有专人负责每天不少于一次的仪表值和信息系统反馈值的一致性检查, 发现问题应及时通知系统维护人员。

三、能源计量信息管理系统规范化工作成效

在上述研究的基础上, 2009年3月, 浙江省标准化研究院联合上虞新和成生物化工有限公司、上虞市质量技术监督局, 联合制定了《医药化工行业能源计量信息系统》联盟标准, 建立了能源计量信息管理系统的统一的管理模式, 实现能源计量管理标准化。通过近一年的标准实施表明, 统一规范的能源计量管理系统进一步提高了工艺过程中的能源计量数据的分析和研究的正确必可靠性, 为改进生产工艺, 提高技改节能效益提供了科学的依据, 真正发挥了能源计量数据的功效。其次应用能源管理的科学方法, 结合计算机信息网络技术, 通过精确计量, 自动采集能源量值数据信息, 对能耗数据进行计算汇总、图形对比、经济分析、量化评价, 控制能源消耗, 节约了能源成本开支, 提升企业能源管理水平。例如, 浙江省重点试点企业上虞新和成生物化工有限公司发酵车间经过对蒸汽消耗数据的分析, 将灭菌工艺由原来的间歇消毒改为连续消毒, 使车间每月蒸汽消耗量下降30%。精馏车间强化循环水温差管理, 优化了操作参数, 耗汽量从原来6吨/小时下降为4.5吨/小时, 循环水用量从910吨/小时下降到450吨/小时, 使该车间每吨产品能源成本下降15%。通过考核, 公司万元增加值能耗同比下降14.6%。

为了扎实推进企业能源计量工作, 将节能工作落到实处, 我们对企业能源计量信息管理系统相关的设计规范和标准进行了初步的研究。规范、有效、科学的能源计量信息管理系统不仅能规范企业能源计量与管理, 也将进一步推动国家依法实施节能减排监督管理。

参考文献

[1]杨涛.能源管理系统的应用[J].黑龙江科技信息, 2009, (17) :274.

[2]李纯, 孙健, 等.能源管理信息系统在企业能源计量和节能量化管理中的应用[J].中国计量, 2008, (11) :34-35.

计量系统的优化设计 篇10

【关键词】网络优化；用户感知；信令分析；信令监测

0.概述

无线网络，既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化了的红外线技术及射频技术。无线网络与有线网络的用途十分类似，二者最大的不同在于传输媒介的不同，无线网络利用无线电波取代了有线网络的线缆。

无线网络优化就是通过对现网的设备、设备参数和网络结构的调整等手段对已有网络进行合理化配置，充分发挥现有的网络系统资源的效能，使网络设备的性能达到最佳。优化的过程是寻找网络设备的一系列配置变量的最佳搭配值，调整有关性能指标参数，最大限度地发挥通信网络的潜力，提高通信网络的整体服务质量。

1.基于信令监测的新型无线网络优化系统

基于信令监测系统的网络优化有助于提高全网接通率，降低营运成本，增加业务收入，提高网络稳定性的功效，将逐渐扩大使用的占比的份额，成为主流的网络优化工具。

1.1算法总体流程

流程说明：

（1）开始：基于信令监测的优化系统启动。

（2）业务、网元、GIS配置数据初始化：从数据库加载业务、网元、GIS等基础数据。

（3）动态采集Iub、IuCS、IuPS、Abis、A、Gb接口上的数据：通过系统的采集板实时采集以上接口的数据。

（4）以60秒为步长，对采集来的数据进行解码和分析：一次处理60秒内接受来的数据，首先对数据进行解码，然后把解码后的数据赋给各个功能模块进行各种指标的分析，主要包括网络深入覆盖分析、载频优化分析、干扰分析、用户行为和感知分析、MR透视、投诉处理以及其它专题分析。

（5）结果处理与统计：将各个功能模块分析出来的结果进行汇总和综合分析，给出优化建议。

（6）结果显示（GIS显示与表格显示）：把处理后的结果进行显示，显示主要有两种途径，一种是在GIS地图上显示，一种是用表格显示汇总后的数据。

1.2网络深入覆盖优化

冗余站点优化。通过统计测量报告的信息，建立MR 电平矩阵，通过分析邻区电平强度，评估某一个地区冗余覆盖的情况，结合该区域的话务量信息，发现冗余站点。

交叠覆盖优化。通过发现每个小区的中心覆盖区域，评估在在每个三一）载频优化TRX是网络的基础物理单元，TRX发生问题将直接影响无线网络的质量，通过分析每个TRX的隐性故障，可以发现和解决网络的基本问题。目前由于GSM系统采用了跳频等技术方案，小区级别的统计指标将“淹没”单一或少数TRX的故障带来的影响，从而隐藏了网络最基本的问题，但这种仍然会在用户的感受上表现出来。

1.3干扰分析和频率优化

对所有时隙的掉话、电平、质量和干扰等情况进行监控和分析，由此可发现载频的隐性故障。

通过收集测量报告，统计测量报告中的主邻区信号关系，可以推导出小区的干扰矩阵，以小区干扰矩阵为基础，可以分析每个小区每个频点受干扰的严重程度及其干扰源，给出频率优化的建议。

1.4用户行为和感知分析

通过对每个用户手机产生的MR数据进行图形化处理，清晰呈现出用户当时的行为和感知。主要包括用户级质量分析、用户级干扰分析、TA关联分析、感知差掉话分析等。

1.5 MR透视

MR是来自于手机和BTS端的测量报告，反映了网络的无线环境。通过多种方式呈现无线测量效果，用户手机所处无线环境，是网络优化的重要手段。

1.6投诉处理

通过呼叫跟踪系统，保存海量的呼叫信令数据，对用户投诉进行信令回溯，并通过定位的形式，在GIS系统上找出网络的问题，快速定位问题区域。

1.7其它专题分析

对于中国移动3G网络TD-SCDMA网络进行专题性分析。包括：接入性能分析、切换分析、容量分析、PS业务分析、VP业务分析、位置区更新分析、路由区更新分析、2/3G互操作分析、邻区分析等。

通过对CDR信令数据设定条件进行查询及分析，帮助优化工程师对业务使用状态进行深入分析，为解决业务使用中出现的问题和提高网络质量提供参考依据。

2.技术创新点

2.1首创性将MR电平分析和话务量结合，调整基站发射功率

由于基站密度越来越高，半径越来越小，网络的整体干扰持续上升。一些强信号区域的基站机顶发射功率可以大幅降低，甚至基站暂时退服。本系统基于手机测量报告生成MR电平矩阵，结合忙时话务量进行分析，划分出“全时冗余小区”、“闲时冗余小区”、“过覆盖小区”，对冗余小区进行停机或调整机顶功率，将话务量分担到邻区，不仅降低整网的干扰水平，而且还达到节能减排的目的，承担通信企业应尽的社会责任。

2.2基于粗糙集约简技术的用户感知模型

本系统分析海量的用户通话数据、用户投诉数据、DT和CQT数据，根据移动用户感知属性，对海量数据进行属性约简，更准确地评估用户感知模型。 在TD-SCDMA的VP业务方面，更是完成了VP业务回落的感知分析。VP回落是指可视呼叫无法完成，但具备完成语音呼叫的条件，由网络通知主叫终端，以便主叫终端支持呼叫回落所需的操作。

2.3创新性的时隙分析模型

对所有时隙的掉话、电平、质量和干扰等情况进行监控和分析，由此可发现载频的隐性故障。

2.4用户投诉的回溯和处理

采用海量存储，保存VIP用户的原始信令数据。通过呼叫跟踪功能，查询指定时间和手机号码的所有呼叫。并且，可以详细查询其指定呼叫的信令流程以及该呼叫在GIS上的移动状况，迅速定位问题，减少了大量的路测工作。

2.5独特的深度覆盖优化模型

主要创新点在于通过持续监测各接口数据，提取MR获取真实用户的信号接收强度，提出了两种深度覆盖优化的方法，即：

2.5.1交叠覆盖的发现和降低

本系统通过传播损耗和传播时延将小区的覆盖区域划分为中心服务区域和边缘覆盖区域，在此基础上提出了一种计算交叠覆盖系数的方法，基于成片小区，评估出该区域交叠覆盖的严重程度，通过调整天线和发射功率，降低交叠覆盖程度。

2.5.2计算边缘覆盖余量，自动给出机顶功率的调整方案

在覆盖区域划分的基础上，本系统提出了一种计算边缘覆盖余量的方法，利用该小区的边缘TCH功率控制信息，调整机顶功率，有效解决过度覆盖的问题。

3.结束语

本文分析了当前形势下无线网络优化的必要性和紧迫性，介绍了无线网络的基本原理和2G、3G网络架构和移动通信网络中的几项关键技术。详细论述了无线网络优化的概念和流程，讨论了常见的无线网络优化的过程以及他们的优缺点。在此基础上提出了基于信令监测新型无线网络优化系统架构。依据软件工程的设计方法，分析了系统的系统需求、系统主要功能和实现方式，并设计了在现网中的实现方案。经过实践，总结了这种新型优化系统的特点和能够实现的优化功能，并逐一列举了具体状况。同时还详细描述了系统投入使用后带来的一系列经济效益和社會效益，最后申报了独创性技术手段的相关专利。

【参考文献】

［１］张威．GSM网络优化:原理与工程．人民邮电出版社，2006．9．

［２］吴伟陵，牛凯．移动通信原理（第二版）．电子工业出版社，2009．P416-445.

计量系统的优化设计 篇11

1 新型智能节能建筑采暖及计量系统的总体设计

为了提高采暖系统的智能水平, 系统的可靠性和实时性成为制约采暖系统发展的瓶颈。以往的集中计量系统一般采用RS-485总线方式传输数据, 这种方式传输距离短, 安装复杂, 各个仪表独立工作, 系统的网络性太差。新的系统要求网络的控制性和实时性都有显著提高, 而高可靠性, 高数据传输速度的CAN总线技术的发展为采暖计量系统的发展提供了机会。因此, 作者采用CAN总线技术研制了新的采暖计量系统。为了达到节能环保的目的, 要求采暖系统能够判断居室内有无人员, 从而启动控制系统达到节能的目的。近几年发展起来的射频识别 (RFID.即Radio Frequency Identification) 技术具有穿透性和无屏障阅读、可重复使用、体积小型化、安全性好等特点。该技术借鉴用于建筑节能智能系统, 跟踪识别居室有无人员而调节供热阀门的启闭, 改变24小时不间断功能的现状, 达到节能的目的。

因此, 作者采用基于CAN总线和RFID技术, 研制新型的智能采暖计量系统。系统的核心设备是用户控制微处理器, 它根据传感器组、检测电路检测到的居室的状态 (温度、RFID卡信号) , 以及状态检测电路检测到的执行器 (阀门) 的状态, 发出相应智能控制信号, 通过驱动电路驱动执行器工作。

2 系统结构设计

在新型的节能建筑采暖和计量系统中包括了上位机管理系统和数据库集中器以及用户只能终端三个部分。在整个智能节能计量管理系统中, 上位机管理系统起到的作用是负责日常的数据信息管理, 方便对用户信息的查询;在数据集中器则是主要负责系统中集中和协议的转换;而用户智能终端的主要作用是能使用户进行对系统进行智能控制和用户的使用状态以及用户信息的上传, 并通过RFID卡与用户智能终端控制器配合从而探寻出房屋是否有人, 从而进行选择性的供暖。

2.1 数据集中器

目前大多数集中抄送表系统采用RS-485总线方式传输数据的数据集中器虽然价格低廉, 但是数据传输速度不快, 且不可以直接和局域网连接, 从而增加了该类系统的硬件和软件的复杂度。本系统中的数据集中器负责上位机和用户智能终端的联系, 主要实现CAN协议与TCP/IP协议的转化、数据的集中和总线隔离的作用, 传输速度快, 且可以直接通过路由器或上位机管理中心直接连接到局域网及以上网络, 更便于数据的集中管理和分析。集中器硬件主要由三部分组成, 第一部分是CAN接口部分, 由CAN总线接收器、总线光耦隔离电路、CAN控制器 (微处理器ARM系列LPC2290内部集成) 组成CAN;第二部分是以太网接口部分, 以太网接口芯片 (DM9000B) 为核心设计;第三部分是嵌入式系统 (LPC2290最小系统) , 实现TCP/IP和CAN协议的转换。

2.2 用户智能终端

用户智能终端是一个集数据采集、识别、显示、管理及控制于一体的高科技热量管理与计量智能仪器。为了确保在一定距离内智能终端不对用户居室有无人产生错误判断, 移动RFID卡必须具有良好的穿透性和准确性, 因此移动RFID卡采用n RF90S设计, 工作频率设计成433MHz[8]。读卡器通过n RF90S芯片片内的SPI口与微控制器通信。传感器采用单线数字温度传感器DS1 8B20, 数字化通信, 数据线供电, 温度测量范围广而精确, 在-10~+85℃范围内, 精度达到±0.5℃。微处理器根据温度传感器测得的居室空气温度与用户预先设定值的温度值比较, 以及读卡器是否收到相应用户移动RFID卡的信号, 即居室有无人员, 配合阀门当前状态, 自动调节供暖阀门的启闭, 并修改微处理器中的阀门状态标识。

2.3 用户智能终端

上位机管理系统是包括了用户管理和用户参数设置以及用户缴费的软件管理系统, 上位机管理系统以数据库为系统的基础, 采用了VS 2005进行开发, 因此数据通常也使用SQL 2005。

2.3.1 数据采集软件

数据采集软件开发语言采用C语言。为避免过多其它干扰, 软件写成WINDOWS服务。软件通过以太网, 利用SOCK编程, 发送相应的通信协议, 将接收到的数据进行相应解析得到采集数据, 同时将采集数据实时存储更新至数据库中。同时如果当前数据库中的余额记录过少, 程序根据相应通信协议下发指令, 停止供应热量。

2.3.2 数据管理软件

为方便管理使用, 本系统使用B/S架构, 利用ASP.NET 2.0进行开发, 与数据采集软件共用一个数据库。系统主要功能包括有:用户信息数据维护, 系统参数设置, 用户当前余额查询及用户缴费, 用户缴费记录查询, 用户实时用量记录查询, 用户历史用量记录查询。

结束语

随着时代发展, 我国的经济高速发展, 人们生活水平显著提高, 人们对生活的条件也提出了更高的要求, 在冬季的供暖问题中, 过去的供暖方式已经完全不能满足新时代人们的供暖需求。本文通过对新型智能节能建筑采暖系统和计量系统的深入剖析解读, 为提高功能系统的实用性能水平, 起到相应的作用。通过以上的测验结果表明, 这种新型的智能节能建筑采暖系统和计量系统, 完全完全符合了智能节能的是设计要求, 并且在实验证明过程中, 该系统反应速度快, 智能控制符合要求, 因此系统的实用性较强, 值得大力推广。

摘要：自改革开放以来, 我国的经济持续快速的发展, 人们的生活水平明显提高, 从而使人们对生活的物质条件要求也越来越高。随着科学技术和建筑行业的发展, 新型智能节能建筑采暖逐渐走入了人们的视野并逐步得到了普及。如今, 能源短缺已经成了一个世界性的话题, 我国是一个资源大国, 但是由于人口众多, 我国同样也是一个资源紧缺的大国。所以在资源能源的有效利用上, 相关部门绞尽脑汁, 为我国的能源节能方面起到了巨大的作用。本文通过对新型智能节能采暖和建筑节能计量系统的深入探析, 并描述了控制智能节能取暖系统的关键技术, 为高我国智能节能建筑采暖系统整体智能控制的水平起到一定的促进作用。