專利名稱：一種基于gprs網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本系統(tǒng)涉及能源監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)、適用于印染行業(yè)的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前在印染企業(yè)里，能源的消耗沒有節(jié)制，完全放任于設(shè)備操作工人的粗放操作， 比如設(shè)備在一個印染工序的過程中電的使用，本來是可以依據(jù)工序的不同階段對電的需求量，靈活調(diào)節(jié)變頻儀來調(diào)節(jié)電的輸出，但是工人往往為了操作方便而忽略了這個操作動作， 使電的損耗一直處于滿負(fù)荷運作，白白浪費了能源，在日積月累中增加了企業(yè)的運營成本； 水的使用也存在同樣的浪費現(xiàn)象，而且水的粗放使用還不僅僅是浪費本身，還直接關(guān)系的污水的排放量，尤其在當(dāng)前國家對環(huán)保日益重視的大環(huán)境下，排污費用在印染成本中的比重大大增加，已經(jīng)是印染企業(yè)的一大心病。除了上述人為的粗放操作以外，印染設(shè)備本身的運行狀況也是千差萬別。比如新的設(shè)備由于各個零件或者結(jié)構(gòu)處于出廠調(diào)試后的最佳狀態(tài)，各項耗能數(shù)據(jù)處于一個相對比較理想的情況，但是隨著時間的推移，由于磨損和污垢等老化現(xiàn)象的存在，部分或者全部的耗能數(shù)據(jù)都會有所攀升。雖然這些情況可以通過定期維護來解決問題，但是定期維修一定存在一個周期問題，過于頻繁的維護會增加成本同時降低產(chǎn)能，過于松散的維護又無法及時解決耗能浪費。但是，上述在印染企業(yè)里普遍存在的問題，是很難通過企業(yè)的制度和員工的自律而完全避免的。因為首先一個，印染企業(yè)無法完整地掌握眾多設(shè)備耗能的詳細數(shù)據(jù)，制定設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)耗能指標(biāo)也無從談起；其次，每個生產(chǎn)工序存在很多的分解環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都需要工人的人為干預(yù)，而一個工人又往往同時操作多臺設(shè)備，企業(yè)的操作規(guī)范很難約束到工人的操作行為；另外，設(shè)備的老化往往是出現(xiàn)了對正常生產(chǎn)有影響巨大的時候，比如無法升溫或者升溫緩慢等，才會被發(fā)現(xiàn)提交維護，時間上已經(jīng)非常滯后了。企業(yè)往往也會試圖通過操作制度規(guī)范以及績效考核等手段來降低耗能，但是往往收效甚微。
發(fā)明內(nèi)容本系統(tǒng)針對目前印染企業(yè)存在的諸多問題，提供了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)，通過對印染設(shè)備在日常生產(chǎn)中所消耗的水、電、氣等的消耗量的監(jiān)控，降低企業(yè)的日常耗能，從而直接降低企業(yè)的成本。一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)，包括儀表終端、集中器和集控中心服務(wù)
D ο所述的集中器與儀表終端采用有線連接，傳輸方式采用RS485工業(yè)現(xiàn)場總線方式，兩線制的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用主從式連接方式，可以支持最多32個節(jié)點。相對于其他有線方式，比如電壓采集、電流采集等，由于RS485總線采用差分方式進行數(shù)據(jù)傳輸，抗干擾能力更強，攜帶的信息量更加豐富。RS485通常被用在工業(yè)控制的數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域。[0008]所述的集中器和集控中心服務(wù)平臺之間采用無線GPRS方式通訊。所述的集中器包括GPRS無線模塊和CPU，所述的CPU優(yōu)選ARM內(nèi)核的LPC2103F， 所述的GPRS無線模塊優(yōu)選西門子的MC55i。所述的CPU設(shè)有串口、JTAG 口、ADC采樣部分電路和數(shù)字輸入輸出通道。所述的串口有兩個，一個用來接RS485總線和掃描槍，實現(xiàn)RS485總線的數(shù)據(jù)讀寫和掃描槍數(shù)據(jù)的接收，另一個用來和無線模塊進行通訊，通過AT指令對MC55i進行控制實現(xiàn)GPRS功能。所述的JTAG 口是調(diào)試階段用來調(diào)試和仿真使用的。所述的ADC采樣部分電路最多達8路，可以實現(xiàn)對多路模擬信號的數(shù)據(jù)采集，比如4-20mA電流或者0-5V電壓的采樣，信號調(diào)理電路實現(xiàn)模擬信號到CPU可采樣范圍的電壓的轉(zhuǎn)換。所述的數(shù)字輸入輸出通道連接隔離電路，輸出電路采用繼電器隔離輸出，可以實現(xiàn)最多8路的開關(guān)量輸出，實現(xiàn)對設(shè)備供電的開和關(guān)的操作，輸入電路采用光電隔離，可以實現(xiàn)最多8路的開關(guān)量輸入，用來檢測設(shè)備的工作狀態(tài)。上述多種接口的支持使得集中器對數(shù)據(jù)采樣具備更加靈活的方案選擇。考慮到本實用新型的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)的規(guī)模超過有1000個數(shù)據(jù)采集的節(jié)點， GPRS的數(shù)據(jù)量是很龐大的，所以在GPRS組網(wǎng)方式上選擇了 DDN專線方式進行組網(wǎng)，這樣的好處是可以保證數(shù)據(jù)對實時性的要求。所述的集控中心服務(wù)平臺的硬件采用web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器分離的方式，保證數(shù)據(jù)的安全以及客戶訪問的實時性。本實用新型系統(tǒng)的工作方式如下集中器完成終端的數(shù)據(jù)采集和暫存，同時接受集控中心服務(wù)平臺的指令，上傳實時數(shù)據(jù)，集中器和集控中心服務(wù)平臺之間采用無線GPRS 方式通訊。相對于傳統(tǒng)的有線連接方式，GPRS技術(shù)可以實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸，而且基于當(dāng)前成熟的GPRS網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省了布線的成本費用，大大方便了日常的維護。所述的集中器具有條形碼掃描接口，操作工人通過掃描條碼開啟、停止染缸設(shè)備。 條碼信息中包括客戶信息代碼、員工號信息、規(guī)格代碼、克重信息等內(nèi)容，具體被定義成如下格式條形碼采用Codel28編碼格式，格式定義為一串包含23個數(shù)字組成的碼流，需要攜帶的信息為起始幀1為代碼(0x46)、客戶2位代碼、規(guī)格4位代碼、員工編號3位代碼，克重(米數(shù))4位代碼+1位單位(0-克1-米)、條碼屬性1位(0-關(guān)1-開)，以及5位隨機數(shù)、1位校驗碼，最后1位結(jié)束碼(0x45)。條形碼編碼格式按此內(nèi)容順序排列合成。集中器通過掃描，對23位代碼信息順序解碼，獲得對應(yīng)信息內(nèi)容，同時上報給集控中心服務(wù)平臺。這些信息會被上傳到服務(wù)中心平臺后，平臺對此信息的時間點及內(nèi)容會保存到數(shù)據(jù)庫。一個工序以開始條碼為起點，以結(jié)束條碼為終點，之間的耗能為該工序的總耗能，同時工序信息里的克重為該工序的產(chǎn)出。這樣一個工序的耗能、產(chǎn)出比就可以有精確的量化值了。服務(wù)平臺有了此信息，就可以對員工一定時間內(nèi)的產(chǎn)出和耗能做具體的量化，也可以對每個設(shè)備的產(chǎn)出和耗能做具體的量化。員工之間、設(shè)備之間可以做詳細的產(chǎn)出和耗能的對比。這樣每臺設(shè)備、每個員工的產(chǎn)出和耗能就有了詳盡的量化值，管理人員可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)，對員工的績效考核做出評價，也可以對設(shè)備是否需要進行維護做出評判。所述的服務(wù)器平臺中心軟件運行在中心服務(wù)器上，用戶可以通過IE中輸入固定 IP對服務(wù)器進行訪問。依據(jù)用戶的權(quán)限，用戶可以訪問到不同級別的數(shù)據(jù)。其中，關(guān)鍵的包括實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢和歷史數(shù)據(jù)對比。同時這些數(shù)據(jù)可以顯示、統(tǒng)計、生成報表以及打印。[0017]所述的服務(wù)器平臺中心軟件的具體功能包括歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計、實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)對比等子模塊。歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計里，客戶可以按照設(shè)備/員工/總量三種方式，對歷史能耗值進行查詢，查詢的結(jié)果可以按照年、月、日進行篩選，結(jié)果以表格、柱狀圖、Excel導(dǎo)出等方式展示；實時數(shù)據(jù)顯示里，實時的展示設(shè)備每個監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時曲線圖，數(shù)據(jù)每隔10秒鐘刷新一次；歷史數(shù)據(jù)對比里，客戶可以對多個設(shè)備/員工之間的能耗值進行對比，結(jié)果以柱狀圖的形式展示。本實用新型的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)基本采用GPRS無線通訊方式實現(xiàn)遠程采集數(shù)據(jù)，采用固定IP加光纖入戶的方式建立數(shù)據(jù)服務(wù)中心平臺，采用條碼紅外掃描技術(shù)錄入工序信息，采用RS485總線采集設(shè)備儀表的耗能數(shù)據(jù)，特別適用于印染行業(yè)，對印染設(shè)備在日常生產(chǎn)中所消耗的水、電、氣等的消耗量的監(jiān)控，可以從根本上加強對設(shè)備操作員工的約束和監(jiān)管，可以幫助企業(yè)決策者加強對能源分配的合理規(guī)劃，從而幫助企業(yè)減少能源消耗總量節(jié)省成本。

圖1為本實用新型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型系統(tǒng)集中器的設(shè)計框圖。圖3為本實用新型系統(tǒng)的RS485總線的拓?fù)鋱D。圖4為本實用新型系統(tǒng)的GPRS組網(wǎng)方式示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)，包括儀表終端、集中器和集控中心服務(wù)平臺。所述的集中器與儀表終端采用有線連接，傳輸方式采用RS485工業(yè)現(xiàn)場總線方式，RS485總線采用差分方式進行數(shù)據(jù)傳輸，兩線制的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用主從式連接方式，可以支持最多32個節(jié)點。如圖3所示的485總線的拓?fù)鋱D，網(wǎng)絡(luò)兩頭接有120 Ω 的終端電阻，其他設(shè)備兩兩相連，最后接到主控的總線上。如圖2所示的集中器的設(shè)計框圖，其核心CPU使用ARM內(nèi)核的LPC2103F，GPRS無線模塊選用西門子的MC55i，接口部分支持ADC采樣、RS485工業(yè)總線接口以及數(shù)字輸入輸出接口。CPU具有兩個串口，一個用來接RS485總線和掃描槍，實現(xiàn)RS485總線的數(shù)據(jù)讀寫和掃描槍數(shù)據(jù)的接收，另外一個用來和無線模塊進行通訊，通過AT指令對MC55i進行控制實現(xiàn)GPRS功能；CPU中的JTAG 口是調(diào)試階段用來調(diào)試和仿真使用的；最多達8路的ADC采樣部分電路，可以實現(xiàn)對多路模擬信號的數(shù)據(jù)采集，比如4-20mA電流或者0-5V電壓的采樣， 信號調(diào)理電路實現(xiàn)模擬信號到CPU可采樣范圍的電壓的轉(zhuǎn)換；數(shù)字輸入輸出通道連接隔離電路，輸出電路采用繼電器隔離輸出，可以實現(xiàn)最多8路的開關(guān)量輸出，實現(xiàn)對設(shè)備供電的開和關(guān)的操作，輸入電路采用光電隔離，可以實現(xiàn)最多8路的開關(guān)量輸入，用來檢測設(shè)備的工作狀態(tài)?？紤]到系統(tǒng)的規(guī)模超過有1000個數(shù)據(jù)采集的節(jié)點，GPRS的數(shù)據(jù)量是很龐大的，所以在GPRS組網(wǎng)方式上選擇了 DDN專線方式進行組網(wǎng)，如圖4所示，由移動通信服務(wù)商直接拉專線到服務(wù)平臺的中心服務(wù)器，通過專線直接把數(shù)據(jù)由GPRS網(wǎng)關(guān)服務(wù)器傳輸?shù)椒?wù)平臺，相對于傳統(tǒng)的靜態(tài)IP的方式，這樣的好處是可以保證數(shù)據(jù)對實時性的要求，實現(xiàn)大吞吐量數(shù)據(jù)的實時傳輸。中心服務(wù)平臺的硬件采用web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器分離的方式， 保證數(shù)據(jù)的安全以及客戶訪問的實時性。本實用新型的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)工作方式如下集中器完成終端的數(shù)據(jù)采集和暫存，同時接受集控中心的指令，上傳實時數(shù)據(jù)，集中器和服務(wù)平臺中心之間采用無線GPRS 方式通訊。集中器具有條形碼掃描接口，操作工人通過掃描條碼開啟、停止染缸設(shè)備。條碼信息中包括了信息中包括客戶信息代碼、員工號信息、規(guī)格代碼、克重信息等內(nèi)容，具體被定義成如下格式條形碼采用Codel28編碼格式，格式定義為一串包含23個數(shù)字組成的碼流， 需要攜帶的信息為起始幀1為代碼(0x46)、客戶2位代碼、規(guī)格4位代碼、員工編號3位代碼，克重(米數(shù))4位代碼+1位單位(0-克1-米)、條碼屬性1位(0-關(guān)1-開)，以及5 位隨機數(shù)、1位校驗碼，最后1位結(jié)束碼(0x45)。條形碼編碼格式按此內(nèi)容順序排列合成。 集中器通過掃描，對23位代碼信息順序解碼，獲得對應(yīng)信息內(nèi)容，同時上報給集控中心平臺。這些信息會被上傳到服務(wù)中心平臺后，平臺對此信息的時間點及內(nèi)容會保存到數(shù)據(jù)庫。一個工序以開始條碼為起點，以結(jié)束條碼為終點，之間的耗能為該工序的總耗能，同時工序信息里的克重為該工序的產(chǎn)出。這樣一個工序的耗能、產(chǎn)出比就可以有精確的量化值了。服務(wù)平臺有了此信息，就可以對員工一定時間內(nèi)的產(chǎn)出和耗能做具體的量化，也可以對每個設(shè)備的產(chǎn)出和耗能做具體的量化。員工之間、設(shè)備之間可以做詳細的產(chǎn)出和耗能的對比。這樣每臺設(shè)備、每個員工的產(chǎn)出和耗能就有了詳盡的量化值，管理人員可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)，對員工的績效考核做出評價，也可以對設(shè)備是否需要進行維護做出評判。服務(wù)器平臺中心軟件運行在中心服務(wù)器上，用戶可以通過IE中輸入固定IP對服務(wù)器進行訪問。依據(jù)用戶的權(quán)限，用戶可以訪問到不同級別的數(shù)據(jù)。其中，關(guān)鍵的包括實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢和歷史數(shù)據(jù)對比。同時這些數(shù)據(jù)可以顯示、統(tǒng)計、生成報表以及打印。服務(wù)器平臺中心軟件具體功能包括歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計、實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)對比等子模塊。歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計里，客戶可以按照設(shè)備/員工/總量三種方式，對歷史能耗值進行查詢，查詢的結(jié)果可以按照年、月、日進行篩選，結(jié)果以表格、柱狀圖、Excel導(dǎo)出等方式展示；實時數(shù)據(jù)顯示里，實時的展示設(shè)備每個監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時曲線圖，數(shù)據(jù)每個10秒鐘刷新一次；歷史數(shù)據(jù)對比里，客戶可以對多個設(shè)備/員工之間的能耗值進行對比，結(jié)果以柱狀圖的形式展示。
權(quán)利要求1.一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)，包括儀表終端、集中器和集控中心服務(wù)平臺，其特征在于所述的集中器與儀表終端通過RS485總線連接；所述的集中器包括GPRS無線模塊和CPU，所述的CPU設(shè)有串口、用于調(diào)試和仿真的 JTAG 口、用于對多路模擬信號的數(shù)據(jù)采集的ADC采樣部分電路、用來檢測設(shè)備的工作狀態(tài)的數(shù)字輸入通道和用于實現(xiàn)對設(shè)備供電的開和關(guān)的操作的數(shù)字輸出通道；所述的集控中心服務(wù)平臺包括web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；所述的集中器和集控中心服務(wù)平臺之間采用無線GPRS方式通訊。
2.如權(quán)利要求1所述的基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)，其特征在于所述的CPU 為ARM內(nèi)核的LPC2103F。
3.如權(quán)利要求1所述的基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)，其特征在于所述的串口包括連接RS485總線和掃描槍的串口以及與無線模塊通訊的串口。
4.如權(quán)利要求1所述的基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)，其特征在于所述的GPRS 無線模塊為西門子的MC55i。
5.如權(quán)利要求1所述的基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)，其特征在于所述的GPRS 無線模塊的組網(wǎng)方式為DDN專線方式。
專利摘要本實用新型公開了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控考核系統(tǒng)，包括儀表終端、集中器和集控中心服務(wù)平臺，所述的集中器與儀表終端采用有線連接，傳輸方式采用RS485工業(yè)現(xiàn)場總線方式；所述的集中器包括GPRS無線模塊和CPU，所述的集中器的接口部分包括ADC采樣接口、條形碼掃描接口、RS485工業(yè)總線接口以及數(shù)字輸入輸出接口；所述的GPRS組網(wǎng)方式為DDN專線方式。本實用新型系統(tǒng)內(nèi)通過對印染設(shè)備在日常生產(chǎn)中所消耗的水、電、氣等的消耗量的監(jiān)控，降低企業(yè)的日常耗能，從而直接降低企業(yè)的成本。
文檔編號G05B19/418GK202183038SQ20112023756
公開日2012年4月4日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者張春升, 徐新民, 成華 申請人:徐光賢