一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括依次連接的傳感器模塊、單片機控制模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web服務(wù)器及用戶終端，所述的單片機控制模塊按照預(yù)設(shè)的讀取時間間隔對傳感器模塊進行數(shù)據(jù)讀取，并傳送至數(shù)據(jù)上傳模塊，所述的數(shù)據(jù)上傳模塊將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器保存，用戶終端通過Web服務(wù)器向數(shù)據(jù)服務(wù)器查詢能耗信息，所述的Web服務(wù)器根據(jù)用戶終端請求對數(shù)據(jù)進行分析后，將分析結(jié)果反饋給用戶終端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有數(shù)據(jù)采集效率高、操作方便快捷、應(yīng)用面廣以及實用性強等優(yōu)點。
【專利說明】一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及設(shè)備能耗監(jiān)控領(lǐng)域，尤其是涉及一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當前信息技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，使得互聯(lián)網(wǎng)已深入到人們的生活和工作之中，互聯(lián)網(wǎng)的普及使得信息方便地收集與分享成為可能。與此同時，傳感器技術(shù)也在近些年來得到了很快的發(fā)展，各種傳感器的小型化及低廉的價格使得通過其獲取有價值的信息及挖掘相應(yīng)信息中的有價值的知識成為了一個新的研究熱點。不論是將這些提取出來的知識通過可視化手段提供給用戶，或是通過對知識的分析進一步給控制器提供輸入從而對設(shè)備等進行控制，都將會是一個十分有意義和價值的過程，會給人們的生活帶來更大的便利。
[0003]在我國，從上世紀九十年代開始興起數(shù)據(jù)分析與可視化平臺這方面的研究，而最早的數(shù)據(jù)分析與可視化平臺主要應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境當中，平臺的主要監(jiān)測對象是工廠的各種設(shè)備，如鍋爐，機床等等，主要目的是通過對工廠能耗的監(jiān)測與數(shù)據(jù)反饋，來尋求節(jié)能手段。除此之外，另一個目的在于，通過這種監(jiān)測手段，可以預(yù)先設(shè)定上下限值，當設(shè)備的監(jiān)測參數(shù)超過上下限時，在監(jiān)測平臺提供報警信息。綜上所述的這類可視化平臺雖然有一定的實用價值，但對象較為單一，僅僅應(yīng)用在工廠中，并且所用到的監(jiān)測傳感器數(shù)量眾多且一般價格不菲，監(jiān)測到的數(shù)據(jù)一般通過專用總線上傳至工廠內(nèi)部專用服務(wù)器，且沒有充分利到如今正迅速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)。
[0004]隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，一類運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)分析與可視化平臺應(yīng)運而生，這類平臺采用無線傳感器技術(shù)來進行數(shù)據(jù)采集和上傳，相比應(yīng)用在工廠環(huán)境中的平臺更具有靈活性，數(shù)據(jù)上傳一般通過GPRS或者CDMA網(wǎng)絡(luò)的方式也較有線方式大大提升了方便性，節(jié)約了成本。但是，這類平臺登錄使用方式受限，沒有針對時下普及的智能手機和平板電腦給出相應(yīng)的使用解決方案。另外,GPRS和CDMA網(wǎng)絡(luò)都是電信運營商的商業(yè)網(wǎng)絡(luò),并不是免費使用的資源，同時，二者的上傳速度都比較慢，如果遇到數(shù)據(jù)上傳量較大的情況，就會影響整個平臺系統(tǒng)的工作。
[0005]總的來說，以上這兩類數(shù)據(jù)分析與可視化平臺監(jiān)測的都是傳統(tǒng)的電能數(shù)據(jù)，并不符合當前大數(shù)據(jù)思想潮流，而且，由于缺少不同種類的傳感器，采集到的數(shù)據(jù)缺乏全面性，因而僅僅能夠做到電量數(shù)據(jù)的查看，使得最終分析的結(jié)果及預(yù)測的結(jié)果都較為單一。
[0006]目前，研究者們提出了一些對平臺的數(shù)據(jù)分類進行改進的方法，即通過在傳感器的數(shù)據(jù)上傳端事先進行格式的定義，之后按照預(yù)先定義好的規(guī)則，來區(qū)分具體是哪一項設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)。這種方法有兩個主要的缺點:第一，設(shè)計好數(shù)據(jù)定義格式之后，需要對平臺中的每一個傳感器進行配置，增加了工作量。第二，這樣的設(shè)計方法需要對每一個要監(jiān)測的設(shè)備配置傳感器，增加了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與可視化的分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的傳感器模塊、單片機控制模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web服務(wù)器及用戶終端，所述的單片機控制模塊按照預(yù)設(shè)的讀取時間間隔對傳感器模塊進行數(shù)據(jù)讀取，并傳送至數(shù)據(jù)上傳模塊，所述的數(shù)據(jù)上傳模塊將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器保存，用戶終端通過Web服務(wù)器向數(shù)據(jù)服務(wù)器查詢能耗信息，所述的Web服務(wù)器根據(jù)用戶終端請求對數(shù)據(jù)進行分析后，將分析結(jié)果反饋給用戶終端。
[0009]所述的用戶終端包括計算機、智能手機和平板電腦。
[0010]所述的數(shù)據(jù)上傳模塊采用WiFi技術(shù)。
[0011]一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0012](I)將整個監(jiān)測區(qū)域劃分成多個監(jiān)測點，每個監(jiān)測點下有多個能耗設(shè)備和一個傳感器模塊；
[0013](2)將每個監(jiān)測點下的能耗設(shè)備的額定功率及額定電流錄入數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中；
[0014](3)每個監(jiān)測點的傳感器模塊以預(yù)設(shè)的頻率間隔采集監(jiān)測點的功率及電流數(shù)據(jù)；
[0015](4)數(shù)據(jù)上傳模塊將傳感器模塊采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器將當前接收到的值與上一次接收到的值進行比較后得到差值，并判斷該差值是否小于預(yù)設(shè)的閾值，是則執(zhí)行步驟(6)，否則說明存在能耗設(shè)備被打開或關(guān)閉，執(zhí)行步驟(5)；
[0016](5)將差值與數(shù)據(jù)服務(wù)器中各個能耗設(shè)備的額定值進行比較，選取最為相近的額定值，并由此額定值得到對應(yīng)的能耗設(shè)備；
[0017](6)根據(jù)各個能耗設(shè)備的開關(guān)情況得到其能耗情況，并將能耗情況記錄存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器中，用戶終端通過Web服務(wù)器向數(shù)據(jù)服務(wù)器請求查詢。
[0018]所述的單片機控制模塊對傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)進行濾波處理后傳輸至數(shù)據(jù)上傳模塊。
[0019]所述的濾波處理為均值濾波或高斯濾波。
[0020]用戶終端通過訪問網(wǎng)站頁面的方式，通過Web服務(wù)器向數(shù)據(jù)服務(wù)器請求查詢，從而對數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進行可視化處理并展示，同樣，數(shù)據(jù)分析的結(jié)果也通過網(wǎng)站頁面來展示。
[0021]所述網(wǎng)站頁面使用最新的bootstrap技術(shù)，使頁面層和邏輯層進行分離，這樣可以做到對不同分辨率的自適應(yīng)，也可方便地直接對頁面進行打包處理后生成手機或平板等用戶終端可使用的程序，真正做到對不同設(shè)備的兼容，用戶不需要安裝任何的程序，只需要用瀏覽器登錄就可以使用并獲得完整的體驗。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0023]1、傳感器模塊與數(shù)據(jù)服務(wù)器之間采用無線WiFi方式傳輸數(shù)據(jù)，方便快捷；
[0024]2、基于Web的技術(shù)，用戶終端通過網(wǎng)站訪問即可接入到數(shù)據(jù)服務(wù)器，無需安裝程序，同時支持計算機，智能手機和平板電腦，操作便捷，應(yīng)用面廣；
[0025]3、Web服務(wù)器具有查詢和推送功能，既可以根據(jù)用戶終端請求查詢數(shù)據(jù)，又可以將信息推送至用戶終端，同時還可以與現(xiàn)有的微信、微波等社交系統(tǒng)進行交互，提升用戶使用的興趣度和活躍度；
[0026]4、本發(fā)明數(shù)據(jù)分類方法在每個監(jiān)測點下僅安裝一個傳感器進行監(jiān)測，大大地減少了監(jiān)測成本，而且管理上也更加便捷，實用性強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0028]圖2為本發(fā)明方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0030]如圖1所示，一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的傳感器模塊1、單片機控制模塊2、數(shù)據(jù)上傳模塊3、數(shù)據(jù)服務(wù)器4、Web服務(wù)器5及用戶終端，所述的單片機控制模塊2按照預(yù)設(shè)的讀取時間間隔對傳感器模塊I進行數(shù)據(jù)讀取，并傳送至數(shù)據(jù)上傳模塊3，所述的數(shù)據(jù)上傳模塊3將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器4保存，用戶終端通過Web服務(wù)器5向數(shù)據(jù)服務(wù)器4查詢能耗信息，所述的Web服務(wù)器5根據(jù)用戶終端請求對數(shù)據(jù)進行分析后，將分析結(jié)果反饋給用戶終端。所述的用戶終端包括計算機6、智能手機7和平板電腦8。所述的數(shù)據(jù)上傳模塊3采用WiFi技術(shù)。
[0031]如圖2所示，一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0032]步驟101，將整個監(jiān)測區(qū)域劃分成多個監(jiān)測點，每個監(jiān)測點下有多個能耗設(shè)備；
[0033]步驟102，在每個監(jiān)測點下，判斷是否有新添加入這個監(jiān)測點的能耗設(shè)備，是則對新添加的設(shè)備進行額定功率及額定電流的數(shù)據(jù)錄入；
[0034]步驟103，在每個監(jiān)測點下布置一個用于數(shù)據(jù)監(jiān)測的傳感器模塊，傳感器模塊以預(yù)設(shè)的頻率間隔采集監(jiān)測點的功率及電流數(shù)據(jù)，并傳送至單片機控制模塊；
[0035]步驟104，單片機控制模塊對接收到的數(shù)據(jù)進行均值濾波或高斯濾波處理后傳輸至數(shù)據(jù)上傳模塊；
[0036]步驟105，數(shù)據(jù)上傳模塊將每個監(jiān)測點下的額定功率及額定電流錄入數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)服務(wù)器將當前接收到的值與上一次接收到的值進行比較后得到差值，并判斷該差值是否小于預(yù)設(shè)的閾值，是則執(zhí)行步驟107，否則說明存在能耗設(shè)備被打開或關(guān)閉，執(zhí)行步驟106 ；
[0037]步驟106，將差值與數(shù)據(jù)服務(wù)器中各個能耗設(shè)備的額定值進行比較，選取最為相近的額定值，并由此額定值得到對應(yīng)的能耗設(shè)備；
[0038]步驟107，根據(jù)各個能耗設(shè)備的開關(guān)情況得到其能耗情況，并將能耗情況記錄存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器中，用戶終端通過Web服務(wù)器向數(shù)據(jù)服務(wù)器請求查詢。
[0039]本發(fā)明用戶終端可通過訪問網(wǎng)站的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、能耗模型預(yù)測以及產(chǎn)生報表等功能，還可以用來進行不同種類信息的相關(guān)分析，如結(jié)合能耗信息及用戶個人信息可以拿來分析不同年齡段人群的能耗消費習(xí)慣等，進而可以得出一些傳統(tǒng)方法無法得出但同時又十分有價值的信息。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的傳感器模塊、單片機控制模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web服務(wù)器及用戶終端，所述的單片機控制模塊按照預(yù)設(shè)的讀取時間間隔對傳感器模塊進行數(shù)據(jù)讀取，并傳送至數(shù)據(jù)上傳模塊，所述的數(shù)據(jù)上傳模塊將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器保存，用戶終端通過Web服務(wù)器向數(shù)據(jù)服務(wù)器查詢能耗信息，所述的Web服務(wù)器根據(jù)用戶終端請求對數(shù)據(jù)進行分析后，將分析結(jié)果反饋給用戶終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的用戶終端包括計算機、智能手機和平板電腦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)上傳模塊采用WiFi技術(shù)。
4.一種基于權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)的分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將整個監(jiān)測區(qū)域劃分成多個監(jiān)測點，每個監(jiān)測點下有多個能耗設(shè)備和一個傳感器模塊； (2)將每個監(jiān)測點下的能耗設(shè)備的額定功率及額定電流錄入數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中； (3)每個監(jiān)測點的傳感器模塊以預(yù)設(shè)的頻率間隔采集監(jiān)測點的功率及電流數(shù)據(jù)； (4)數(shù)據(jù)上傳模塊將傳感器模塊采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器將當前接收到的值與上一次接收到的值進行比較后得到差值，并判斷該差值是否小于預(yù)設(shè)的閾值，是則執(zhí)行步驟(6)，否則說明存在能耗設(shè)備被打開或關(guān)閉，執(zhí)行步驟(5)； (5)將差值與數(shù)據(jù)服務(wù)器中各個能耗設(shè)備的額定值進行比較，選取最為相近的額定值，并由此額定值得到對應(yīng)的能耗設(shè)備； (6)根據(jù)各個能耗設(shè)備的開關(guān)情況得到其能耗情況，并將能耗情況記錄存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器中，用戶終端通過Web服務(wù)器向數(shù)據(jù)服務(wù)器請求查詢。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測方法，其特征在于，所述的單片機控制模塊對傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)進行濾波處理后傳輸至數(shù)據(jù)上傳模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種分布式實時能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測方法，其特征在于，所述的濾波處理為均值濾波或高斯濾波。
【文檔編號】H04L29/08GK103825936SQ201310692675
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】陳啟軍, 顧純池 申請人:同濟大學(xué)