hth下载地址 陳聰

摘要：隨著節能減排要求的深入以及日益激烈的市場競爭(zheng) ，如何降低小麥加工過程能耗和運營成本已經成為(wei) 業(ye) 內(nei) 的熱點問題。采用物聯網技術,建立了小麥加工過程的能耗監測係統,實現對小麥加工的各工段和設備能耗以及運行狀態數據的自動采集與(yu) 傳(chuan) 輸,並通過對數據的匯總與(yu) 分析，為(wei) 節能降耗提供基礎數據。設計的係統在河南某麵粉有限公司進行了示範應用,提高了企業(ye) 能耗管理水平，降低了生產(chan) 成本。

關(guan) 鍵詞:小麥加工；能耗監測；物聯網；生產(chan) 執行係統（MES）

0引言

小麥經過加工形成麵粉的工藝流程主要包括小麥清理、小麥製粉、配粉、麵粉後處理等。原糧經篩選、去石、打麥、色選、著水潤麥，完成小麥清理工段；經過研磨、鬆粉、篩選與(yu) 清粉後，即可按要求生產(chan) 出各個(ge) 等級的麵粉，完成小麥製粉工段；麵粉後處理工段主要包括微量元素的添加以及麵粉搭配，以改變麵粉品質和營養(yang) 。

電耗是小麥加工企業(ye) 運行中的重要經濟指標。隨著小麥加工工藝的改進，以及小麥加工設備製造水平的提高，加工設備中用電設備日漸增多，功率越來越大，而且隨著電能價(jia) 格的上調，能耗水平對小麥加工企業(ye) 的利潤影響愈發明顯。小麥加工過程中能源成本占生產(chan) 總成本的6%，占加工總成本的30%，因此，能耗水平是衡量小麥加工企業(ye) 管理水平和技術水平的一項重要指標。所以小麥加工企業(ye) 要想方設法提高能源利用效率和管理水平來降低能耗，以應對日益激烈的市場競爭(zheng) 。

能耗監測係統，對於(yu) 企業(ye) 降低生產(chan) 成本、提高用能效率意義(yi) 重大。能耗監測係統包括能耗計量、傳(chuan) 輸網絡、數據處理中心、監測管理軟件係統等方麵，具有采集、傳(chuan) 輸、儲(chu) 存、分析等功能。係統利用智能儀(yi) 表采集用能數據，通過傳(chuan) 輸網絡將數據上傳(chuan) 到數據處理中心進行儲(chu) 存、分析、管理優(you) 化等，管理者可以通過局域網、因特網等途徑查詢實時能耗信息。為(wei) 小麥加工企業(ye) 提供一個(ge) 集過程監控、能源管理為(wei) 一體(ti) 的先進能源管理係統。

1係統結構設計

基於(yu) 物聯網技術的能耗監測係統分為(wei) 感知層、傳(chuan) 輸層和應用層，分別由智能儀(yi) 表、中間傳(chuan) 輸設備以及數據處理中心等部分組成。

1.1數據處理中心

數據處理中心由數據庫服務器和Web服務器構成，負責接收數據集中器上報的數據，並對數據進行存儲(chu) 、匯總分類和統計分析。同時，為(wei) 管理人員提供能耗監測管理平台，實現實時監測、能耗數據查詢以及統計分析等功能。

能耗監測係統中的管理分析係統屬於(yu) 數據中心端係統，是能耗監測係統的核心部分，安裝於(yu) 服務器中，負責廠區能耗數據的集中管理，功能包括計量儀(yi) 表管理、傳(chuan) 輸網絡管理、能耗數據接收儲(chu) 存、匯總統計和分析展示等。管理分析係統采用易於(yu) 管理維護的B/S架構，支持主流的數據庫係統，如Oracle，MicrosoftSQLServer等。管理分析係統支持多種能源的能耗管理，並具有一定的可擴充性。該係統能夠實現自動抄表，對於(yu) 無法自動采集到的數據，支持手動錄入（或導入）功能。

1.2中間傳(chuan) 輸設備

中間傳(chuan) 輸設備屬於(yu) 物聯網三層結構中的傳(chuan) 輸層，將感知層同應用層連接起來。中間傳(chuan) 輸設備通過現場總線連接企業(ye) 中的計量儀(yi) 表，支持多種主流的現場總線標準，主動對計量儀(yi) 表進行能耗數據采集，定時或按需將能耗數據上傳(chuan) 到數據庫服務器中。

1.3智能儀(yi) 表

智能儀(yi) 表構成物聯網感知層，采用具備數據傳(chuan) 輸以及檢測電壓、電流以及功率功能的智能儀(yi) 表(如智能電能表)，帶有硬件時鍾和完備的通信接口，具有高可靠性、高安全等級以及大存儲(chu) 容量等特點。負責采集小麥加工各個(ge) 工段以及一些設備的能耗和運行狀態數據，為(wei) 整個(ge) 係統提供原始數據。

2係統硬件設計

2.1處理中心設備

處理中心設備主要包括數據庫服務器、Web服務器和管理分析係統。數據庫服務器采用流行的Oracle的數據庫管理係統，該係統具有以下特點：①支持大數據庫、多用戶的事務處理；②遵守數據存取語言、用戶接口和網絡通信協議的工業(ye) 標準；③支持分布式數據庫和分布處理；④具有完備的實施安全性控製；⑤具有可移植性、可連接性和良好的兼容性。

2.2數據傳(chuan) 輸係統

根據企業(ye) 管理、生產(chan) 過程的要求，數據傳(chuan) 輸係統分為(wei) 現場級和管理級，分別使用工業(ye) 串行總線技術和工業(ye) 以太網技術構建。

工業(ye) 串行總線技術采取RS-485電氣標準配合MODBUS通訊協議的方式，是當前流行的一種現場級布網方式，其特點是成本低廉，實施簡單方便，現在大多數工業(ye) 現場傳(chuan) 感器都支持RS-485電氣標準和MODBUS通訊協議。

MODBUS通訊協議已經成為(wei) 一種通用的工業(ye) 通訊標準，該通訊協議是開放的，使用時不涉及費用和知識產(chan) 權等問題，並且支持RS-232，RS-485等多種電氣接口，對傳(chuan) 輸介質沒有特殊要求（雙絞線，無線，光纖等均可）。不同廠商的設備可以連成工業(ye) 通訊網絡，進行集中監控。MODBUS協議使用主—從(cong) 技術，即主設備發出請求，其他設備（從(cong) 設備）響應主設備的請求並執行請求，如返回相應數據，從(cong) 設備之間不能相互通信。本係統中，數據集中器為(wei) 主設備，智能儀(yi) 表為(wei) 從(cong) 設備。主設備可以通過廣播方式和從(cong) 設備通信，也可以一對一的方式和從(cong) 設備通信，以廣播方式通信時，從(cong) 設備接受到廣播命令後執行該命令且不會(hui) 向主設備應答，以一對一方式通信時，從(cong) 設備接收並處理完主設備的請求後，向主設備作出回應。MODBUS協議有RTU模式及ASCII模式兩(liang) 種傳(chuan) 輸模式可選，這決(jue) 定了信息如何打包和解碼，同一個(ge) 網絡中隻能選擇一種模式，且網絡中所有設備的串行口參數都要相同。

在工業(ye) 現場控製中，控製對象分布比較分散，因而往往采用集中管理、分散控製的集散式控製方式，這就構成了集散控製係統(DCS，DistributedControlSystem)，由於(yu) 串行通信所需的傳(chuan) 輸線較少，組網成本低，應用於(yu) DCS中具有成本優(you) 勢。在眾(zhong) 多串行接口標準中，RS-485接口以其抗幹擾能力強、結構簡單、傳(chuan) 輸速率高、傳(chuan) 輸距離遠、組網方便等優(you) 勢，在DCS中得到廣泛應用。通過RS-485總線實現廠區能耗數據采集、傳(chuan) 輸和匯總。

數據集中器采用西門子的通信模塊，是智能儀(yi) 表與(yu) 數據處理中心進行數據交換的橋梁。該通信模塊支持RS-485傳(chuan) 輸接口，通過該通信模塊實現對與(yu) 其通過總線連接的各個(ge) 電能表的數據匯總，然後將匯總的能耗數據上傳(chuan) 到數據處理中心。

管理級網絡使用工業(ye) 以太網布網，用戶計算機、數據處理中心的服務器及數據集中器通過工業(ye) 以太網網絡連接。工業(ye) 以太網在技術上與(yu) 商用以太網兼容，為(wei) 了符合工業(ye) 應用的標準，在材質選擇、實時性、抗幹擾性、可靠性和安全性等方麵進行改進，並形成了安全可靠、通信速率高、價(jia) 格低廉以及應用廣泛的工業(ye) 以太網。

2.3能耗采集係統

能耗采集的對象是企業(ye) 的各種用電設備，采用的采集裝置為(wei) 智能電表、電流傳(chuan) 感器，壓力傳(chuan) 感器以及溫度傳(chuan) 感器。根據用電設備對生產(chan) 的重要性將用電設備分為(wei) 一般監測設備和監測設備。對於(yu) 一般監測設備，將其按工段劃分，對每個(ge) 工段能耗和狀態進行監測，以減少係統投入。監測設備是指磨粉機、粉碎機、高壓風機、高方篩以及羅茨風機，以上設備是小麥加工中的核心設備，其工作狀態直接影響小麥加工企業(ye) 的能耗水平和出粉率以及產(chan) 出麵粉的質量，而這些因素無一不關(guan) 係到企業(ye) 能否在激烈的市場競爭(zheng) 中存活下去。因此，本文所述的能耗采集係統根據需要為(wei) 每台監測設備配備電流傳(chuan) 感器、壓力傳(chuan) 感器或者溫度傳(chuan) 感器，以便實時準確地監測每台設備的運行狀態，當其電流、溫度以及壓力中的某一項或幾項的數值偏差較大時，及時切斷異常設備的電源供應，避免其影響生產(chan) 線上其它設備的運行及產(chan) 品的質量，以保證企業(ye) 的正常運轉。

3係統軟件設計

3.1與(yu) 企業(ye) MES的整合

為(wei) 了實現企業(ye) 信息化和生產(chan) 自動化，設計了小麥加工能耗監測係統與(yu) 企業(ye) MES的整合方案。MES使得公司下層DCS係統與(yu) 上層ERP係統有機結合，公司各部分自動化係統統籌管理，解決(jue) 了“自動化信息孤島"的問題。

MES一方麵為(wei) 企業(ye) 的生產(chan) 管理提供先進的信息平台，另一方麵為(wei) 企業(ye) 的經營管理和決(jue) 策提供數據支撐，是企業(ye) 實現管理和可持續發展的前提。MES可以實現以下目標：①實現對ERP、預算等企業(ye) 經營決(jue) 策係統的數據支撐，為(wei) 企業(ye) 戰略發展提供準確、可靠的依據；②實現全廠物料平衡，優(you) 化生產(chan) 運行，提高企業(ye) 生產(chan) 效率，增加生產(chan) 的靈活性，提高生產(chan) 管理的決(jue) 策能力；③實現以裝置、進出廠計量數據為(wei) 主體(ti) 的全廠數據模型及信息平台，為(wei) 物料平衡提供數據支撐，及時、準確、跟蹤生產(chan) 物流，為(wei) 指導企業(ye) 優(you) 化運行提供依據。

企業(ye) 的MES通過“時林"平台構建，進行數據庫的開發與(yu) 界麵設計。“時林"平台是時林公司研究開發的開放性平台，主要提供用戶一種交互式操作的界麵，負責用戶權限控製，客戶端邏輯操作畫麵加載，業(ye) 務數據的顯示和接收用戶的命令，對象存取控製，映射，域名解析，數據緩存，業(ye) 務邏輯組件加載與(yu) 卸載，數據事務控製和數據訪問層等。

能源管理分析係統實現對數據庫的訪問，所涉及的編程語言有SQL和C#。係統主要實現數據采集傳(chuan) 輸設備的信息管理，能耗數據的自動采集、儲(chu) 存、分類，查詢，統計分析，對設備狀態的實時監測，使管理人員能夠更加清晰地了解企業(ye) 生產(chan) 的狀態，提高能源計量水平和能源核算效率，跟蹤能源消耗，降低企業(ye) 成本。

3.2係統的安全性設計

隨著網絡環境日益複雜，對數據安全構成威脅的因素日益增多。為(wei) 了應對這些威脅，保護數據安全，防止數據外泄以及應對可能出現的網絡攻擊，可以從(cong) 以下方麵著手：①訪問控製：加強對特權用戶的控製，對數據進行分級管理並設置訪問權限，防止越權，建立詳細的數據庫訪問和操作記錄，嚴(yan) 格控製外接存儲(chu) 設備的使用；②數據保護：對數據和數據傳(chuan) 輸網絡加密，對導出以及備份的數據加密；③數據監控：建立數據審計係統並確保審計數據的安全性和保密性，定時檢查數據庫的安全係統；④用戶管理：確保用戶擁有安全有效的密碼，對用戶集中管理；⑤軟件安全：設立防火牆，及時更新殺毒軟件修補安全漏洞。

4設計的能耗監測係統的優(you) 勢分析

目前，能耗監測方法有：總量管理、人工管理、獨立管理。總量管理隻能根據能源購入量統計，無法掌握能源的具體(ti) 使用細節；人工管理由於(yu) 采用的儀(yi) 表老舊，不具有數據傳(chuan) 輸功能，隻能通過人工讀取；獨立管理為(wei) 設備配備監控設備，其它設備則采用總量管理或人工管理。

綜上所述，基於(yu) 物聯網技術的能源監測係統具有如下優(you) 勢：

（1）能夠對全廠的能源進行集中監測，對設備監測，指導企業(ye) 進行預防性檢修。

（2）在公司層麵對能源係統采用分散控製和集中管理，能夠做到實時監測。

（3）降低能源管理成本，提高管理效率。

（4）提高能源計量水平和能源核算效率。

（5）建立詳細的用能數據庫，為(wei) 進一步的能源優(you) 化提供數據支持。

5Acrel-EIOT能源物聯網雲(yun) 平台

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯網開放平台是一套基於(yu) 物聯網數據中台，建立統一的上下行數據標準，為(wei) 互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平台。用戶僅(jin) 需購買(mai) hth下载地址物聯網傳(chuan) 感器，選配網關(guan) ，自行安裝後掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(ye) 數據服務。

該平台提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，並支持多平台、多語言、多終端數據訪問。

（2）應用場所

本平台適用於(yu) 公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管係統集成商、小型物業(ye) 、智慧城市、變配電站、建築樓宇、通信基站、工業(ye) 能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平台結構

（4）平台功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方麵實現供配電監控係統的遙測'、遙信、遙控控製，對係統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方麵，可以顯示或查詢供配電室內(nei) 各設備運行（包括曆史和實時參數，並根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從(cong) 能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產(chan) 以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與(yu) 分析技術，進行離線生產(chan) 分析與(yu) 管理，實現全廠能源係統的統一調度，優(you) 化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體(ti) 能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看係統日誌等功能；

2）係統配置：對建築、通訊管理機、儀(yi) 表及默認參數進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、衝(chong) 正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本係統所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。

預付費看板

◆充電樁管理

通過物聯網技術，對接入係統的充電樁站點和各個(ge) 充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一係列故障進行預警。雲(yun) 平台包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監控、運營分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室內(nei) 照明、城市路燈等照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測，也可以實現定時開關(guan) 策略配置及後台遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，並達到一定節能減掛的效果。

監控頁麵

◆安全用電

安全用電采用自主研發的剩餘(yu) 電流互感器、溫度傳(chuan) 感器、電氣火災探測器，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩餘(yu) 電流）進行不間斷的數據跟蹤與(yu) 統計分析，並將發現的各種隱患信息及時推送給企業(ye) 管理人員，指導企業(ye) 實現及時的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患於(yu) 未然"的目的。

◆智慧消防

通過雲(yun) 平台進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。彌補了原先針對“九小場所"和危化品生產(chan) 企業(ye) 無法有效監控的空白，適應於(yu) 所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“係統化"、用電管理“精細化"的實際需求。

（5）係統硬件配置

6結語

將物聯網技術引入能耗的監測與(yu) 管理分析，通過智能儀(yi) 表采集企業(ye) 中設備的能耗數據和運行數據，得到真實可信的基礎數據。基礎數據通過傳(chuan) 輸網絡上傳(chuan) 到數據中心，數據中心對能耗數據進行存儲(chu) 、統計、分析，實現了對全廠的能耗管理，有效提高了能源管理水平，為(wei) 企業(ye) 製定節能方案提供數據支持。

通過與(yu) 企業(ye) MES的整合，構成一個(ge) 可靠的管理係統，使得企業(ye) 的信息化水平進一步提高，提高了企業(ye) 的生產(chan) 管理能力，為(wei) 企業(ye) 帶來良好的社會(hui) 和經濟效益。

參考文獻

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