一种锅炉房能耗监测与分析系统的解决方案

能耗监测系统是指通过对国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称[1].其中，分类能耗是指根据国家机关办公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源种类划分进行采集和整理的能耗数据，如：电、燃气、水等。分项能耗是指根据各类能源的主要用途划分进行采集和整理的能耗数据，例如，电量分项能耗应当包括：照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电。

能耗监测系统的自动计量装置所采集的能耗数据，通过RS485接口，并采用TCP/IP通信协议自动并实时上传给数据中心，以保证数据得到有效的管理和支持高效率的查询服务，同时数据传输采取一定的编码规则，实现数据组织、存储及交换的一致性。

系统目标

实现现场运行信息实时监测。信息采集前端将实时采集的环境要素多路信息及视频图像信息集成为单路信息通过无线传输设备及传输网络传输给服务器端；由服务器端将接收到的单路信息解析还原成环境要素多路信息以及视频图像信息，并进行保存及管理；根据客户端的命令将解析还原的实时信息和/或保存的历史信息通过互联网发送给客户端进行显示观测及分析。

实现现场控制系统远程操作。包括对阀门和电机等各种控制装置的操作，同时可对所有操作进行跟踪记录；

实现所有历史数据高效存储。现场的实时数据汇总到控制中心数据服务器中，采用先进的数据压缩算法，保证了数据的完整性和查询的高效性，同时节省存储资源；

实现锅炉房效率统计分析。对锅炉房燃料消耗量、生热量、供热量等参数进行统计、计算得出分析结果。

实现数据网络共享。采用B/S结构，不同级别的管理人员根据各自的权限可以通过网络访问到服务器上全部或部分数据，实现数据的分级访问。

系统功能

本系统可分为三个功能层次：一是前置数采：负责数据采集；二是数据中心服务器：负责数据处理、存储等；三是客户端：用于数据显示、查询。

下面分三部分加以说明。

1.前端数采

为了可靠的采集现场数据，在每个站点设立前置数采机，负责与现场设备通信，并负责将采集到的实时数据传送给中心站服务器。

断点续传功能

前置机跟锅炉房控制系统位于同一地点，通讯环节少，通讯可靠性高。当上层服务器故障或者通讯网络故障时，前置数采机将数据按照服务器所要求的精度或周期缓存起来，待故障恢复时将缓存的数据转存到中心服务器中，服务器自带历史插入功能，确保服务器中历史数据的完整性。

隔离功能

前置数采机与控制系统之间通讯采用串口的方式，这样能够有效的隔离病毒的入侵，保证控制系统的运行安全。

2.中心服务器

负责所有数据收集、存储、处理和显示。服务器的功能包含以下两部分：底层过程数据库、上层人机交互界面

过程数据库

断点续传功能

前置机跟锅炉房控制系统位于同一地点，通讯环节少，通讯可靠性高。当上层服务器故障或者通讯网络故障时，前置数采机将数据按照服务器所要求的精度或周期缓存起来，待故障恢复时将缓存的数据转存到中心服务器中，服务器自带历史插入功能，确保服务器中历史数据的完整性。

隔离功能

前置数采机与控制系统之间通讯采用串口的方式，这样能够有效的隔离病毒的入侵，保证控制系统的运行安全。

2.中心服务器

负责所有数据收集、存储、处理和显示。服务器的功能包含以下两部分：底层过程数据库、上层人机交互界面

过程数据库

是系统的核心部分，是用户与远端锅炉房现场设备通信的枢纽。数据库存储过程的实质就是部署在数据库端的一组定义代码以及SQL.将常用的或很复杂的工作，预先用SQL语句写好并用一个指定的名称存储起来，那么以后要叫数据库提供与已定义好的存储过程的功能相同的服务时，只需调用execute,即可自动完成命令。下面是其功能结构图：

其功能如下：

1）输入输出处理

数据库负责对锅炉房数采机上传的原始数据进行各种输入处理，如量程变换、开方、分段线性化、滤波等；对于输出到现场的数据进行输出限制和灵敏度检查。

2）报警处理

报警检查：对转化后的数据进行各种报警检查，如限值、变化率、偏差、异常值检查，支持延时报警。

报警管理：针对生产过程中的主要控制点进行报警管理，制定报警上下限，根据不同的报警级别，系统自动提醒相关人员进行相应的操作。生成报警记录

3）历史存储

将重要的运行参数定期地存入存储器中保存的操作。在必要时，可以随时调出显示或打印。 .

4）统计记录

对实时数据的变化规律，如**/小值、平均值，方差等进行统计，形成统计记录。

5）数据运算

对数据依某种模式而建立起来的关系进行处理的过程。支持计算结果的存储、查询、打印等。

6）安全审核

只有满足权限的用户才能访问数据库中实时数据、历史数据，并可以指定对重要数据的访问或组态操作进行记录。

7）开放接口

提供DDE,OPC,OLE接口和控件，API接口等各种开放协议和接口，可以方便的与其它第三方程序通信。支持嵌入ActiveX控件访问数据库中的数据，有良好的可扩展性。

人机交互界面

    是一门研究系统与用户之间的交互关系的学问。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。小如收音机的播放按键，大至飞机上的仪表板、或是发电厂的控制室。人机交互界面的设计要包含用户对系统的理解（即心智模型），那是为了系统的可用性或者用户友好性。

界面功能主要包括一下几个部分：

分布图、工艺图

多种形式的实时数据显示、打印

历史报表、趋势的查询、显示打印

数据统计

报警提示、管理

安全管理

锅炉房地理分布图，包括总图，分区放大图等。地图上带有导航到各站点信息窗口的动态链接。

工艺流程图，动态的显示锅炉房内个泵阀状态以及参数变化

以表格形式对锅炉房内重要数据数据实时显示

以柱状图、曲线图的形式显示供水的温度、压力、流量等实时信息

根据时间对某一分站历史数据进行查询，自动生成报表

历史报表的查询与打印功能

对重要参数进行相关的历史趋势显示

系统效率分析、负荷预测画面

报警以及历史报警查询界面

用户登录和用户管理界面

3.客户端

采用B\S结构，客户端不需要在计算机上安装任何软件，IE会自动下载服务器端浏览控件。客户端具有数据显示、查询、打印等与服务器人机界面同等的功能。

系统主要特点

分布式

系统中可以有多个数据库服务器，每个服务器承担不同的服务角色。在本系统中分散在各装置的前置机本身也是一种服务器，其主要任务是完成数采工作；而中心服务器主要是进行数据处理、历史存储、客户请求服务等。

故障恢复

数据库间进行通讯时，如果网络出现故障，或者数据库退出后重新启动，服务端能够暂存断线期间的历史数据，并将之自动恢复到客户端。除了对历史数据的自动恢复外，系统同时还具有转储数据进自动恢复功能。

安全管理

系统提供了用户和安全区的机制对系统进行保护。该机制不但能保护应用系统的数据，还能对应用应用系统上的操作进行保护。紫金桥的安全管理系统可以对试图访问计算机的人员进行身份识别，防止特定数据被用户不适当地访问，并且提供一种简单而高效的方法来设置和维护应用系统的安全。

高效数据访问

基于订阅的数据访问机制，内部访问快速、高效。服务器之间，服务器和客户端之间的数据传送都是基于订阅方式，即只有当前用到的数据才进行数据传送，数据传送后只有数据发生变化才会进行再次传送。另外数据包采取压缩方法进一步减小了网络间数据传送量。

与视频窗口的集成

实时数据平台运行模式采用浏览器方式，可与视频视窗互相调用。

运行模式

系统运行模式为B/S结构，查询功能在客户端无须安装软件，只要具有网络浏览器IE即可使用。