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绿色盛会我们在行动

世博会交通银行馆能耗分项监测

作者:覃剑欢    聚星仪器应用工程师 发布时间:2011年05月11日

行业:电力能源

应用需求:随着城市化进程的加快,电能的消耗越来越大,碳排量也与日俱增,“低碳生活”已经不再是一个新名词。要节约电能就必须先知道电能消耗在哪里,能耗分项监测系统就为我们提供了用电量的分项分时数据,帮助我们根据能耗情况制定出节能减排的方案,并根据动态数据随时对方案做出调整和改进。

面临的挑战:能耗分项监测系统必须能实时、准确地获取能耗数据,并“无缝”接入现场的信息展示系统中。系统的现场安装必须在场馆落成之后进行,不能对已建成的电气线路和建筑结构造成任何影响当然也不能接入银行的内部网络。此外,系统的待测线路位于不同机房的两个配电箱中,需要完成分布式采集。

解决方案:采用NI CompactRIO和无线传感器网络(WSN)在已经完工的展馆中构建分布式监测系统,使用3G路由器将数据实时上传到网络服务器RIO-mesh上,完全不受场馆网络接口的限制,用户可以随时远程查看这些数据。CompactRIO良好的实时性和嵌入式控制器加之聚星现成的CompactRIO开发者套件帮助我们快速地构建起了一套高可靠的能耗实时监测系统。

完整案例分析

交通银行作为2010上海世博会商业银行全球合作伙伴,为世博会独家提供全方位的金融服务。 在位于世博浦西园区内的交行主网点中,每天将迎来大量参观园区的客流,交通银行邀请了IBM协助构建网点内部的信息化展示系统,从而向人们传达“绿色银行”的理念。“绿色”理念的践行之一就是建立网点的环境和能耗分项监测系统,上海聚星仪器应邀为IBM设计并搭建了这套系统。

软硬件配合快速搭建分布式系统

根据展馆的电气设计图,我们把展馆划分为六大功能区:展示大厅区域、休闲区、工作人员休息区、柜台区、ATM区和机房,每个功能区分别对空调用电、插座用电和照明用电三项能耗进行统计。结合现场勘察,我们把展馆的电气线路和功能分区映射起来,监测18项能耗参数。使用NI CompactRIO和无线传感器网络(WSN),基于NI LabVIEW和聚星的CompactRIO开发者套件,我们在2周内就建立了一套高可靠性高性能的能耗分项监测系统。

系统硬件包括各种传感器、数据采集分析设备和数据传输设备。为便于现场安装,我们选取了轻巧的开启式电流互感器对线路电流进行测量,采用导轨式变压器将相电压有效值从220V降至6V,满足采集模块±10V测量范围。系统的核心部分是数据的采集和分析,这部分由NI CompactRIO和WSN来实现:CompactRIO包括控制器NI cRIO-9014、底板NI cRIO-9113和两块模拟输入模块NI 9205,完成64通道、采样率1KS/s的数据采集和分析;无线传感网络由无线网关WSN 9071和两个无线采集节点WSN 3202组成,无线节点安放在通道数较少的配电箱中,通过Zigbee方式把采集数据汇总至CompactRIO来处理。作为嵌入式处理器,CompactRIO不仅拥有高处理性能,还支持各种传输方式。该系统中CompactRIO借助路由器的无线桥接功能,以WiFi方式“无缝”接入现场局域网中,把监测结果发送至交行信息管理系统的数据服务器,供展馆的显示和记录。由于展馆外网接口受限,我们采用3G路由器,将CompactRIO监测结果直接发送至我们的Web服务器RIO-Mesh上,用户通过Internet浏览器即可远程实时查看测试结果。

与此同时,能耗监测系统的软件设计采用了聚星CompactRIO开发者套件中的标准框架和模块,实现了72通道能耗的分项数据采集和电能质量的分析,不但获取了实时耗电量信息,还实现了电能质量分析,计算出线路的功率因数和谐波系数,并通过能耗统计模型,为能耗管理提供数据依据。

世博交行馆能耗监测的人机交互界面位于展示大厅的一台触摸屏电脑上,需要用Java语言完成数据显示、数采指令传递等程序设计。服务器端上位机Java程序根据CompactRIO的数据格式进行解析获取各分项能耗数据,写入指定xml文件中,Flash读取xml文件的数值进行动画显示。Flash中以不同颜色示意不同功能分区,以高度值反映分区的用电总量。同时,Flash中饼图显示了空调用电、插座用电和照明用电的比重。

数据上传,随时调用

为了给客户一个简单易用的网络平台,用于记录、查询和管理传感数据,聚星建立了Web数据服务器RIO-Mesh(www.rio-mesh.net)。用户在该服务器上建立帐户后可以像博客系统一样实时发布、查看和集中管理分布式传感器数据。测试系统部署现场后,CompactRIO通过Internet将采集数据上传至RIO Mesh相应目录,远端用户不需要安装任何软件,通过Web浏览器即可查看和管理远程系统的测试结果。(如图2所示)


结束语

基于NI CompactRIO和WSN平台,我们在已经完工的交行馆中构建了分布式监测系统,实现了展馆的能耗分项监测。WSN节点采集数据通过无线网关传输到本地处理器CompactRIO中进行确定性控制、数据记录和分析。CompactRIO内嵌了性能强大的工业级实时控制器,并支持多种采集模块,能够实现电流和电压的高速同步采集,还可以进行电能质量的分析,计算功率因数和谐波系数,并判断电能的品质。

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