基于物联网技术的小麦加工过程能耗监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能监测系统，具体是一种基于物联网技术的小麦加工过程能耗监测系统。
【背景技术】
[0002]随着国家节能减排要求的深入以及日益激烈的市场竞争，如何降低小麦加工能耗和运营成本成为业内的焦点问题。
[0003]传统的能耗监测方法有以下几种:总量管理，人工管理，独立管理。总量管理只能根据能源购入量统计，无法掌握能源的具体使用细节；人工管理由于采用的仪表老旧，不具有数据传输功能，只能通过人工读取；独立管理为重点设备配备监控设备，其他设备则采用总量管理或人工管理。
[0004]如果能利用物联网技术建立统一的小麦加工过程能耗监测系统，综合运用的智能仪表技术、现场总线技术、计算机技术，并与企业的生产执行系统(MES)整合，将极大提高企业的能源管理水平，降低生产成本。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种基于物联网技术的小麦加工过程能耗监测系统，以克服传统能耗监测方法的种种弊端。
[0006]本实用新型的技术方案是:所述基于物联网技术的小麦加工过程能耗监测系统包括智能仪表、数据集中器和数据处理中心服务器，所述智能仪表包括智能电表、智能水表和智能燃气表；将用电设备按照工段划分，每个工段设置一个智能电表；所述的数据集中器包括与中央处理器相连的数据存储器、现场总线接口以及工业以太网接口 ；数据集中器的现场总线接口通过RS-485总线或ZigBee收发器和所述智能仪表通信，工业以太网接口通过工业以太网和所述数据处理中心服务器相连，数据集中器将采集到的数据处理后加入特定的信息后定时或按需传输给数据处理中心服务器；所述数据处理中心服务器负责计量仪表管理、传输网络管理、能耗数据接收储存、汇总统计和分析展示。
[0007]将用电设备划分为重点监测设备和一般监测设备，所述重点监测设备包括磨粉机、粉碎机和高压风机，在每台磨粉机、粉碎机和高压风机的供电线路上分别设置电流传感器，电流传感器的输出通过有线或无线连接至数据集中器。并且在高压风机中设置压力传感器，所述压力传感器的输出通过有线或无线连接至数据集中器。
[0008]所述系统为重点设备都配备了电流传感器，并为高压风机配备压力传感器，能够实时监测每台重点监测设备的运行状态。对于一般监测设备，将其按工段划分，分为初清工段、清理工段、粉间工段、面粉入仓工段、磨粉工段和后处理工段，每个工段设置一个智能电表，对每个工段电耗和状态分别进行监测。
[0009]本发明的优点是:通过对小麦加工的各工段和重点设备能耗以及运行状态数据的自动采集、安全准确的网络传输和数据处理中心的汇总与分析，为实现节能降耗提供了数据基础。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的系统结构体系图。
[0011]图2为本实用新型的系统结构图。
[0012]图3为所述数据集中器的硬件结构图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0014]如图1所示，智能仪表构成基于物联网技术的小麦加工过程能耗监测系统的感知层，数据集中器和传输网络构成其传输层，能耗管理软件和MES构成其应用层。
[0015]如图2所示，所述基于物联网技术的小麦加工过程能耗监测系统包括:数据处理中心服务器、数据集中器和智能仪表。通信网络分为现场层和管理层，现场层通过RS-485总线组网并采用MODBUS通信协议，管理层采用工业以太网。
[0016]所述智能仪表为具备数据传输功能的智能仪表，带有硬件时钟和通信接口，具有高可靠性、高安全等级以及大存储容量等特点，符合中国未来发展“节能环保”的要求。包括智能电表、智能水表、智能燃气表、电流传感器、温度传感器以及压力传感器。所述的智能电表，具备检测电压、电流、功率及能耗功能，所述的智能水表具备流量、水压监测功能，所述的智能燃气表具备用气量和燃气压力采集功能。
[0017]智能电表对小麦加工各工段的能耗及运行状态(包括电压、电流以及功率)进行监测，智能水表对企业润麦和生活用水量及水压进行监测，智能燃气表对企业用气进行监测，温度传感器、电流传感器和压力传感器采集设备的运行状态数据。智能仪表根据数据集中器的命令向数据集中器发送采集的数据。
[0018]如图3所示，所述数据集中器包括DSP芯片、FPGA芯片、ZigBee芯片(型号为CC2520)、Flash芯片、RAM芯片、外围电路、RS-485芯片(型号为MAX1482)、以太网芯片(型号为RTL8305SB)、JTAG接口、现场总线接口和工业以太网接口，所述DSP芯片负责指令处理和执行、数据处理，型号为TI TMS320C6748，型号为Xilinx Spartan-6 XC6SLX9的FPGA芯片负责数据的传输，型号为AT49BV1604的RAM芯片和型号为IS61LV25616的Flash芯片负责临时数据存储和程序存储，FPGA芯片和DSP芯片通过I2C总线连接。
[0019]DSP处理器采用TI公司的工业级C6000系列浮点DSP处理器TI TMS320C6748，主频 456MHz，拥有高达 3648MIPS 和 2746MFLOPS 运算能力，FPGA 芯片采用 Xilinx Spartan-6XC6SLX9工业级芯片。所述的外围电路包括电源电路、时钟电路以及FPGA配置芯片以支持数据集中器各部件工作。RS-485芯片分别与RS-485接口和FPGA芯片连接，实现数据集中器和智能仪表之间的连接。ZigBee芯片分别与天线和FPGA芯片连接，实现数据集中器和智能仪表之间的连接。以太网芯片分别与DSP芯片和以太网接口连接，实现数据集中器和数据处理中心服务器之间的连接，负责数据集中器和数据处理中心服务器之间的通信。
[0020]提供JTAG接口以供程序调试，提供3个RS-485总线接口和2个以太网接口。数据集中器接收到智能仪表发送的数据，经过处理后加入设备编号，时间等信息后按照数据集中器和数据处理中心服务器通信协议编码规则编码发送给数据处理中心服务器。
[0021]数据集中器和智能仪表通过RS-485总线连接到数据集中器的现场总线接口，采用MODBUS通信协议。数据集中器的工业以太网和数据处理中心服务器通过工业以太网连接。数据集中器根据数据处理中心服务器的命令对计量仪表进行数据采集，定时或按需将数据上传到数据库服务器中。
[0022]所述数据集中器与数据处理中心服务器的通信，是通过自定义的通信协议实现。数据集中器收到智能仪表返回的数据并确认数据无误后，根据数据中的仪表编号，通过查找存储在Flash芯片中的设备表找出该仪表编号对应的设备编号。数据集中器发送的信息为12个字节的数据，其中第I个字节为智能仪表编号，第2个字节智能仪表对应的设备编号，第3~8个字节为计量值，第9~10个字节为接收数据的日期和时间，第11个字节为仪表的报错信息，第12~13个字节为校验位。数据处理中心服务器接收到数据后进行校验，校验通过后将数据按一定的顺序存储到数据库服务器中。
[0023]数据处理中心服务器包括数据库服务器、Web服务器、管理系统以及MES，通过工业以太网连接数据集中器，负责厂区能耗数据及运行状态数据的集中管理，功能包括计量仪表管理、传输网络管理、能耗数据接收储存、汇总统计和分析展示。服务器之间通过工业以太网连接，数据库服务器负责接收存储数据集中器传输的数据并对其进行统计分析，Web服务器提供网上信息浏览服务，负责计量仪表管理、传输网络管理、能耗数据接收储存、汇总统计和分析展示。管理系统采用易于管理维护的B/S架构，使用Oracle数据库系统。管理系统提供计量仪表管理、系统配置管理、能耗数据监测、设备状态分析、报警数据管理和决策辅助功能。将能耗监测系统采集的数据和企业的MES共享，实现与企业MES的融合。
[0024]本系统主要实现数据采集传输设备的信息管理，能耗数据的自动采集、储存、分类，查询，统计分析，对设备状态的实时监测，使管理人员能够更加清晰地了解企业生产的状态，提高能源计量水平和能源核算效率，跟踪能源消耗。
【主权项】
1.基于物联网技术的小麦加工过程能耗监测系统，其特征在于，包括:智能仪表、数据集中器和数据处理中心服务器，所述智能仪表包括智能电表、智能水表和智能燃气表；将用电设备按照工段划分，每个工段设置一个智能电表；所述的数据集中器包括与中央处理器相连的数据存储器、现场总线接口以及工业以太网接口 ；数据集中器的现场总线接口通过RS-485总线或ZigBee收发器和所述智能仪表通信，工业以太网接口通过工业以太网和所述数据处理中心服务器相连。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的小麦加工过程能耗监测系统，其特征在于，还包括电流传感器，将用电设备划分为重点监测设备和一般监测设备，所述重点监测设备包括磨粉机、粉碎机和高压风机，所述电流传感器分别设置在每台磨粉机、粉碎机和高压风机的供电线路上，电流传感器的输出通过有线或无线连接至数据集中器。
3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的小麦加工过程能耗监测系统，其特征在于，还包括设置在高压风机中的压力传感器，所述压力传感器的输出通过有线或无线连接至数据集中器。
4.根据权利要求1所述的基于物联网技术的小麦加工过程能耗监测系统，其特征在于，所述智能电表分别设置在初清工段、清理工段、粉间工段、面粉入仓工段、磨粉工段和后处理工段。
【专利摘要】本实用新型提供一种基于物联网技术的小麦加工过程能耗监测系统，包括智能仪表、数据集中器、数据处理中心服务器。所述智能仪表包括智能电表、智能水表和智能燃气表；将用电设备按照工段划分，每个工段设置一个智能电表；所述的数据集中器包括与中央处理器相连的数据存储器、现场总线接口以及工业以太网接口；数据集中器的现场总线接口通过RS-485总线或ZigBee收发器和所述智能仪表通信，工业以太网接口通过工业以太网和所述数据处理中心服务器相连。本实用新型的优点是：通过对小麦加工的各工段和重点设备能耗以及运行状态数据的自动采集、安全准确的网络传输和数据处理中心的汇总与分析，为实现节能降耗提供了数据基础。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN204557190
【申请号】CN201520212513
【发明人】纪志成, 潘庭龙, 王艳, 张敏, 严大虎, 吴定会, 高春能, 赵芝璞
【申请人】江南大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月9日