ABB CI615

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   系統(tǒng)具備歷史數(shù)據(jù)、報警信息等的存儲功能，存儲歷史數(shù)據(jù)保存時間大于三年。系統(tǒng)同時具備將分類、分項能耗數(shù)據(jù)按“需要發(fā)送至上級數(shù)據(jù)中心的能源數(shù)據(jù)”的要求發(fā)送至上級數(shù)據(jù)中心的功能。界面如圖1。

　　3.5.2能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測

　　系統(tǒng)具備良好的開放性，可對用戶需求進行功能擴展，在基本分析功能的基礎(chǔ)上為用戶定制個性化報表和分析模板;系統(tǒng)具有報警管理功能，負責報警及事件的傳送、報警確認及報警記錄功能以便告知用戶或供用戶查詢;系統(tǒng)具備權(quán)限管理、系統(tǒng)日志及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等功能。界面如圖2。

　　3.5.3用能情況的同、環(huán)比分析同時也可以對用水量、用氣量、熱量、投料量、產(chǎn)量等，通過電子式流量表、電子式熱量表、電子皮帶秤、地秤等現(xiàn)場智能數(shù)據(jù)采集，根據(jù)現(xiàn)場條件和系統(tǒng)應(yīng)用的要求，采集的數(shù)據(jù)也可以取自用戶的其他智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。

　　2、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：通過在能耗監(jiān)測儀表箱(柜)中安裝的能耗智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，實時采集能耗計量儀表的數(shù)據(jù)，并且通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥芎谋O(jiān)控中心。無需遠距離布線，施工簡單可靠。瑞申智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)提供多種接入方式，目前支持RS-485/RS-232總線、光纖、工業(yè)以太網(wǎng)、433M無線、GSM /GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷喾N方式。

　　3、用電及能效管理系統(tǒng)軟件：完成數(shù)據(jù)采集、校驗、分析、處理、輸出、系統(tǒng)維護、授權(quán)使用權(quán)限分級控制等;并可將現(xiàn)場運行的重要數(shù)據(jù)、報警信息、故障信息等傳送到企業(yè)決策人員。

　　3.3 設(shè)備參數(shù)列表


     3.4系統(tǒng)功能
　　3.4.1系統(tǒng)能耗監(jiān)測由能源監(jiān)控平臺、交換機、多功能電表、通訊轉(zhuǎn)換器、遠程水表等設(shè)備組成，本系統(tǒng)重點實現(xiàn)的功能為水，電耗的集抄。

　　3.4.2支持統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的電力、水等能源數(shù)據(jù)的采集和管理，能耗數(shù)據(jù)采集無需在多個不同系統(tǒng)中集成，能量監(jiān)測與管理系統(tǒng)包含豐富的功能，能夠?qū)ㄖ锘蚪ㄖ褐懈黝惸茉?電、水)進行分別統(tǒng)計、統(tǒng)一管理并提供能耗數(shù)據(jù)自動采集、分析和挖掘、持續(xù)優(yōu)化。
綜合樓處理和解釋機房用電設(shè)備;制冷機組及其配套用電設(shè)備以及全院的生產(chǎn)，生活用電。

　　高、低壓一次設(shè)備是十四年前安裝的，原配電系統(tǒng)采用的是MS-2801數(shù)據(jù)庫定義系統(tǒng)，所用備件多，通訊線接點多，易出故障，操作系統(tǒng)是 Windows NT 4.0，應(yīng)用、維護起來比較繁瑣。近幾年來隨著全院電力負荷的增加和SP2機群的擴容，變壓器容量和配電回路開關(guān)的容量和數(shù)量已不能滿足當前用電負荷的需求，并且設(shè)備嚴重老化，斷路器分斷能力差;另外，供電公司正在進行油田線路升壓，原6KV進線已升為10KV，原低壓母線和變壓器出線開關(guān)容量不夠，電容補償柜也已老化，起不到無功補償?shù)淖饔?。為了保證全院科研、生產(chǎn)的正常運行，我們對原系統(tǒng)進行了一次全面的能耗管理分析系統(tǒng)改造。

　　3.2組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、能效管理系統(tǒng)軟件三部分組成。


　　1、數(shù)據(jù)采集層：通過安裝在能耗監(jiān)測儀表箱(柜)中的帶數(shù)字接口的智能電力儀表，實施對負荷用電量的實時監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)包括：電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功無功電能、諧波、環(huán)境與開關(guān)狀態(tài)、事件記錄等用電參數(shù)。監(jiān)測對象包括：電力需求側(cè)中低壓饋線回路、主要耗能機電設(shè)備、廠房(生活區(qū))其他耗能設(shè)施。

　　2油田生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗現(xiàn)狀分析

　　據(jù)統(tǒng)計資料：油田企業(yè)每年10%以上能源損耗源于沒有能源監(jiān)測及維護計劃，每年12%的能源損耗源于沒有能源管理及控制系統(tǒng)。歐美發(fā)達國家先進企業(yè)除了生產(chǎn)過程中廣泛采用計算機監(jiān)測、控制系統(tǒng)(DCS，SCADA)外，能源數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測、分析和優(yōu)化系統(tǒng)占有重要的位置。通過現(xiàn)代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和分布式控制技術(shù)，建立完善的能耗監(jiān)測、管理體系，實現(xiàn)能源消耗動態(tài)過程的信息化、可視化、可控化，對企業(yè)生產(chǎn)過程中能源消耗的結(jié)構(gòu)、過程及要素進行管理、控制和優(yōu)化，提高能源使用效率。

　　油田生產(chǎn)單位的主要能耗集中在機采、注水、集輸三大用能系統(tǒng)，包括油、氣、水、電四大類耗能。本能耗分析管理系統(tǒng)主要圍繞電量計量和重點能耗設(shè)備(注水泵、輸油泵、熱洗泵、摻水泵)這兩部分展開。其中電量計量主要包括對各單位主變電量、注水電量、注氣電量、機采電量以及各變電所計量設(shè)備電量、線路電量數(shù)據(jù)進行動態(tài)監(jiān)測

　　3能耗管理分析系統(tǒng)在在勝利油田改造項目中的應(yīng)用

　　3.1項目概況：

　　勝利油田物探院配電室于1992年建成投產(chǎn)，已安全運行16年，配電系統(tǒng)分為高、低壓兩大部分，高壓部分有聊城甲線和淄博甲線兩條10KV進線，有6臺 1250KVA有載調(diào)壓變壓器。物探院屬于重要電力負荷用戶，主要包括網(wǎng)絡(luò)二樓處理機房機群及其配套用電設(shè)備;網(wǎng)絡(luò)三樓解釋機房、局域網(wǎng)服務(wù)器及其配套用電設(shè)備、局信息中心ERP機房計算機及其配套用電設(shè)備;

通過如下兩張圖，就可以看到ARM公司的基于IoT物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)布局已經(jīng)亦趨完善了。

MBED技術(shù)在底層，通過標準接口采集各種傳感器數(shù)據(jù)（由于基于CMSIS框架架構(gòu)，所以各種廠家的芯片，其用戶開發(fā)代碼都是相同的）。

NanoServerClient和NanoStack技術(shù)，實現(xiàn)了CoAP通信支持。

NanoServer服務(wù)和NodeView進行數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)服務(wù)及展示。

另外這所有的代碼、協(xié)議標準都是開源的，用戶可以自行下載了解。

目前，我國石油化工行業(yè)中抽油機的保有量在10萬臺以上，電動機裝機總?cè)萘吭?500MW，每年耗電逾100億千瓦時。抽油機的運行效率特別低，在我國平均效率為25.96%，而國外平均水平為30.05%，年節(jié)能潛力可達幾十億千瓦時;注水泵也是油田生產(chǎn)的重要設(shè)備，節(jié)能潛力十分巨大，它的正常運轉(zhuǎn)和工作效率同樣關(guān)系到整個油田的經(jīng)濟效益。

　　基于油田生產(chǎn)系統(tǒng)的用電現(xiàn)狀，必須利用能效監(jiān)測系統(tǒng)進行用電精細化管理，實時動態(tài)的能效管理系統(tǒng)將是油田生產(chǎn)企業(yè)進行節(jié)能改造、節(jié)能評測、優(yōu)化管理、能源審計的實施基礎(chǔ)，本文介紹了我國勝利油田改造項目中利用的一套安科瑞能耗管理系統(tǒng)，實施證明能耗分析管理系統(tǒng)的開發(fā)利用將長期對油田生產(chǎn)設(shè)備用電質(zhì)量、能源消耗、設(shè)備安全運行等核心用電數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，動態(tài)分析決策，終實現(xiàn)節(jié)能管理，可持續(xù)生產(chǎn)的目的

作為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)來說，你通過AD、串口、SPI、I2C、USB、CAN甚至是以太網(wǎng)接口，用MBED技術(shù)很容易把各種傳感器數(shù)據(jù)采集到Cortex-M0/M3設(shè)備，采集完畢后，另外一個重要的環(huán)節(jié)，就是數(shù)據(jù)上傳。而這一步，就是ARM收購的公司Sensinode的技術(shù)優(yōu)勢所在了。

2、 傳感器數(shù)據(jù)上傳 – 基于CoAP通信協(xié)議（NanoStack/NanoRouter）

一直以來，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域令人頭疼的事就是，接口協(xié)議繁多，每家都有各自的協(xié)議，在這種格局下，收集傳感器數(shù)據(jù)，是件費時費力的事。

而CoAP是一個統(tǒng)一的協(xié)議接口，優(yōu)勢不僅僅在于標準統(tǒng)一，而在于對HTTP協(xié)議進行了簡化，其壓縮的數(shù)據(jù)頭僅4個字節(jié)。這樣在傳輸過程中，交互的數(shù)據(jù)量將大大減小，有效地降低了網(wǎng)絡(luò)通信的負荷。

另外通過協(xié)議代理，可以很輕松的把CoAP轉(zhuǎn)換為標準的HTTP協(xié)議。

以上不僅僅是ARM一家的標準，由于底層通信基于各種物理鏈路，所以ARM公司遵照或參與了很多底層標準通信協(xié)議的制訂。IETF、Sensinode、6LoWPAN，Zigbee IP CoAP，TLS，OMA Lightweight etc等等。

有了MBED作為基礎(chǔ)，在Cortex-M0/M3上集成CoAD協(xié)議是分分鐘鐘的事，數(shù)據(jù)采集和上傳在這一步可以說是有效地集成在一起。

3、 數(shù)據(jù)存儲、服務(wù)和展示 – NanoServer服務(wù)支持

通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)收集在NanoServer中，然后借助NodeView Web程序，去瀏覽去展示相關(guān)數(shù)據(jù)。

1、 傳感器數(shù)據(jù)采集 – 基于CMSIS的 ARM MBED技術(shù)的硬件簡易開發(fā)

如果你是一個一點開發(fā)技術(shù)的人，比如會一點C或一點Java，對硬件也是粗略了解一些，那么MBED技術(shù)將很快讓你進行硬件開發(fā)（網(wǎng)上號稱60秒讓你完成嵌入式編程開發(fā)）。

如果你在做硬件原型設(shè)計，有不同的芯片去讓你選擇，或者是對外圍的一些器件進行測試研究，那么采用MBED技術(shù)將讓你這份工作變的輕松簡單。


ARM MBED是一個什么樣的技術(shù)呢？簡單的說，它有兩點特色，這兩點特色分別對芯片提供商（或者說開發(fā)板提供商）、軟件開發(fā)者提供了便利。

就是CMSIS，CMSIS就是ARM指定的一套接口框架，通過它，可以屏蔽各家芯片操作的差異。所以針對芯片廠家來說，僅需要實現(xiàn)這些規(guī)定的接口就可以了。

第二，對嵌入式開發(fā)來說，開發(fā)環(huán)境的搭建是一個耗時耗力的過程，能成功編寫和調(diào)試個程序，猶如出生一樣，不經(jīng)過一番掙扎和摸索是很難順利完成的。而MBED技術(shù)是一套基于云計算的網(wǎng)頁編譯工具，可以在Windows、Linux、Mac等各種可以網(wǎng)頁瀏覽的設(shè)備上進行編程。所以不需要安裝調(diào)試工具，只要選好指定的開發(fā)板，就立即可以進行編程，編譯后直接生成一個bin文件，直接燒寫到設(shè)備即可運行。

另外的一個優(yōu)勢，由于用戶是基于CMSIS的框架接口開發(fā)，所以理論上將，你可以很順利地開發(fā)各種廠家的芯片（前提是相關(guān)芯片廠商已經(jīng)提供了CMSIS的支持），不再向以前一樣更換不同廠家的芯片是件難以抉擇的事。

回歸正題，談一談ARM公司在物聯(lián)網(wǎng)上的戰(zhàn)略布局。

2013年8月27日，ARM公司收購了芬蘭物聯(lián)網(wǎng)軟件創(chuàng)業(yè)公司Sensinode，將繼續(xù)推廣和深化Sensinode公司的NanoStack、NanoRouter 和 NanoService三大產(chǎn)品。真對此消息，有的網(wǎng)站評論道“看來手機和平板市場的統(tǒng)治地位還不能滿足 ARM 的胃口，吞下整個物聯(lián)網(wǎng)才是它的目標”。

2020年，根據(jù)IMS Research的預(yù)測，聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備將有300億個。ARM的Cortex-M（M0/M3/M4）芯片+ARM的 mbed項目和Sensinode公司的NanoStack、NanoRouter 、NanoService三大產(chǎn)品結(jié)合起來，將會從硬件到軟件完整的覆蓋整個物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域（手機和平板一般采用Cortex-A系列的芯片，作為移動互聯(lián)網(wǎng)的主力，將成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域必不可少的輸入端。另外ARM芯片進軍服務(wù)器野心，也不可小覷，那是物聯(lián)網(wǎng)另外一大領(lǐng)域—大數(shù)據(jù)—重點所在）。

下面就詳細介紹一下ARM技術(shù)開發(fā)大會上《Creating Secure，Efficient，and Open Standard Iot Systems》的講座，從題目上來說，是講“創(chuàng)建安全、高效和開放的標準物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”，至于如何構(gòu)建，就是采用以上我們所講述的技術(shù)。

我的介紹和ARM技術(shù)開發(fā)大會上的張先生的講述有些不同（講解的順序不同、著重點不同），我是按照自己的理解，進行說明的。隨后ARM公司推出了Cortex系列的芯片，就如我以前文章所提及，其志不?。骸皩υ缫呀?jīng)被綁入其戰(zhàn)車的各大芯片廠商，又勒緊了一下枷鎖，對ARM新的內(nèi)核的架構(gòu)做了進一步限定，如對SysTick、NVIC和FMSC芯片設(shè)計的限定。特別是CMSIS接口的標準推出，簡直是卡住了各大芯片廠商的脖子，他們不加入這種計劃，難免被邊緣化，加入了，難免淪為ARM公司的一個生產(chǎn)車間?！?br /> 不知道是ARM公司成全了安卓系統(tǒng)（Android），還是安卓系統(tǒng)成全了ARM。在嵌入式領(lǐng)域和PC領(lǐng)域大的不同就是，嵌入式芯片和X86芯片不同，X86主要有英特爾（Intel）公司把持，所以微軟+英特爾軟硬結(jié)合，很容易一統(tǒng)天下。而嵌入式芯片（32/64位芯片主要就是ARM芯片了）領(lǐng)域?qū)儆谌盒鄹顡?jù)的時代（不過現(xiàn)在高通公司有后Intel的氣概），各個廠商基本是各自為政，每家芯片的寄存器操作相差比較大，所以對運行其上的操作系統(tǒng)開發(fā)者來說，難度很大（所以目前針對操作系統(tǒng)底層的BSP，基本都是芯片廠商自行開發(fā)提供）。ARM公司推出Cortex的芯片，及CMSIS等接口標準的努力，就是簡化或者說降低這種開發(fā)難度，為統(tǒng)一芯片硬件平臺打下堅實的基礎(chǔ)。

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