一种带优化控制的综合能源感知装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种带优化控制的综合能源感知装置，其主要技术特点是：包括主控单元，所述主控单元通过多路输入接口采集电锅炉的电参数、进水流量、出水流量、压力和温度数据，实时计算电锅炉能源转换效率并根据实时运行的电功率和优化模型算法预测出来的电功率进行对比，得到调节电锅炉运行参数的控制命令，并通过输出接口发出控制命令优化控制电锅炉的运行。本发明专利技术设计合理，能够同时采集电锅炉运行参数，并进行分析处理并调节电锅炉运行参数，最终达到综合能源管理的目标，实现对电锅炉的优化控制功能，简化了现场安装调试难度与运行可靠性，降低了成本，可广泛用于电锅炉自动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种带优化控制的综合能源感知装置
本专利技术属于计算机自动控制
，尤其是一种带优化控制的综合能源感知装置。
技术介绍
在传统的能源监控系统中，水、电、气、热、冷、油等能源分别是通过各种采集终端来完成数据采集与上传到主站平台。例如，在监测电锅炉运行状态时，就需要监测电参数的智能电表，需要监测进水管水的流量、压力、温度等监测仪表和对应采集数据终端，需要监测出水管（直热水管出水和蓄热水管出水）流量、压力、温度等监测仪表和对应数据采集终端，采集数据方案和时间均由每种数据采集终端配置，几种终端数据采集时刻很难同步，单个数据采集终端现场很难判断电锅炉运行状态，不能实现能源转换效率和优化控制功能。通过检索，发现现有的文献通常只是监测部分设备状态，例如：专利文献“一种电锅炉暖电控制系统（专利公开号：CN206593202U）”其通过安装多个温度传感器、水位计对电锅炉内水温及水位进行实时采集并进行加热控制，但是，其不能对进出水管的流量、压力以及电参数进行监测，因此不能准确判断电锅炉的运行状态，难以实现对电锅炉的优化控制功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种带优化控制的综合能源感知装置，能够同时采集电锅炉电参数、进水、出水流量、压力和温度，实时计算综合能源的转换效率，实现对电锅炉的优化控制功能。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种带优化控制的综合能源感知装置，包括主控单元，所述主控单元通过多路输入接口采集电锅炉的电参数、进水流量、出水流量、压力和温度数据，实时计算电锅炉能源转换效率并根据实时运行的电功率和优化模型算法预测出来的电功率进行对比，得到调节电锅炉运行参数的控制命令，并通过输出接口发出控制命令优化控制电锅炉的运行。而且，所述主控单元还通过RS485接口或以太网接口连接一个扩展单元，该扩展单元采集电锅炉的进水流量、出水流量、压力和温度并与主控单元进行数据交互，协调控制电锅炉的运行。而且，所述主控单元包括：信息采集与处理模块、计量模块、输入输出扩展模块、人机接口、通信接口及主控单元电源模块；所述信息采集与处理模块包括：主处理器及与其相连接的带温度补偿的实时时钟电路、用于用户数据存储的存储芯片、用于存储录波数据的大容量TF卡存储接口电路、用于电能量及参数存储的铁电存储器和网络扩展与接口电路；所述计量模块采用电流型电压互感器与穿心式电流互感器、信号转换与调理电路和计量芯片实现电压电流的取样及电能计量相关参量的计算功能，计量模块采集数据传输至信息采集与处理模块；所述输入输出扩展模块包括从处理器、状态量输入输出单元、直流模拟量输入单元和继电器输出单元，从处理器与主控制器、状态量输入输出单元、直流模拟量输入单元、继电器输出单元相连接，状态量输入输出单元、直流模拟量输入单元、继电器输出单元与电锅炉相连接；所述通信接口与外部设备相连接用于接收优化模型算法预测出来的电功率。而且，所述信息采集与处理模块与通信接口、输入输出扩展模块之间均连接有隔离器。而且，所述计量芯片采用三相电能计量芯片RN8302或ATT7022E。而且，所述计量模块采集一路三相三线或三相四线的用电电能；所述状态量输入输出单元包括两路输入和两路输出接口，所述直流模拟量输入单元包括二路输入接口，所述继电器输出单元包括一路继电器输出接口；所述通信接口包括二路高速RS485及二路以太网接口。而且，所述主控单元电源模块采用单相220V交直流电源供电的电源转换模块，转换成一路信息处理模块用的5VDC电源、一路RS485通信用电源12VDC、一路输入输出扩展模块用电源12VDC，上述电源之间相互隔离。而且，所述人机接口包括一个分辨率为128×64像素的液晶显示屏、四个实体按键和多只用于状态显示的LED灯。而且，所述扩展单元包括：数据采集与处理模块、输入输出扩展模块、人机接口、通信接口和扩展单元电源模块；所述数据采集与处理模块与输入输出扩展模块、人机接口、通信接口及扩展单元电源模块相连接；所述数据采集与处理模块包括处理器及与其相连接的带温度补偿的实时时钟电路、用于用户数据存储的32MB的存储器、用于存储实时用能累加量及参数的铁电存储器及通信接口电路；所述通信接口与外部设备相连接用于接收优化模型算法预测出来的电功率。而且，所述输入输出扩展模块包括：4路数字输入接口、4路数字输出接口、4路继电器控制输出接口；所述通信接口包括1路RS485接口、1路以太网接口、1路LoRa通信模块、1路4G/5G通信模块，且LoRa通信模块与4G/5G通信模块为可插拔结构。本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术能够同时采集电锅炉电参数、进水、出水流量、压力和温度，可以实时计算电锅炉能源转换效率并根据实时运行的电功率和优化模型算法预测出来的电功率进行对比，如果差值超出预设的阈值，可以输出控制命令调节电锅炉运行参数改变电锅炉实时运行的电功率，最终达到综合能源管理的目标，实现对电锅炉的优化控制功能。2、本专利技术集成度高，单套装置即可以实现对各种形式的能源进行实时监测、分析及优化控制，简化现场安装调试难度与运行可靠性，并可降低成本。3、本专利技术采用模块化设计，而且使用主控单元即可单独完成基本功能，对于某些综合能源应用场景可进一步降低成本与安装空间；同时，在满足基本功能的基础上，将其它需要根据不同应用场合来选择的功能设计到一个可单独运行的扩展单元上，进一步降低单个设备的体积与成本，同时也降低了对设备结构设计的复杂性。4、本专利技术可根据需要自由选择由主控制单元完成，也可选择由扩展单元完成，提高了应用的适应性。5、本专利技术采用高性能的CortexM7处理器，利用其大容量的片内SRAM及高精度ADC，在实现整个数据采集、信息处理、协议转换等基本功能外，还可以实现对6个通道的交流电信号进行录波，进一步降低了整个应用的成本与设计的难度。6、本专利技术的主控单元及扩展单元均可通过以太网与外部设备进行通信，也可以通过其中任意一个实现与外部设备的通信功能，接收外部设备中优化模型算法预测出来的电功率及控制阈值参数，并且扩展单元上设置有多个可插拔的通信模块，实现与外部设备的多种通信方式的可选功能。附图说明图1是本专利技术的电路方框图；图2是本专利技术的用电信息采集及控制模块(主控单元)的电路方框图；图3是本专利技术的通信接口及功能扩展模块(扩展单元)的电路方框图；图4是本专利技术的工作流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步详述。一种带优化控制的综合能源感知装置，如图1所示，包括用电信息采集及控制模块(主控单元)和通信接口及功能扩展模块(扩展单元)，用电信息采集及控制模块(主控单元)和通信接口及功能扩展模块(扩展单元)相连接。主控单元和扩展单元通过输入接口采集电锅炉电参数、进水、出水流量、压力和温度，实时计算电锅炉能源转换效率，根据实时运行的电功率和按优化模型算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带优化控制的综合能源感知装置，其特征在于：包括主控单元，所述主控单元通过多路输入接口采集电锅炉的电参数、进水流量、出水流量、压力和温度数据，实时计算电锅炉能源转换效率并根据实时运行的电功率和优化模型算法预测出来的电功率进行对比，得到调节电锅炉运行参数的控制命令，并通过输出接口发出控制命令优化控制电锅炉的运行。/n

【技术特征摘要】
1.一种带优化控制的综合能源感知装置，其特征在于：包括主控单元，所述主控单元通过多路输入接口采集电锅炉的电参数、进水流量、出水流量、压力和温度数据，实时计算电锅炉能源转换效率并根据实时运行的电功率和优化模型算法预测出来的电功率进行对比，得到调节电锅炉运行参数的控制命令，并通过输出接口发出控制命令优化控制电锅炉的运行。


2.根据权利要求1所述的一种带优化控制的综合能源感知装置，其特征在于：所述主控单元还通过RS485接口或以太网接口连接一个扩展单元，该扩展单元采集电锅炉的进水流量、出水流量、压力和温度并与主控单元进行数据交互，协调控制电锅炉的运行。


3.根据权利要求1或2所述的一种带优化控制的综合能源感知装置，其特征在于：所述主控单元包括：信息采集与处理模块、计量模块、输入输出扩展模块、人机接口、通信接口及主控单元电源模块；
所述信息采集与处理模块包括：主处理器及与其相连接的带温度补偿的实时时钟电路、用于用户数据存储的存储芯片、用于存储录波数据的大容量TF卡存储接口电路、用于电能量及参数存储的铁电存储器和网络扩展与接口电路；
所述计量模块采用电流型电压互感器与穿心式电流互感器、信号转换与调理电路和计量芯片实现电压电流的取样及电能计量相关参量的计算功能，计量模块采集数据传输至信息采集与处理模块；
所述输入输出扩展模块包括从处理器、状态量输入输出单元、直流模拟量输入单元和继电器输出单元，从处理器与主控制器、状态量输入输出单元、直流模拟量输入单元、继电器输出单元相连接，状态量输入输出单元、直流模拟量输入单元、继电器输出单元与电锅炉相连接；
所述通信接口与外部设备相连接用于接收优化模型算法预测出来的电功率。


4.根据权利要求3所述的一种带优化控制的综合能源感知装置，其特征在于：所述信息采集与处理模块与通信接口、输入输出扩展模块之间均连接有隔离器。


5.根据权利要求3所述的一种带优化控制的综合能源感知装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚学军，李树鹏，赵亮，王成山，于建成，李国栋，霍现旭，陈竟成，郭力，钟鸣，
申请(专利权)人：国网天津综合能源服务有限公司，国网天津市电力公司，国网天津市电力公司电力科学研究院，天津大学，国网宁夏电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12