一、项目简介

1.1 前言

在制造业行业，节能降耗是我国提到的策略规定，与此同时也是公司发展的方位，这针对减少了公司的产品成本具备积极意义。以我国钢铁行业鞍钢为例子，可类似估计，鞍钢2009年的钢材总产量约为三千万吨，吨钢电力能源成本费约为一千元，电力能源成本费为三百万亿，假如可以提升1%的资源使用率，可节约资源成本费3万亿，而鞍钢只不过是我国的一家公司，不难看出，在节约能源领域的研究室具备的极大价值。更加严谨的看来，在持续加工制造业的公司中，确保生产流水线的连续工作中降低了因某一阶段的常见故障产生的巨大损失。在电力工程生产型企业中，其配电设备的常规运行针对公司的连续生产制造具备积极意义。

本方法将完成每个生产设备和配电盒的能源消耗和温度测量。根据对耗能历史记录的解决，促使耗能数据信息完成数据可视化，针对公司寻找重特大能耗机器设备，省吃俭用地管理方法耗能，进一步加强节能降耗工作中有关键实际意义。与此同时，对机器设备溫度的即时检验能够探测生产流水线、配电设备是不是工作中出现异常，当出现异常情况是，根据立即警报，可以最大限度地减少出现异常情况产生的损害。由现有的数据还可以针对以后的能源消耗和溫度趋势分析做出预测分析，进而可以提示管理人员什么时候溫度很有可能发现异常，提示其采取一定的有效措施或是开展维修。

总的来看，耗能检验可以协助公司完成节能降耗工作中，减少公司的电力能源成本费，温度测量针对预防常见故障产生的损耗有积极意义。

1.2 项目概况

本新项目在系统架构图上包括感应器连接点、聚集连接点和管理方法连接点的三个一部分，如下图所显示：

图一

感应器连接点由EVK1100的硬件系统相互配合感应器完成，将安装 在每一个必须精确测量的生产设备和配电盒上，精确测量并表明该专用设备的输出功率和溫度信息内容，与此同时将测出的数据信息根据通讯控制模块立即发给对应的聚集连接点，假如信息内容出现异常，会在推送的统计数据中添加报警系统。聚集连接点由一台PC机、承担通讯的硬件配置及其传出报警声音的硬件配置一同完成，将为每一个生产线，或是为一定数目的生产设备配置一个聚集连接点。它可以储存感应器网络节点的时间信息内容，并剖析一定范畴内的生产设备的工作状况，最后将获得的信息发给管理方法连接点，交到管理方法连接点解决。管理方法连接点能够由几台PC机组成，为所有公司耗能与温度监测的数据综合性管理中心，可以在这见到企业内部全部生产设备的对应信息内容，进而为公司实施者管理决策给予根据。

二、需求分析报告

2.1 作用规定

从单独感应器网络节点的作用上看，将完成单独生产设备和配电盒的耗能精确测量、温度检测，一些连接点可进一步引进电源开关元器件，在特殊情况下，积极关闭电源电路，动能提供层面，单片机开发板应用220V/380V工作电压供电系统，引进的霍尔元件选用充电电池供电系统。

从应用系统总体作用看来，将完成全部加工厂内输出功率与溫度数据的实时监测，促使有关数据可视化，而且给予了立即报案的体制；根据剖析历史记录，可以预测分析加工厂里面的溫度趋势分析，给予预警信息作用，管理人员可在预估的气温出现异常区段采用相应对策；与此同时在時间及室内空间2个层面掌握加工厂里面的耗能状况，选用可视化软件使其有效的展示在管理人员眼前，为管理人员提升公司的节能减排工作中给予了较好的輔助。

2.2 特性规定

管理人员最后见到的能源消耗和溫度信息内容有一定的延迟，该延迟时间的時间为从感应器连接点检验到相对应信息内容，发给聚集连接点，从而交给管理方法连接点表明所耗费的時间，一样，预警信息作用也是有一定的延迟时间，由于预警信息信息内容必须从感应器连接点发给聚集连接点。可是，信息内容展示的推迟针对所有信息的检测不容易提供过多不良影响，而警报的延迟时间只需操纵在容许的范畴内，一样能够接纳。

在感应器连接点传送数据文件给聚集连接点时，存有丢失数据文件的难题，能够引进ACK体制，即聚集连接点在取得成功接纳到数据文件时，推送ACK帧给感应器连接点，进而可确保信息的稳定传送；与此同时，能够给含有警报消息的数据文件引进优先选择体制，使其优先选择被聚集连接点解决。之上改进措施能够改进遗失数据文件的难题。

三、设计方案

3.1 体系结构框架图与控制模块功能设计

3.1.1感应器网络节点的构造框架图与各控制模块功能设计

感应器网络节点的体系结构框架图以下：

图二

感应器连接点由动能供货控制模块、感应器控制模块、CPU控制模块、表明控制模块、通讯控制模块五个一部分构成。在其中动能供货控制模块为别的每个控制模块供货动能；感应器控制模块采用霍尔元件来精确测量生产设备的工作电压、电流量，采用工业领域常见的镍络镍硅热电阻精确测量生产设备的溫度，并将信息交流给CPU控制模块；CPU控制模块由电流电压信息内容测算机器设备的输出功率，再将输出功率、溫度信息的传递给表明控制模块，在LCD显示屏上表明，与此同时将溫度信息内容与事先制定的安全性阀值完成较为，假如发觉溫度出现异常，则将告警信息内容添加到输出功率溫度信息内容中，并一起发给通讯控制模块，通讯控制模块在将数据信息包装成数据文件后，立即发给周边的聚集连接点，交到聚集连接点开展统一剖析。

3.1.2聚集连接点的体系结构框架图以下：

图三

聚集连接点由动能供货控制模块、CPU控制模块、通讯控制模块、报警模块构成。动能供货控制模块为别的每个控制模块供货动能；通讯控制模块随时随地监听室内空间中能否有来源于感应器网络节点的信息内容，并将接收的数据发给CPU控制模块，与此同时也将解决控制模块解决后的数据发给管理方法连接点；CPU控制模块承担该地区内全部数据的整体与解决，并将解决后的数据交到通讯控制模块，如果有出现异常信息内容，则将相对应信息的传递给报警模块；报警模块在接到警报信息内容后，会传出警报声音，提醒是哪一台设备有温度超标准的状况。

3.1.3管理方法连接点的构造框架图与各控制模块功能设计

管理方法连接点的体系结构框架图以下：

图四

管理方法连接点由动能供货控制模块、CPU控制模块、通讯控制模块构成。动能供货控制模块为别的每个控制模块供货动能；通讯控制模块承担与聚集连接点开展通讯，并将接收的数据发给CPU控制模块，CPU控制模块承担加工厂内全部数据的整体与解决，进而获得全部加工厂内各生产设备的耗能与溫度情况。

3.2 硬件系统采用及资源分配

采用EVK1100硬件系统，并引进霍尔元件，报警系统，PC机等硬件配置来基本建设全部体系的硬件配置管理体系。

3.2.1感应器网络节点的硬件设备应用

EVK1100单片机开发板完成温度检测、信息资源管理、信息内容表明、通讯的作用，引进霍尔元件完成电流量、工作电压的精确测量。EVK1100单片机开发板立即接入开关电源，给予不断供电系统，内嵌温度感应器测量温度，应用AT32UC3A0128的MCU承担信息内容的处置和命令的传输，应用4 x 20深蓝色LCD屏来显示，而且根据USART与聚集连接点通讯。霍尔元件端则还可以利用内嵌充电电池供电系统，以保证其较为小的容积，便于放置，与此同时与EVK1100单片机开发板联接，将测出的数据立即传达给EVK1100单片机开发板。

3.2.2聚集连接点的硬件设备应用

聚集连接点的热量供货控制模块与CPU控制模块由PC机完成，具备动能供货、信息资源管理和命令传输等作用；报警模块由警报系统完成，在读取到报警系统后，传出警报声音。

而通讯控制模块的两一部分作用各自由不一样硬件配置完成：一为与感应器网络节点的通讯，可选用cc2420数据信号光端机完成这一方面的通讯，二为与管理方法连接点的通讯，可立即由PC机根据升级全部加工厂里面的数据库查询网络服务器的消息来完成，进而促使管理方法连接点的PC机能够对相应的数据开展解决。

3.2.3管理方法连接点的硬件设备应用

每个PC机相互配合或是由一个作用十分强劲的PC机解决全部加工厂里面的能源消耗和溫度信息内容，并利用可视化软件表明。

3.3系统软件体系结构

3.3.1感应器网络节点的软件体系结构

感应器网络节点的软件架构图以下：

图五

由Linux核心做为正确引导，由多种多样硬件配置做为适用，完成机器设备通讯和LCD显示作用，在现实开发设计全过程中，还有可能引进别的运用，因而空出别的使用的API插口。

3.3.2聚集连接点与管理方法连接点的软件体系结构

聚集连接点与管理方法连接点根据PC机完成，因而不会再详尽绘制PC机完成的软件体系结构，而得出其聚集连接点与管理方法连接点根据数据库查询网络服务器通讯的框架图。

图六

管理方法连接点和聚集连接点的不同取决于，管理方法连接点还必须一个耗能、溫度的可视化软件，进而还可以让管理人员随时随地能够看见全部加工厂里面的能源消耗和溫度状况；聚集连接点还必须添加警报服务项目与通信服务，警报服务项目用以发现异常时警报，通信服务用以与感应器连接点通讯。（这里通信服务指与感应器网络节点的通讯，由cc2420完成，与管理方法连接点的通讯由PC机根据数据库查询网络服务器完成。）

3.4 系统软件运作流程表

3.4.1感应器连接点运作流程表

图七

3.4.2聚集连接点运作流程表

图八

3.4.3管理方法连接点运作流程表

图九

3.4.4系统运作流程表剖析

由之上三个流程表能够看得出，通电后，每个组件各自开始工作，根据检验是不是接到外界数据信号，及其是不是有出现异常信息内容来决策流程表的流入。

3.5 系统软件预估完成結果

本方法将完成每个生产设备和配电盒的能源消耗和温度测量。根据对耗能历史记录的解决，促使耗能数据信息完成数据可视化，针对公司寻找重特大能耗机器设备，进一步加强节能降耗工作中有关键实际意义。与此同时，对机器设备溫度的即时检验能够探测生产流水线、配电设备是不是工作中出现异常，当出现异常情况是，根据立即警报，可以最大限度地减少出现异常情况产生的损害。由现有的数据还可以针对以后的能源消耗和溫度趋势分析做出预测分析，进而可以提示管理人员什么时候溫度很有可能发现异常，提示其采取一定的有效措施或是开展维修。
来源于：EEFOCUS

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