本實用新型涉及電梯節(jié)能檢測領域，更具體地說，是涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯能耗在線監(jiān)測裝置。

背景技術：

在能源與生態(tài)危機日益嚴重的背景下，節(jié)能減排已經(jīng)得到了世界各國的廣泛重視。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國電梯能耗占建筑能耗的7％-10％以上，電梯能耗水平不容忽視。據(jù)此，國家質(zhì)量技術監(jiān)督檢驗檢疫總局制訂的《高耗能特種設備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》中明確將電梯與鍋爐、換熱壓力容器并列為三大高耗能特種設備。電梯節(jié)能工作的開展對于我國節(jié)能減排目標的實現(xiàn)具有重要意義，也越來越受到國家政策的重視。

我國目前在用電梯已經(jīng)超過400萬臺，其中有相對比例的電梯使用年限較長，能耗問題較為嚴重。據(jù)中國電梯協(xié)會分析，由于房地產(chǎn)業(yè)、城市公共建設等產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，預計未來10年，我國的電梯市場仍將保持每年20％的遞增速度，我國將成為世界最大的新裝電梯市場。用發(fā)展的思路可以預測，未來我國每年將有大批電梯不斷進入老化期，引起能耗問題的不斷增加。電梯節(jié)能工作的開展將是長期、動態(tài)的過程。對電梯實施節(jié)能審查和監(jiān)管，采取有效措施降低能耗，是非常必要的。在目前電梯數(shù)量龐大、維護管理人手緊缺的狀態(tài)下，要達到對電梯的節(jié)能檢測及診斷處理基本不可能。此外，電梯能耗異常也往往是電梯故障的前兆。因此，開發(fā)電梯能耗在線監(jiān)測裝置，十分必要。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，有必要針對上述問題，提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯能耗在線監(jiān)測裝置，促進節(jié)能減排工作、提高電梯節(jié)能監(jiān)管水平、提升檢驗檢測行業(yè)的核心技術，實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯運行能耗信息(包括電壓、電流和能耗等)的實時采集、存儲、處理和傳輸，集電梯管理、電梯能耗檢測、異常報警和數(shù)據(jù)分析于一體。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯能耗在線監(jiān)測裝置，包括電梯能耗檢測端、能耗檢測服務端、能耗檢測客戶端，所述電梯能耗檢測端包括若干個，分別設于各個需要節(jié)能監(jiān)測的電梯系統(tǒng)中；

所述電梯能耗檢測端用于采集電梯電流、電壓波形，進行特征提取，得到電梯運行能耗狀態(tài)信息數(shù)據(jù)；所述電梯能耗檢測端包括傳感單元、處理單元和通信單元；

所述能耗檢測服務端用于對電梯運行能耗狀態(tài)信息數(shù)據(jù)進行分析處理；所述能耗檢測服務端包括智能能耗統(tǒng)計模塊、智能能耗分析模塊和智能能耗異常報警模塊；

所述能耗檢測客戶端，用于供用戶實現(xiàn)管理、維護，查詢電梯的實時能耗狀態(tài)。

作為優(yōu)選的，所述傳感單元包括若干個電壓傳感器和電流傳感器，用于采集電梯主電路的電流、電壓傳感信號；

所述處理單元包括傳感信號采集電路、ARM處理器，用于對數(shù)據(jù)進行計算、信號處理、存儲和監(jiān)測；

所述通信單元用于將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到能耗檢測服務端。

作為優(yōu)選的，所述電壓傳感器和電流傳感器分別選用電壓互感器和電流互感器。

作為優(yōu)選的，所述傳感信號采集電路包括電流、電壓傳感信號采集主芯片和電流、電壓傳感信號能耗計算主芯片和數(shù)字信號隔離電路；

所述電流、電壓傳感信號能耗計算主芯片包括串行接口、二階Σ-Δ模數(shù)轉換電路、數(shù)字積分電路、ADC基準源電路信號處理電路；所述串行接口包括IIC、SPI、HSDC；

所述數(shù)字信號隔離電路采用磁耦隔離型的數(shù)字信號隔離電路。

作為優(yōu)選的，還包括網(wǎng)絡服務端，所述網(wǎng)絡服務端包括數(shù)據(jù)采集服務器、數(shù)據(jù)庫服務器和數(shù)據(jù)交互服務器；

所述數(shù)據(jù)交互服務器用于實現(xiàn)電梯能耗檢測端、能耗檢測服務端和能耗檢測客戶端間的數(shù)據(jù)交換；

所述數(shù)據(jù)采集服務器包括第一端口和第二端口，所述第一端口與電梯耗能檢測端連接，并將采集到的能耗狀態(tài)信息數(shù)據(jù)傳送到該端口，將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過轉換后存入數(shù)據(jù)庫服務器；所述第二端口與能耗監(jiān)測客戶端建立tcp/ip連接，用于接收能耗檢測客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)請求，將指定電梯的實時數(shù)據(jù)傳送到請求客戶端；

所述數(shù)據(jù)庫服務器用于為客戶應用提供如查詢、更新、事務管理、索引、高速緩存、查詢優(yōu)化、安全及多用戶存取控制服務；一方面數(shù)據(jù)采集服務器通過圖形化的編程軟件提供結構化查詢數(shù)據(jù)庫API接口將采集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，另一方面處理客戶端的數(shù)據(jù)查詢或數(shù)據(jù)操縱的請求，如賬戶信息，電梯信息，采樣數(shù)據(jù)。

作為優(yōu)選的，所述智能能耗統(tǒng)計模塊用于按指定的時間段對采集的能耗狀態(tài)信息數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并繪制圖形；

所述智能能耗分析模塊包括同工況比較分析單元、同周期比較分析單元，所述同工況比較分析單元用于按時間周期T比較指定兩臺電梯指定時間內(nèi)的總能耗并生成圖形，所述同周期比較分析單元用于較同一臺電梯指定時間段內(nèi)相鄰兩周的能耗差，并生成能耗差值曲線；

所述智能能耗異常報警模塊用于按照時間間隔，比較每次相鄰時間間隔的能耗差值，若差值大于設定的容忍偏差值或該段間隔時間內(nèi)能耗大于正常值則報警。

作為優(yōu)選的，所述能耗檢測客戶端包括：

實時監(jiān)控模塊，用于同步顯示在線電梯，顯示所選電梯實時電流、電壓、能耗，實時報警；

歷史數(shù)據(jù)模塊，用于查詢選定電梯的歷史數(shù)據(jù)，并對故障信息進行篩選、統(tǒng)計；

歷史圖表模塊，按時間段生成選定電梯的能耗歷史圖表；

節(jié)能分析模塊，用于同工況比較時對不同電梯在相同時間段內(nèi)進行能耗比較、同周期比較時對某一電梯指定時間段內(nèi)相鄰周能耗差比較；

電梯管理模塊，用于對監(jiān)控的電梯進行登記和管理，并可進行報警參數(shù)設置。

作為優(yōu)選的，所述能耗檢測服務端還包括短信服務模塊，用于將能耗信息以短信方式發(fā)送到指定人員。

作為優(yōu)選的，所述電梯主電路電流實時波形通過圖形化的編程軟件采集。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果在于：本實用新型的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯能耗在線監(jiān)測裝置，促進節(jié)能減排工作、提高電梯節(jié)能監(jiān)管水平、提升檢驗檢測行業(yè)的核心技術，實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯運行能耗信息(包括電壓、電流和能耗等)的實時采集、存儲、處理和傳輸，集電梯管理、電梯能耗檢測、異常報警和數(shù)據(jù)分析于一體；研究智能化電梯節(jié)能判斷模型，綜合考慮電梯型號、運行工況和一定運行周期特征，對電梯能效數(shù)據(jù)進行多參數(shù)綜合對比、監(jiān)測和故障預警。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構框圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和具體的實施例對本實用新型的技術方案進行詳細說明。

一種基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯能耗在線監(jiān)測裝置，包括電梯能耗檢測端、能耗檢測服務端、能耗檢測客戶端，所述電梯能耗檢測端包括若干個，分別設于各個需要節(jié)能監(jiān)測的電梯系統(tǒng)中；

所述電梯能耗檢測端用于采集電梯電流、電壓波形，進行特征提取，得到電梯運行能耗狀態(tài)信息數(shù)據(jù)；

所述能耗檢測服務端用于對電梯運行能耗狀態(tài)信息數(shù)據(jù)進行分析處理；

所述能耗檢測客戶端，用于供用戶實現(xiàn)管理、維護，查詢電梯的實時能耗狀態(tài)。

在本實施例中，電梯能耗檢測端包括傳感單元、處理單元和通信單元；

所述傳感單元包括若干電壓傳感器和電流傳感器，用于采集電梯主電路的電流、電壓傳感信號；

本實施例中所述電壓傳感器和電流傳感器分別選用電壓互感器和電流互感器。

選擇何種類型的傳感器，主要按以下思路考慮:(1)是否需要測量直流如果是,則互感器不合適；(2)是否不宜改變主電路的形式如果是,則分流器或采樣電阻不合適；(3)是否對價格不敏感，如果是,可以優(yōu)先考慮分流器和互感器；(4)是否要求隔離且對精度有較高要求分流器也可以通過光耦或隔離放大器進行隔離,但隔離后,帶寬下降,精度降低,成本增加；(5)是否對測量環(huán)節(jié)的插入損耗有嚴格限制如果是,則分流器不合適。結合電梯主電路電流信號的特點，本實施例中選用電流互感器，電流傳感器選型要求：量程：20A；輸出電流：10mA；外形：穿心式；選用LXLT型電流互感器。能有效抑制電快速瞬變脈沖群信號干擾，原、副邊繞組之間及繞組與屏蔽之間可靠絕緣；線形良好：5％-120％(甚至更大范圍)之間誤差非線形度不大于0.1％；

在本實施例中，所述電梯主電路電流實時波形通過圖形化的編程軟件采集。

所述處理單元包括傳感信號采集電路、ARM處理器，用于對數(shù)據(jù)進行計算、信號處理、存儲和監(jiān)測；

所述通信單元用于將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到能耗檢測服務端。

作為優(yōu)選的，所述傳感信號采集電路包括電流、電壓傳感信號采集主芯片和電流、電壓傳感信號能耗計算主芯片和數(shù)字信號隔離電路；

所述電流、電壓傳感信號能耗計算主芯片包括串行接口、二階Σ-Δ模數(shù)轉換電路、數(shù)字積分電路、ADC基準源電路信號處理電路；所述串行接口包括IIC、SPI、HSDC；數(shù)字信號處理器進行(基本和諧波)有功、無功和視在電能計量、基波有功和無功電能計量和RMS計算；同時，提供校準功能，包括有效值偏移校正、相位校準和增益校準等。

在本實施例中，所述ARM處理器采用意法半導體公司(ST)的STM32系列STM32103RC，它基于Cortex-M3內(nèi)核，結合了執(zhí)行Thumb-2指令的32位哈佛微體系結構和裝置外設，主頻可達72MHz，并可達到1.2DMIPS/MHz的處理速度，內(nèi)置高速存儲器(高達128K字節(jié)的Flash和20K字節(jié)的SRAM)。它包含2個12位的ADC、3個通用16位定時器、1個PWM定時器、2個I2C、2個SPI、3個USART、1個USB和1個CAN等。此處理器的高集成度大大簡化了外圍電路，從而增強了裝置的可靠性和擴展性，降低了監(jiān)測裝置的成本。

STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3內(nèi)核。STM32F103屬于“增強型”系列。增強型系列時鐘頻率達到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設接口的組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當于0.5mA/MHz。

傳感信號采集后以數(shù)字信號的形式輸出，如直接接到ARM處理器，可能會帶來共模干擾；所述數(shù)字信號隔離電路采用磁耦隔離型的數(shù)字信號隔離電路。

作為優(yōu)選的，還包括網(wǎng)絡服務端，所述網(wǎng)絡服務端包括數(shù)據(jù)采集服務器、數(shù)據(jù)庫服務器和數(shù)據(jù)交互服務器；以實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)庫存儲、數(shù)據(jù)同步與轉發(fā)。

所述數(shù)據(jù)交互服務器用于實現(xiàn)電梯能耗檢測端、能耗檢測服務端和能耗檢測客戶端間的數(shù)據(jù)交換；

所述數(shù)據(jù)采集服務器包括第一端口和第二端口，所述第一端口與電梯耗能檢測端連接，并將采集到的能耗狀態(tài)信息數(shù)據(jù)傳送到該端口，將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過轉換后存入數(shù)據(jù)庫服務器；所述第二端口與能耗監(jiān)測客戶端建立tcp/ip連接，用于接收能耗檢測客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)請求，將指定電梯的實時數(shù)據(jù)傳送到請求客戶端；

所述數(shù)據(jù)庫服務器用于為客戶應用提供如查詢、更新、事務管理、索引、高速緩存、查詢優(yōu)化、安全及多用戶存取控制等服務；一方面數(shù)據(jù)采集服務器通過圖形化的編程軟件提供結構化查詢語言數(shù)據(jù)庫API接口將采集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，另一方面處理客戶端的數(shù)據(jù)查詢或數(shù)據(jù)操縱的請求，如賬戶信息，電梯信息，采樣數(shù)據(jù)等。

作為優(yōu)選的，所述能耗檢測服務端包括智能能耗統(tǒng)計模塊、智能能耗分析模塊和智能能耗異常報警模塊；

所述智能能耗統(tǒng)計模塊用于按指定的時間段對采集的能耗狀態(tài)信息數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并繪制圖形；

所述智能能耗分析模塊包括同工況比較分析單元、同周期比較分析單元，所述同工況比較分析單元用于按周比較指定兩臺電梯指定時間內(nèi)的總能耗并生成圖形。所述同周期比較分析單元用于較同一臺電梯指定時間段內(nèi)相鄰兩周的能耗差，并生成能耗差值曲線。

所述智能能耗異常報警模塊用于按照時間間隔，比較每次相鄰時間間隔的能耗差值，若差值大于設定的容忍偏差值或該段間隔時間內(nèi)能耗大于正常值則報警。

作為優(yōu)選的，所述能耗檢測客戶端包括：

實時監(jiān)控模塊，用于同步顯示在線電梯，顯示所選電梯實時電流、電壓、能耗，實時報警；

歷史數(shù)據(jù)模塊，用于查詢選定電梯的歷史數(shù)據(jù)，并對故障信息進行篩選、統(tǒng)計；

歷史圖表模塊，按時間段生成選定電梯的能耗歷史圖表；

節(jié)能分析模塊，用于對不同電梯在相同時間段內(nèi)進行能耗比較(同工況比較)；對某一電梯指定時間段內(nèi)相鄰周能耗差比較(同周期比較)；

電梯管理模塊，用于對監(jiān)控的電梯進行登記和管理，并可進行報警參數(shù)設置。

作為優(yōu)選的，所述能耗檢測服務端還包括短信服務模塊，用于將能耗信息以短信方式發(fā)送到指定人員，以便于迅速做出反應。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果在于：本實用新型的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯能耗在線監(jiān)測裝置，促進節(jié)能減排工作、提高電梯節(jié)能監(jiān)管水平、提升檢驗檢測行業(yè)的核心技術，實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的電梯運行能耗信息(包括電壓、電流和能耗等)的實時采集、存儲、處理和傳輸，集電梯管理、電梯能耗檢測、異常報警和數(shù)據(jù)分析于一體；研究智能化電梯節(jié)能判斷模型，綜合考慮電梯型號、運行工況和一定運行周期特征，對電梯能效數(shù)據(jù)進行多參數(shù)綜合對比、監(jiān)測和故障預警。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。