山东建筑大学
硕士学位论文
公共建筑用电能耗数据采集与监测技术研究
姓名：陈梅
申请学位级别：硕士
专业：检测技术与自动化装置
指导教师：张永坚
20090401
冶金企业能耗在线监测管理系统1 冶金企业能源在线监测管理系统 （XHEMS） 冶金工业是耗能大户，其能源消耗约占成本的20%～40%。从企业发展战略的高度上来看，除了依靠节能技术降低能耗外，向能耗管理要效益是一个非常明确的方向。 传统的能源管理相对粗放，如电力、动力、水道各自独立，统计手段落后，只知道年能耗总量而不知日、周、月和单位设备的能耗比例，已不适应现代化大规模生产的能源管理需要。 建设基于公司级平台上的一体化集中统一的智能化能源管理系统，实现优化资源配置，是冶金企业从单一的装备节能向以整个工厂系统优化节能的战略转变的重要措施。对于企业形成安全、稳定、经济节能型和高效的能源供给系统，控制吨钢成本，提高企业的竞争力有重大意义。 我公司专门针对冶金企业开发的能耗管理系统（XHEMS），实现了能源系统电、水和其他能耗单元的在线数据采集、统计、分析的智能化，将为钢铁企业各种能源的需求提供准确、及时分析数据与预测,是冶金企业能源管理的基础设施。 能耗智能化管理系统（XHEMS）简介： 以专业的平台软件为基础，并融合了现场总线技术、电力电子技术、互联网技术、自动化测量技术等的一体化数据采集监控优化系统方案，用于监视、分析和控制能耗的使用，实现对电、
蒸汽、风、煤、燃气和水等有关能源消耗量的检测及控制，进而完成能源的优化调度和管理，提供有效的分析手段，指导能源的合理配置和利用，便于有针对性的采取技术措施降低能耗。 一、系统组成 整个能源管理系统是以计算机为核心，全厂设置一个集中能源动力管 理监控中心，通过网络从各信息采集点中获取能源数据，实现全厂的能源数据集中监控和管理，并统一发布调度指令。 能源管理系统采用国外成熟的大型实时历史数据库为基础数据应用平台，并以与之相配套的数据可视化软件为WEB实时信息组装平台，通过基于该实时数据库平台的二次软件应用开发，建立企业统一的能源系统信息集成及管理平台。 系统的基本网络结构按功能的不同分成三个层次： 底层为信号采集层 中层为实时数据处理层 上层为应用管理层。 信号采集层由子站和远程站组成，主要实现分布数据的集中采集、实时控制。采集站间采用环型拓扑结构，由光纤组成工业以太网，网络传输速率1000Mb/s。中层的主要设备是I/0服务器，作为底层和上层之间的桥梁，主要完成实时数据的处理、短时归档；还包括工程师站、HMI操作员站、大屏幕控制器和网络打
双通道同步数据采集系统的设计与实现 作者：徐灵飞， 李健， Xu Lingfei， Li Jian 作者单位：成都理工大学工程技术学院,四川,乐山,614007 刊名： 自动化仪表 英文刊名：PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION 年，卷(期)：2011,32(1) 参考文献(14条) 1.周立功ARM嵌入式系统基础教程 2005 2.项志遴.俞昌旋高温等离子体诊断技术 1982 3.渠海青;孙艳萍;朱正伟数字示波表中超高速数据采集系统的设计[期刊论文]-自动化仪表 2009(11) 4.李亚磊.邓新绿.俆军.丁万昱高信噪比Langmuir探针系统 2006(4) 5.曹军军;陈小勤;吴超基于USB2.0的数据采集卡的设计与实现[期刊论文]-仪器仪表用户 2006(01) 6.黄新财.佃松宜.汪道辉基于FPGA的高速连续数据采集系统的设计 2005(2) 7.张健;刘光斌多通道测试数据采集处理系统的设计与实现[期刊论文]-计算机测量与控制 2005(10) 8.张健.刘光斌多通道测试数据采集处理系统的设计与实现 2005(10) 9.黄新财;佃松宜;汪道辉基于FPGA的高速连续数据采集系统的设计[期刊论文]-微计算机信息 2005(02) 10.曹军军.陈小勤.吴超.何正友基于USB2.0的数据采集卡的设计与实现 2006(1) 11.李亚磊;邓新绿;徐军高信噪比Langmuir探针系统[期刊论文]-核聚变与等离子体物理 2006(04) 12.渠海青.孙艳萍.朱正伟数字示波表中超高速数据采集系统的设计 2009(11) 13.项志遴;俞昌旋高温等离子体诊断技术 1982 14.周立功ARM嵌入式系统基础教程 2005 本文链接：https://www.doczj.com/doc/1a16004424.html,/Periodical_zdhyb201101021.aspx
收稿日期:2002 08 05 作者简介:黄志勇(1978 ),男,江西南昌人,硕士生,研究方向为便携式数据采集系统的开发与研制。 过程装备中数据采集系统的低功耗设计 黄志勇,邹久朋 (大连理工大学过程装备与控制工程系,辽宁大连116012) [摘 要] 从理论分析和实际应用两个方面阐述和讨论了低功耗大容量便携式数据采集仪的研制方案。主要从芯片的选型、外围电路的设计、软件设计等方面入手来分析如何使电池供电的数据采集系统长时间工作于无人看管的场所。 [关键词] 单片机;低功耗;外围电路;数据采集 [中图分类号]TM911 [文献标识码]A [文章编号]1000 0682(2003)01 0034 03 The Low dissipation design of a data acqusition system in process equipment HUANG Zhi yong,ZOU Jiu Peng (Proc ess Equi pment &Cont rol Engineering De pt o f DaLian U niversity o f Tec hnology ,Liaoning Dalian 116012,China ) Abstract:This paper expatiates on the method of designing a portable and large capacity microcontroller system with low power dissipation and discusses its development through both theoretic analysis and actual ap plications.Proceeding from the circuits,design,components and selection to software configuration,the paper analyses how the design conception can realize the function that keeps the battery operated data acquisition sys tem working for a long time at its working field without tenders. Key words:Microcontroller;Lo w power dissipation;Peripheral circuit;Data acquisition 1 前 言 由单片机组成的数据采集系统已经广泛的应用在过程装备的各个领域。通常在野外偏远地区、高温高压场所要进行压力、温度和应力等的数据采集时,由于没有持续的电力供给,而且工作温度有限制,不太适合使用笔记本电脑等设备进行数据采集,只能使用电池供电的数据采集系统。而一般情况下数据采集需持续几天到几个月,这样整个系统的功耗成为影响系统设计的关键问题。 2 低功耗的硬件设计 在实际应用中数据采集系统主要由传感器、A/ D 转换器、单片机、存储器、与微机接口电路等组成。除传感器外,设计人员基本上是选用低功耗C MOS 或HCMOS 型工艺制造的IC 。而CMOS 电路的功耗由静态功耗(Ps )和动态功耗(Pd )组成。静态功耗是在电路的所有输入信号保持状态不变时的直流功 耗。它包括PN 结反向漏电流引起的功耗和MOS 晶体管的亚阈电流引起的功耗。由于它一般在微安( A)量级[1],可以忽略。动态功耗是C MOS 电路在正常操作时所消耗的能量。它一般在毫安级(mA)。所以在低功耗设计时,应尽量减少动态功耗。 动态功耗Pd 是对电路节点负载电容进行充放电所消耗的功率。表示为: Pd =RC L V L V dd f (2 1) 式中:C L 负载电容; V L 逻辑摆幅;V dd 电源电压;f 工作频率; R 能量状态转换活动几率。 R 又简称 开关活动率 ,它是指节点一个周期内做耗能状态转换所用的时间与时钟周期之比,它的大小与电路结构、逻辑功能、输入数据的组合状态及节点的初始状态有关。一般情况下C MOS 电路的逻辑摆幅V L 与电源电压V dd 近似,故(2 1)式可简化为: P d =RC L V 2dd f (2 2) 由上式可知,降低动态功耗的主要途径是:降低耗能状态转换活动几率、减少负载电容、降低工作电 34 工业仪表与自动化装置 2003年第1期
能耗监测系统说明 2020年4月
目录 1.项目概况 (1) 1.1.能耗监测系统介绍 (1) 2.能耗监测系统实现功能 (1) 2.1.系统管理 (1) 2.2.数据录入 (1) 2.3.数据采集 (2) 2.4.数据处理 (3) 2.5.数据查询与展示 (3) 2.6.数据接口 (6)
长沙会展中心能耗监测系统技术方案1.项目概况 1.1.能耗监测系统介绍 能耗监测系统集成数据采集器、建筑能耗监测与管理系统、系统服务器、大型商用数据库、服务器操作系统等五类软硬件设备的全部功能；同时兼具了采集、传输、存储、管理、分析等各方面的应用需求。该设备往下可直接采集水、电、气及冷热量等能源计量设备的数据，往上可通过光纤、以太网或者GPRS/CDMA 无线网络向上级中心主站上报能耗数据；还可以支持内部工作人员直接通过局域网进行操作，查询实时能耗情况，开展能耗对比、对标分析，建筑的各支路、分类、分项等能耗计算，并生成报表以便打印，可保存至少3-5年的历史数据。既满足了能耗计量与监测分析的功能需求，又达到了高可靠性与免维护性的管理需求。 2.能耗监测系统实现功能 2.1.系统管理 系统远程验证方式：产品使用前，首先需进行系统登录，登录时需要输入用户名及用户口令； 2.2.数据录入 档案管理内容包括楼宇信息、楼宇设备、设备类型、计量单位、计量单价、通讯参数、分类分项计量信息、数据存储周期、计算量的定义和数据补录、上传
下达数据等配置管理。 楼宇信息管理：管理各个区域的楼宇信息和分布情况，根据建筑楼宇的不能功能分类支持不同的附加属性。 设备类型管理：支持各种属性，并支持属性如类型编号、类型名称、所属类型、描述信息、设备状态、支持的通讯类型及规约等、生产厂家、满码值等。 采集参数管理: 可选定某区域、某建筑类型或指定楼宇，对其设置采集方案包括采集频率、采集数据类型等。 分项计量管理：可根据需要配置相关计算表达式，统计分类或分项数据。不同楼宇由于布局和耗能设备类型和数量不同，对于一些未设置自动化采集的监测点但可以通过已有监测点计算出来或者对于没有安装分项表的可通过计算加减乘除得到。 2.3.数据采集 采集的主要功能特点： ?支持带数字接口的电表、水表、燃气表、流量计、空调表记等的数据采集。 ?规约具备易扩展性，采用规约库方式，接入新的规约不需要改变原程序的框架。 ?通道支持串口、拨号、GPRS、CDMA、网络等通讯通道。 ?支持实时采集、自动周期采集（定时采集），自动抄表方案可配置（1分钟～24小时）。 ?支持数据传输正确性检验，异常数据自动标识。 ?支持并行处理，可以同时对多个设备进行数据采集。
关键词：声卡数据采集MATLAB 信号处理 论文摘要：利用数据采集卡构建的数据采集系统一般价格昂贵且难以与实际需求完全匹配。声卡作为数据采集卡具有价格低廉、开发容易和系统灵活等优点。本文详细介绍了系统的开发背景,软件结构和特点,系统地分析了数据采集硬件和软件设计技术,在此基础上以声卡为数据采集卡,以MATLAB为开发平台设计了数据采集与分析系统。 本文介绍了MATLAB及其数据采集工具箱, 利用声卡的A/ D、D/ A 技术和MATLAB 的方便编程及可视化功能,提出了一种基于声卡的数据采集与分析方案,该方案具有实现简单、性价比和灵活度高的优点。用MATLAB 语言编制了相应软件,实现了该系统。该软件有着简洁的人机交互工作界面,操作方便,并且可以根据用户的需求进行功能扩充。最后给出了应用该系统采集数据的应用实例。 1绪论 1.1 课题背景 数据也称观测值，是实验、测量、观察、调查等的结果，常以数量的形式给出。数据采集，又称数据获取，就是将系统需要管理的所有对象的原始数据收集、归类、整理、录入到系统当中去。数据采集是机管理系统使用前的一个数据初始化过程。数据采集技术广泛引用在各个领域。比如摄像头，麦克风，都是数据采集工具。 数据采集（Data Acquisition）是将被测对象(外部世界、现场)的各种参量(可以是物理量，也可以是化学量、生物量等)通过各种传感元件作
适当转换后，再经信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤，最后送到控制器进行数据处理或存储记录的过程。 被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般是采样方式，即隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据测量是数据采集的基础。数据测量方法有接触式和非接触式，检测元件多种多样。不论哪种方法和元件，都以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证数据的正确性。数据采集含义很广，包括对连续物理量的采集。在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为数据采集，此时被采集的是几何量数据。 在智能仪器、信号处理以及自动控制等领域，都存在着数据的测量与控制问题，常常需要对外部的温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集。数据采集技术是一种流行且实用的技术。它广泛应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域。近年来，随着数字化技术的不断，数据采集技术也呈现出速度更高、通道更多、数据量更大的发展态势。 数据采集系统是一种应用极为广泛的模拟量测量设备，其基本任务是把信号送入计算机或相应的信号处理系统，根据不同的需要进行相应的计算和处理。它将模拟量采集、转换成数字量后，再经过计算机处理得出所需的数据。同时，还可以用计算机将得到的数据进行储存、显示和打印，以实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被用作生产过程中的反馈控制量。
密级一般 分类号TP393硕士学位论文 作者：杨朋伟 指导教师：侯宏录教授 申请学位学科： 2009年4月20日 XI’ANTECHNOLOGICAL UNIVERSITY 基于Zigbee的低功耗数据采集系统设计 测试计量技术及仪器 题目:
基于Zigbee的低功耗数据采集系统设计 学科：测试计量技术及仪器 研究生签字： 指导教师签字： 摘要 Zigbee无线传感器网络技术是一种全新的短距离无线通信技术，广泛应用于智能控制、无线监控及环境监测等领域。目前，对于Zigbee无线传感器网络技术的应用还存在诸多问题，本文重点对无线传感器网络时间同步算法、低功耗系统设计开展深入研究。 1.对Zigbee无线传感器网络时间同步算法进行了全面分析研究,从降低同步开销和关键路径长度的角度出发，提出了两种应用于不同环境下的时间同步算法。1）当网络规模较小时，采用二层拓扑结构的Zigbee时间同步算法，该算法通过构造二层拓扑结构和时延估计的方法实现了ms级的时间同步精度.降低了时间同步开销；2）当网络规模较大时，采用多跳传感器网络时间同步算法，该算法通过构造较优拓扑结构和累计时延估计的办法降低了时间同步开销及关键路径长度。 2.通过对Zigbee协议栈的研究及分析，从低功耗设计的角度出发，完成了Zigbee低功耗无线数据采集及传输系统设计。主要内容包括如下几个方面： 1）完成了Zigbee无线网络节点的电路设计及相关应用电路设计，在此基础上，应用IAR7.20H开发平台完成了Zigbee无线网络节点的功能软件设计。 2）使用TI公司的CC2430芯片完成了Zigbee节点点对点无线通信的设计及Zigbee 简单网络节点通信设计。 3）完成了多路传感器数据采集接口的设计及Zigbee无线网络监控管理软件设计。 4）研究了无线网络节点功能软件的低功耗设计方法。 5）搭建了Zigbee低功耗无线数据采集及传输系统，对其进行了调试和实验，结果表明该系统在70m范围内工作稳定，误码率较低，时间同步精度较高，能够满足工业环境下的参数远程监控。 关键词：数据采集及传输；低功耗；无线传感器网络；时间同步算法；Zigbee
D0l:10.13614/https://www.doczj.com/doc/1a16004424.html,ki.11-1962/tu.2013.04.002 [文章编号]1002-8528( 2013) 04-0049 -04 建筑能耗数据采集与传输系统设计及实现 赵亮，张吉礼，梁若冰（大连理工大学建设工程学部，大连116024） ［摘要］针对国家机关办公建筑和大型公共建筑的能耗监测需求，本文设计研发了一款基于STM32处理器的数据采集与传输系统，该系统由数据采集模块、数据存储模块和数据传输模块3个部分组成，支持对建筑用电量、用水量、用热量等能耗 数据的信息采集，通过以太网将数据上传至数据中心服务器。目前，该系统已经投入使用，结果表明系统工作稳定可靠，能够完成能耗数据采集与传输的工作。 ［关键词］数据采集；能耗监测；建筑节能；网络通信 ［中图分类号］TU17 ［文献标识码］A Desig n and Impleme ntatio n of Acquisiti on and Tran smissi on System of Build ing En ergy Con sumpti on Data ZHAO Liang ,ZHANG Ji-li ,LIANG Ruo-bing (Faculty of Infrastructure Engineering，Dalian University of Technol ogy，Dalian 116024，China) [Abstract] In this paper，aiming at the demands cf buildin g energy consumption monitoring in government office buildin gs and large public buildin gs，a data acquisiti on and transmission system based on STM32 microcontroller was introduced .This system consisted of data collecti on module,data store module and data transmission module ,which could collect the energy consumption of electric,water and heat，and transmit them to the data center server .At present，this system had been applied in some buildin gs，the results indicated that it could completely satisfy the requirements of energy consumption acquisiti on and transmission. [Keywords] data acquisiti on,energy consumption monitoring,buildin g energy efficiency，network communicati on o引言 2011年英国石油公司公布的《世界能源统计年 鉴》显示，我国能源消费量占全球的20. 3%，首次超过了占全球能源消费量19%的美国：1。至此，我国 已成为世界上能源消耗最大的国家，所承受的节能减排压力之大不言而喻。随着我国城市化的快速发展以及工业化进程的加快，建筑能耗逐年增加，能源 需求不断加大与能源相对不足的矛盾日益加重。目前，建筑在使用过程中的运行能耗已经超过了国民经济总能耗的27%，建筑与工业、交通并列，成为我国能源消耗的3大“耗能大户” x。因此，建筑节能已成为解决能源供应不足和提高能源利用效率的重要途径之一，对促进全社会节能减排有着重要意义。而实现建筑节能的首要条件是掌握建筑用能情 ［收稿日期］2012 -11 -09 ［作者简介］赵亮（1983-），男，在读博士研究生 ［联系方式］zlian gdut @qq .com 况，进一步发现耗能突岀的问题旧。在此背景下，建筑能耗监测平台应运而生。 1 系统方案设计 1. 1 系统需求分析 针对《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统技术导则》以及《高等学校校园建筑节能监管系统导则》中对数据采集器的需求分析⑷，本系统设计实现的数据采集器具备如下功能。 1）数据采集:支持定时采集，周期可以从1 min 到1 h 灵活配置；支持同时对64台计量装置设备进行数据采集；支持同时对不同种类的计量装置进行数据采集，包括电能表（含单相电能表、三相电能表、多功能电能表）、水表、燃气表、热（冷）量表等。 2）数据存储：配置2 GB容量的SD卡存储器，可存储1个月的能耗数据信息。 3）数据传输：支持同时向2个数据中心（服务器） 第29卷第4期建筑科学Vol. 29 ,No. 4 2013年4月BUILDING SCIENCE Apr .2013
附录1： 国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统 WORD文档，可下载修改 住房和城乡建设部 前言 1、省、市级数据中心的数据库构成 省级、市级数据中心的数据库构成如下图所示： 省级、市级数据中心的数据库构成示意图 A类数据库：数据中心及建筑基本情况数据库 B类数据库：分类分项能耗数据库 C类数据库：设计安装数据库 D类数据库：计量表原始数值数据库 市级数据中心完整包含以上四类数据库，市级数据中转站可只包含A、D类数据库。
省级平台如要接收市级数据中转站所有上传数据则包含以上四类数据库，如只接收市级数据中心的上报数据，则可精简掉C、D类数据库和B类数据库的部分数据表。 2、省、市级数据中心的数据库一致性要求 本文档中A类、B类数据库结构是强制性要求，各省、市级数据中心对表名、字段名和字段可选值都必须严格遵守，这将是软件测评和项目验收的重点考核指标。 本文档中C类、D类数据库格式是推荐性要求，建议各地采 3、省、市级数据中心可扩展的内容 省、市级数据中心在确保A类、B类数据库的表名和字段名完全一致的情况下，可根据工作要求增加部分数据表或在现有数据表增加部分字段，新增的数据表（字段）不得与现有数据表（字段）冲突。 省、市级数据中心在确保现有数据表中部级统一数据字典的情况下，可根据工作要求增加部分可选值（建议不超过10个），新增的可选值统一从P，Q，……向下编码，不得与部级统一发布的可选值冲突。如果某个可选值先由省、市级数据中心自己添加，而后再
由部级统一发布，则省、市级数据中心需要统一到部级发布的编码上并替换已被使用的原有值。 省、市级数据中心在打包上报数据时，对于自行添加的所有非部级统一的除分类分项能耗代码以外的数据字典可选值，需要将该值转化为“Z”（其它）之后再上传。对于省、市级数据中心自行添加的分类分项能耗代码，应与上一级数据中心协商确定上传值。 对于复杂建筑适用多种可选值的情况，建议单选出现频率最高的可选值，或者增添复合型可选值。 4、数据表及字段前缀说明 T_*_**：T-Table（数据库表）F-Field（数据表字段） T_DC_**：DC-Data Center（数据中心） T_BD_**：BD-Building（建筑） T_DT_**：DT-Dictionary（字典） T_EC_**：EC-Energy Consumption（能耗） T_ST_**：ST-Setting（设计安装） T_OV_**：OV-Original Value（原始值） 一、A类数据库：建筑基本情况数据库 1、数据中心基本信息表 T_DC_DataCenterBaseInfo
智慧建筑能源管理 系 统 方 案
修订记录 日期版本描述作者2015-04-25 1.0 初稿完成
一、概述 随着社会的发展，大型建筑在逐年增加，其能耗也在不断增大，能源与发展的矛盾日益突出。未来几年内写字楼、公寓、饭店、会展中心等大型公共建筑会大幅度增加，而我国约90%以上的大型公共建筑是典型的能耗大户。 建筑行业的能耗消耗种类较为单一，大致分为5类，电能、水能、燃气、集中供热、集中供冷。根据中国建筑能耗信息网提供的资料显示，就电能消耗分析，大型建筑的能耗比重约为空调能耗40%，公共与办公照明能耗47%，一般动力能耗2.9%，其他用电能耗10.1%。而在大型商场中的照明能耗占40%左右，电梯能耗占10%左右，空调系统的能耗则是占到了50%左右。在提倡节能减排的当今，做好节能工作不仅对实现“十二五”建筑节能目标具有重大意义，更是为高耗能建筑进一步节能提供准备条件。
二、能耗现状分析 2.1 能源流失 不同的建筑类型关注能耗的变化所有不同，比如：酒店类型关注客房入住率 与能源消耗的变化关系；大型超市关注空调使用率的变化、单位面积能耗值以及照明范围等多个指标；公司、写字楼关注空调末端使用率、不同功能的照明分类等等。大型商业中心关注不仅关注各类能源消耗的情况，同时对于中央空调、水泵等重点设备的运行和效率也更为关注。 一栋大楼的能源消耗如下图几个方面所显示： 1浪费: 未使用房间的空调 未使用房间的照明 水龙头未关 7设计工程: 建筑节能设计不合理 节能系统未启用 使用高耗能设备 6能量转变效率 电-光 电-热 电-动力 热-电气设备 2设备机器效率 锅炉、空调 水泵、鼓风机电梯 主要的能源流失 5热流: 从配管、通风管道的热量损失 配管、通风管道阻力损失 3运行及保障管理不完备:过大容量运行 设备陈旧 4未充分利用自然条件: 固定窗 没有有效利用外部空气制冷的空调设备 窗口周围边的照明控制
附件: 国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统 软件开发指导说明书 住房和城乡建设部 二〇〇九年二月 前言 为指导各地国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设,住房和城乡建设部组织有关专家,在总结吸收国内已有能耗监测系统建设成果和经验基础上,结合我国国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统省级、市级数据中心(或数据中转站的业务需求,并综合考虑建立起全国联网的能耗监测系统需求,研究制定了本软件开发指导说明书。 本软件开发指导说明书包括综述、软件系统框架、数据传输需求和系统安全需求等内容,以及针对省市级数据中心规范关键数据的数据库结构和数据上传xml格式等两个附录。 本软件开发指导说明书由住房和城乡建设部负责管理,由编制单位负责具体技术内容的解释。 本软件开发指导说明书编制单位:住房和城乡建设部信息中心、中国建筑科学研究院、深圳市建筑科学研究院、清华大学建筑节能研究中心和天津大学建筑节能中心。 联系人:杨柳忠电话:010-******** 传真:010-******** 目录 1综述 (1
2软件系统框架 (3 2.1 系统功能框架图 (3 2.2 应用层软件功能描述 (4 2.2.1数据采集软件子系统 (4 2.2.2数据处理子系统 (4 2.2.3数据上报子系统 (6 2.2.4数据接收子系统 (6 2.2.5消息管理子系统 (6 2.2.6数据分析展示子系统 (7 2.2.7建筑业主服务子系统 (7 2.2.8公众服务子系统 (8 2.2.9信息维护子系统 (8 2.2.10系统监测子系统 (9 2.3 分项能耗计算规则 (9 2.4 平台数据库结构 (10 2.5 平台开放性和扩展性 (10 3数据传输需求 (11 3数据传输需求 (11 3.1 数据上传 (11
一前言 1.1 数据采集系统简介 数据采集，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机（或微处理器）的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。该数据采集系统是一种基于TLC549模数转换芯片和单片机的设备，可以把ADC采集的电压信号转换为数字信号，经过微处理器的简单处理而交予数码管实现电压显示功能，并且通过与PC的连接可以实现计算机更加直观化显示。 1.2 数据采集系统的研究意义和应用 在计算机广泛应用的今天，数据采集的在多个领域有着十分重要的应用。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。利用串行或红外通信方式，实现对移动数据采集器的应用软件升级，通过制订上位机(PC)与移动数据采集器的通信协议,实现两者之间阻塞式通信交互过程。在工业、工程、生产车间等部门，尤其是在对信息实时性能要求较高或者恶劣的数据采集环境中更突出其应用的必要性。例如：在工业生产和科学技术研究的各行业中，常常利用PC或工控机对各种数据进行采集。这其中有很多地方需要对各种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等。现在常用的采集方式是通过数据采集板卡，常用的有A/D 卡以及422、485等总线板卡。卫星数据采集系统是利用航天遥测、遥控、遥监等技术，对航天器远地点进行各种监测，并根据需求进行自动采集，经过卫星传输到数据中心处理后，送给用户使用的应用系统。 1.3 系统的主要研究内容和目的 本课题研究内容主要包括：TLC549的工作时序控制，常用的单片机编辑Ｃ语言，VB 串口通信COMM控件、VB画图控件的运用等。 本课题研究目的主要是设计一个把TLC549（ADC）采集的模拟电压转换成八位二进制数字数据，并把该数据传给单片机，在单片机的控制下在实验板的数码管上实时显示电压值并且与计算机上运行的软件示波器连接，实现电压数据的发送和接收功能。
大型公共建筑节能监测系统主要由三部分组成：现场采集子系统，数据中转站子系统及数据中心服务系统 现场采集子系统 现场采集子系统安装在被监测的大楼内部，结构如下图所示：主要由计量表具、数据采集器、以太网网络系统3部分组成。 计量表具主要包括：普通网络电量表、多功能网络电量表、网络水表等，未来可考虑接入冷热量表、蒸汽表等，所有表具需要具备符合国家标准的RS-485底层通讯接口，上层协议按照住建部《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》的规范，采用符合国家标准的通讯协议如：DL/T645-1997、CJ/T188-2004、GB/T19582-2008等协议。所选表具需具备国家计量监督部门的认证，并满足各项电气安全规范。 数据采集器采用完全符合住建部《分项能耗数据传输技术导则》的要求，内置近百种常用计量表具的通讯协议，并提供协议解析脚本实现新增表具的扩展。产品提供4、8、16等多个接口版本选择，按依照现场环境自由组成星型或总线型拓扑网络，方便施工与调试。 以太网网络系统采用普通的以太网架构，由路由器和交换机组成。采集服务和web服务需要该网络的防火墙开放TCP端口80和UDP端口80，并且对其传输速率和数据包大小不受限制，以便数据传输和客户端访问能耗平台网站。如果需要提供数据远程服务，须允许外部网络访问管理平台服务器的数据库。 现场采集子系统在设计阶段考虑到了如下问题 1、标准性：计量表具按照住建部导则规范，选用具有RS-45通讯接口和满足DL/T645-1997等标准通讯协议的产品，能够兼容各种采集系统并利于维修替换。数据采集器完全符合建设部导则要求，向数据中转站和数据中心发送的数据包使用了标准的XML数据协议格式，可以平滑接入任何市级、省级甚至国家级数据监测平台。 2、开放性：采集器向下可通过扩展协议解析脚本的方式任意接入各种品牌各种型号具备RS-485通讯接口的计量表具，向上使用符合国家标准的通讯协议，可以与任意品牌符合国家标准的数据中转站，实现互通互联。 3、准确性：采集间隔在国家标准中规定的15分钟以内，可以准确捕捉所有能耗拐点及峰值功率的突变，消除因延时而产生的计算误差。表具和互感器的选型和参数选取使用由清华大学建筑节能研究中心开发的专用设计计算模拟软件，准确匹配计量精度的要求。 4、扩展性：数据采集器可扩展采集冷/热量，燃气量等其他能耗数据信息，还可扩展采集温湿度、CO2浓度等环境参数信息。 5、安全性：采集器与数据中转站或数据中心间通讯采用住建部导则中规定的AES加MD5算法进行数据包加密，该加密算法广泛应用与金融、国防等重要领域拥有良好的安全性。数据采集器操作系统采用裁剪优化的Linux操作系统，关闭了全部无用网络端口，能有效避免网络攻击和病毒入侵。 6、稳定性：采集器硬件平台选取了被高端网络通讯设备厂商广泛采用的PowerPC架构的CPU处理器，具有极强的稳定性和可靠性，软件使用美国宇航局使用的Python语言编写全部核心代码内建微型数据库，可实现长达1个月的断点续传数据保障功能，即使传输网络出现问题，也可确保数据不会丢失。 编辑本段数据中转站子系统 数据中转站子系统采用针对大型公共建筑节能监测系统研发的iSagy本地服务系统。该可将接收到的各电表能耗数据按照处理流程，转换为符合住建部《能耗数据采集技术导则》的分项能耗数据并最终上传给市级数据中心。 主要进行的工作包括：数据采集包接收、数据采集网关命令下达、能耗数据分精度计算、
湖南工业大学科技学院 毕业设计（论文）开题报告 （2012届） 教学部：机电信息工程教学部 专业：电子信息工程 学生姓名：肖红杰 班级： 0801 学号 0812140106 指导教师姓名：杨韬仪职称讲师 2011年12 月10 日
题目：基于单片机的数据采集系统的控制器设计 1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述。 近年来，数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注，数据采集系统在各行各业也迅速的得到应用。如在冶金、化工、医学、和电器性能测试等许多场合需要同时对多通道的模拟信号进行采集、预处理、暂存和向上位机传送、再由上位机进行数据分析和处理，信号波形显示、自动报表生成等处理，这些都需要数据采集系统来完成。但很多数据采集系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂、并且对操作环境要求高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统，基于单片机的数据采集系统具有实现处理功能强大、处理速度快、显示直观，性价比高、应用广泛等特点，可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化，智能家居等诸多领域。总之，无论在那个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就超高，取得的经济效益就越大。 数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的信号，并送入计算机，然后将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监测，其中一些数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统的市场需求量大，特别是随着技术的发展，可用数据器为核心构成一个小系统,而目前国内生产的主要是数据采集卡，存在无显示功能、无记忆存储功能等问题，其应用有很大的局限性，所以开发高性能的，具有存储功能的数据采集产品具有很大的市场前景。 随着电子技术的迅速发展，，一些高性能的电子芯片不断推出，为我们进行电子系统设计提供的更多的选择和更多的方便，单片机具有体积小、低功耗、使用方便、处理精度高、性价比高等优点，这些都使得越来越广泛的选用单片机作为数据采集系统的核心处理器。一些高性能的A/D转换芯片的出现也为数据采集系统的设计提供了更多的方便，无论是采集精度还是采样速度都比以前有了较大的提高。其中一些知名的大公司如MAXIM公司、TI公司、ADI公司都有推出性能比效突出的 A/D转换芯片，这些芯片普通具有低功耗、小尺寸的特点，有些芯片还具有多通道的同步转换功能。这些芯片的出现，不仅因为芯片价格便宜，能够降低系统设计的成本，而且可以取代以前繁琐的设计方法，提高系统的集成度。 数据采集器是目前工业控制中应用较多的一类产品，数据采集器的研制已经相当成熟，而且数据采集器的各类不断增多，性能越来越好，功能也越来越强大。 在国外，数据采集器已发展的相当成熟，无论是在工业领域，还是在生活中的应用，比如美国FLUKE公司的262XA系列数据采集器是一种小型、便携、操作简单、使用灵活的数据采集器，它既可单独使用又可和计算机连接使用，它具有多种测量
基于S T M及的通道同步数据采集系统设计 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
基于STM32及AD7606的16通道同步数据采集系统设计 摘要： 介绍了基于STM32及AD7606的同步数据采集系统的软硬件设计。主控芯片采用基于ARMCortex-M4内核的STM32F407IGT6，实现对AD采集数据的实时计算并通过以太网络进行数据传输。A7606为16位、8通道同步采样模数数据采集系统[]，利用两片AD7606，可以实现对16路通道的实时同步采样。经过测试，该系统可以实现较高精度的实时数据采集。 0引言 [此处找书介绍STM32]，该芯片主频可达168MHz,具有丰富的片内外设，并且与前代相比增加了浮点运算单元(FloatingPointUnit,FPU)，使其可以满足数据采集系统中的 [介绍AD7606] 1系统总体方案设计 整个系统由传感器模块、信号调理模块、数据采集模块、处理器STM32、及通信模块及上位机系统组成。系统整体结构框图如图1所示。本系统是为液态金属电池性能测试设计，需要测量电池的充放电电压、电流以及交流加热系统的电压、电流，并以此计算出整个液态金属电池储能系统的效率。因此两片AD7606的16个通道分为两组，每组8个通道，这两组分别测量4路直流、交流的电压和电流信号。AD7606通过并行接口与STM32连接，STM32读取AD采样数据后进行计算，并将数据通过网络芯片DP83848通过UDP协议发送给上位机。上位机负责显示各通道采集信息、绘制波形以及保存数据等。 图1系统整体结构框图 2系统硬件设计 2.1模拟信号采集电路设计
建筑能耗监测解决方案 建筑能耗监测解决方案 目前，我国已经是世界上的第二大能源生产国和消费国，统计显示，我国建筑能耗约占全国总能耗的 28%，在我国每年新建的20亿平方米建筑中，其中99%是高能耗建筑；而既有的建筑中，仅有4%采取了节能措施。大型公共建筑不但能耗密度高，而且能源浪费非常严重，具有巨大的节能空间，建筑节能的已经势在必行，节能降耗，计量先行。 建设部、财政部颁布的《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见》，明确提出了“要求在全国范围内逐步建立部级、省级、市级、区级能耗监测平台，最终建立起全国联网的能耗监测平台的工作目标。 新宏博能耗监测平台由系统软件层、网络传输层、数据采集层组成，对能耗企业的水电气热等能耗进行监测，通过用能支路进行计量，将数据采集器上传到能耗监测系统，实现对能耗的在线监测和动态分析。 系统结构拓朴图 新宏博能耗监测系统优势 我公司拥有能耗监测系统软硬件的全部知识产权，是系统软件的研发厂家，是系统所有硬件设备的生产厂家，是实施整套系统集成的企业，全程无中间环节，性价比更高。 * 规范性：系统严格按照国家相关规范与技术导则要求进行研发，易于组网实施省、市、区域性政府能 耗监测和企业集团能耗监测，其硬件架构、软件功能、数据传输可与上下级监测平台系统无缝对接。 * 专业性：产品设计深入贴近用户需求，提供专业的能耗数据采集、上传、统计、对比、分析，建筑信 息管理、能效公示等功能与服务。 * 可靠性：采用功能强大的电信级能耗数据采集终端进行能耗数据采集，提供多种可靠的安全性策略， 如支持断点续传功能等，避免数据丢失和迟滞，确保系统安全可靠使用。 * 扩展性：适应能耗单位分期建设的需求，满足用户基础应用、小型应用、中型应用与大型应用需求的
Yibin University 基于TMS320F2812同步数据采集系统的设计 专业：电子信息科学与技术 学生姓名：王蓟 学生学号： 120302007 院系：物理与电子工程学院 年级、班： 2012级励志班 指导教师：文良华 2015年6月20日
摘要 为了实现高速同步数据采集，本文介绍了一种基于TMS320F2812 DSP芯片与AD转换芯片ADS8365构成的高速、并行高精度数据采集系统，主要内容包括两种芯片功能的介绍、硬件接口电路的设计及相关软件设计等。 关键词:TMS320F2812；ADS8365；数据采集；同步采样
Abstract To implement high-speed simultaneous data collection,this paper designed a hig h-speed,high-precision simultaneous data acquisition system,which is built based on two main modules:TMS320F2812 DSP chip of TI and AD converter of ADS8365.The d esign of hardware interface circuits and related software,the introduce of these two c hips etc. are described in this paper. Key words：TMS320F2812；ADS8365；data acquisition；simultaneous sample
基于DSP的低功耗高速数据采集系统设计 随着电子技术的发展及新器件的不断涌现，电子系统在手持设备、便携 医疗仪器以及野外测试仪器等领域得到了广泛的应用。在这些领域的应用中， 由于客观条件的限制，通常采用电池或蓄电池为仪器设备提供电源。在这种情 况下，如要实现系统长时间工作，必然对仪器设备系统功耗的要求较高，因此 低功耗系统的设计在这些应用领域中得到广泛重视。 1 TMS320VC5509 简介 TMS320VC5509（以下简称VC5509）是德州仪器（TI）公司针对低功耗应用领域推出的一款低功耗高性能DSP，采用1.6V 的核心电压以及3.3V 的外围接口电压，最低可支持0.9V 的核心电压以0.05mW/MIP 的低功耗运行。 VC5509 支持丰富的外设接口，最高支持144MHz 的时钟频率，片内具有双乘累加器，每周期可执行一条指令或两条并行指令，具有高达288MIPS 的处理能力。VC5509 内部存储器采用统一编址，带有128K 字RAM，其中包括32K 字双存取RAM（DARAM）以及96K 字单存取RAM（SARAM），另外还有 64KB 片内只读ROM，并可以实现高达4MB 的外部存储空间扩展，是一款具 有较高性价比的低功耗DSP 芯片。VC5509 的结构框图如图1 所示。 2 系统设计与实现 本系统要求实现四通道同步采样，每通道采样频率为50kHz，系统供电为 +5V，全速运行时整体功耗低于250mW。针对这些技术指标，本系统以低功耗DSP 芯片TMS320VC5509 为核心，采用串行EEPROM 作为程序存储器，选用四片微功耗12 位ADC 实现四个通道模拟信号的同步采集。系统中设计铁电存储器（FRAM）作为掉电保护数据存储器，并设计一个异步串口实现与外部系 统的通讯。系统原理框图如图2 所示。在保证实现系统功能的前提下，本系统