一種適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界，能源和環(huán)境問題越來越被人們所重視。我國將可持續(xù)發(fā)展提升到了國家戰(zhàn)略的層次，并以此為契機(jī)，大力發(fā)展清潔能源，提高能源利用率，提高全民的環(huán)保節(jié)能意識(shí)。分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)是為終端用戶提供靈活、節(jié)能型綜合能源服務(wù)的重要途徑。分布式供能最重要的功能在于高效的滿足用戶對(duì)冷熱電的需求。冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)是一種建立在能量梯級(jí)利用基礎(chǔ)上的綜合產(chǎn)、用能系統(tǒng)。系統(tǒng)靠近用戶側(cè)，由一次能源驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，然后利用各種余熱回收利用設(shè)備實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，從而在滿足用戶的冷熱電需求的基礎(chǔ)上極大地提高了能源利用率。
[0003]冷熱電聯(lián)供作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，包含了內(nèi)燃機(jī)模塊、發(fā)電機(jī)模塊、余熱回收利用模塊等不同部分，每一個(gè)部分又包含了數(shù)個(gè)傳感器及控制器，這使得系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集量及處理量都很大。而采集處理整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)控系統(tǒng)將負(fù)責(zé)保證整個(gè)系統(tǒng)安全、高效的運(yùn)行。
[0004]為此，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控平臺(tái)提出了較高的要求。首先，監(jiān)控系統(tǒng)要有良好的人機(jī)交互界面。美觀便捷的界面有助于操作人員及時(shí)全面的掌控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并且在系統(tǒng)中監(jiān)控點(diǎn)發(fā)生改變時(shí)及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整。其次，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)涉及多種設(shè)備，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工況多變，因此系統(tǒng)的調(diào)度策略對(duì)節(jié)能減排是至關(guān)重要的，監(jiān)控系統(tǒng)需要能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜優(yōu)化調(diào)度策略。再者，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量比較大，需要深入優(yōu)化才能充分挖掘節(jié)能潛力，在數(shù)據(jù)處理的過程中要進(jìn)行濾波，多頻帶分解等，需要具有豐富良好的算法庫供調(diào)用。最后，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)涉及到多個(gè)廠家的不同嵌入式系統(tǒng)、PLC以及其他控制器，要求監(jiān)控平臺(tái)提供通用的接口，系統(tǒng)必須具有較高的通用性與可移植性。
[0005]通過對(duì)現(xiàn)有專利及相關(guān)文獻(xiàn)的查詢，發(fā)現(xiàn)目前用于冷熱電聯(lián)供這種復(fù)雜系統(tǒng)的監(jiān)控多采用以下兩種方式:
[0006](1)米用與現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯控制器即？]^(?1'08作1111]1&1316 Logic Controller)相配套的組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控。如專利《基于膜結(jié)構(gòu)參數(shù)模型的超濾自動(dòng)控制系統(tǒng)及控制方法》即采用組態(tài)王進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的搭建，進(jìn)而控制現(xiàn)場(chǎng)PLC。基于組態(tài)軟件的方法開發(fā)速度快，編程、維護(hù)要求低，圖形界面直觀豐富，且能與PLC無縫集成。但是組態(tài)軟件難以實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的實(shí)時(shí)性要求高的算法，數(shù)據(jù)處理能力欠缺。
[0007](2)利用高級(jí)編程語言自主開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)。如專利《基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的石油井架應(yīng)力測(cè)量與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)》即由Visual Basic 6.0編制的用戶應(yīng)用程序采用OLE技術(shù)來獲得Microsoft Access的控制句柄，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。利用高級(jí)編程語言編譯的監(jiān)控軟件運(yùn)行效率高，開發(fā)靈活，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法，程序編譯運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的加密，較好的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。但是軟件開發(fā)周期長，實(shí)現(xiàn)豐富的人機(jī)界面比較困難，后期維護(hù)量大，增加、修改一些簡單的功能需要派遣開發(fā)工程師到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，后期維護(hù)費(fèi)用高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)及其工作方法。該平臺(tái)能夠廣泛的應(yīng)用于不同的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中，具有良好的可擴(kuò)展性和普適性，能夠提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時(shí)又能保證系統(tǒng)安全平穩(wěn)的運(yùn)行。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0010]—種適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)，包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層、平臺(tái)服務(wù)層以及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層;所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層，其用于實(shí)時(shí)采集和控制冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)采集的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送至平臺(tái)服務(wù)層；
[0011]所述平臺(tái)服務(wù)層與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層相互通信，平臺(tái)服務(wù)層用于將實(shí)時(shí)接收的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；
[0012]所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層，其用于調(diào)取存儲(chǔ)至平臺(tái)服務(wù)層的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)并進(jìn)行優(yōu)化處理，優(yōu)化后的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)由平臺(tái)服務(wù)層反饋至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層，最后通過所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層控制冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)達(dá)到運(yùn)行最優(yōu)工況。
[0013]所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層包括控制單元和數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元的輸入端與冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)相連，用于采集冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)采集單元的輸出端與控制單元相連;所述控制單元還與平臺(tái)服務(wù)層和冷熱電聯(lián)供電系統(tǒng)分別相連。
[0014]所述數(shù)據(jù)采集單元包括溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器。
[0015]所述平臺(tái)服務(wù)層包括OPC服務(wù)器，所述OPC服務(wù)器用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層相互通信。
[0016]所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層包括OPC客戶端，所述OPC客戶端用于從OPC服務(wù)器調(diào)取冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)并判斷所述運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)是否需要優(yōu)化，若需要優(yōu)化，則將需要優(yōu)化的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送至優(yōu)化處理單元進(jìn)行優(yōu)化。
[0017]所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層還包括組態(tài)軟件單元，其用于實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，對(duì)異常情況進(jìn)行報(bào)警，并用于獲取優(yōu)化后的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)并經(jīng)平臺(tái)服務(wù)層傳送至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層。
[0018]所述優(yōu)化處理單元為MATLAB優(yōu)化處理單元。
[0019]所述組態(tài)軟件單元為Wincc組態(tài)軟件。
[0020]一種適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)的工作方法，包括:
[0021 ]步驟(I):初始化適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)；
[0022]步驟(2):通過平臺(tái)服務(wù)層建立現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層的通信連接；
[0023]步驟(3):監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層通過平臺(tái)服務(wù)層調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層實(shí)時(shí)采集的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)并進(jìn)行優(yōu)化處理；
[0024]步驟(4):將優(yōu)化后的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)由平臺(tái)服務(wù)層反饋至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層，最后通過所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層控制冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)達(dá)到運(yùn)行最優(yōu)工況。
[0025]在所述步驟(3)中，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層對(duì)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理的具體過程，包括:
[0026]步驟(3.1):監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層的OPC客戶端讀取平臺(tái)服務(wù)層的OPC服務(wù)器中存儲(chǔ)的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)寫入并更新處于平臺(tái)服務(wù)層的接收數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)；
[0027]步驟(3.2):根據(jù)接收數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)需求數(shù)據(jù)相比較，判斷接收數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是否需要優(yōu)化，若是，則進(jìn)入下一步;否則，返回步驟(3.1);
[0028]步驟(3.3):啟動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層的優(yōu)化處理單元，并獲取接收數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，運(yùn)行優(yōu)化控制算法，并將優(yōu)化后得到的結(jié)果寫入處于平臺(tái)服務(wù)層的處理數(shù)據(jù)庫；
[0029]步驟(3.4):監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層的組態(tài)軟件單元設(shè)置與處理數(shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)的變量，并根據(jù)相關(guān)聯(lián)的變量查詢優(yōu)化數(shù)據(jù)，并將優(yōu)化數(shù)據(jù)并傳送至平臺(tái)服務(wù)層。
[0030]本發(fā)明的有益效果為:
[0031](I)本發(fā)明的適用于冷熱電聯(lián)供監(jiān)控平臺(tái)能夠廣泛的應(yīng)用于不同的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中，具有良好的可擴(kuò)展性和普適性，能夠提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時(shí)又能保證系統(tǒng)安全平穩(wěn)的運(yùn)行，既能比較快速的開發(fā)良好的人機(jī)交互系統(tǒng)，又能靈活的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的優(yōu)化算法，提高系統(tǒng)的整體性能。
[0032](2)本發(fā)明采用OPC服務(wù)器一客戶端模式，平臺(tái)可接入多種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制器，免于重復(fù)開發(fā)通信協(xié)議，同時(shí)使監(jiān)控平臺(tái)具有良好的開放性與通用性。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0034]圖2為本發(fā)明的適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)的實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖3為本發(fā)明的適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)的工作方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0037]如圖1所示，本發(fā)明的適用于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)，包括:現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層、平臺(tái)服務(wù)層以及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層。
[0038]其中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層，其用于實(shí)時(shí)采集和控制冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)采集的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送至平臺(tái)服務(wù)層；
[0039]平臺(tái)服務(wù)層與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層相互通信，平臺(tái)服務(wù)層用于將實(shí)時(shí)接收的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；
[0040]監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層，其用于調(diào)取存儲(chǔ)至平臺(tái)服務(wù)層的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)并進(jìn)行優(yōu)化處理，優(yōu)化后的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)由平臺(tái)服務(wù)層反饋至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層，最后通過所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層控制冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)達(dá)到運(yùn)行最優(yōu)工況。
[0041]其中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層包括控制單元和數(shù)據(jù)采集單元，所述數(shù)據(jù)采集單元的輸入端與冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)相連，用于采集冷熱電聯(lián)供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)采集單元的輸出端與控制單元相連;所述控制單元還與平臺(tái)服務(wù)層和冷熱電聯(lián)供電系統(tǒng)分別相連。
[0042]進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)采集單元包括溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器。
[0043]其中，如圖2所示，平臺(tái)服務(wù)層包括OPC服務(wù)器，所述OPC服務(wù)器用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層相互通信。
[0044]監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理層包括OPC