物聯(lián)網(wǎng)在自動化智能控制與能耗管理中的應(yīng)用

張 麗

（安徽潤景信息科技有限公司，安徽 蕪湖 241000）

0 引 言

企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展離不開先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在企業(yè)的生產(chǎn)、管理以及銷售等環(huán)節(jié)，能夠完成實時的數(shù)據(jù)采集和分析。利用物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）技術(shù)可以有效提高企業(yè)中各項資源的利用率，并且通過對資源進(jìn)行整合，可以實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的全面節(jié)能減排?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)對企業(yè)生產(chǎn)過程中的相關(guān)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和評估，構(gòu)建能源管理體系，為企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排提供良好的解決方案和技術(shù)保障。

1 自動化智能控制與能耗管理

為了在自動化智能控制系統(tǒng)中更好地使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，需要不斷優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)性能。目前，影響物聯(lián)網(wǎng)性能的主要元器件為系統(tǒng)中的控制板，需要明確控制板的具體改進(jìn)措施?；诨ヂ?lián)網(wǎng)自身的相關(guān)特征，對其控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造，保證物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用于自動化智能控制系統(tǒng)時具有全面性和整體性的特征[1]。物聯(lián)網(wǎng)主要以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為基礎(chǔ)，需要明確互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)性能指標(biāo)，采取相關(guān)措施解決互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸中的延遲問題，提升網(wǎng)絡(luò)帶寬及信息傳輸量。由于目前物聯(lián)網(wǎng)所連接的感應(yīng)器品種和數(shù)量眾多，因此在針對不同感應(yīng)器收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時應(yīng)該對不同信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理，保證通過網(wǎng)絡(luò)層快速傳遞給信號傳輸層，盡量減少數(shù)據(jù)延遲。

為了保障信息傳輸?shù)陌踩裕岣咝畔⒌碾[秘性，需要建立起系統(tǒng)傳輸?shù)陌踩w系。首先要在保證物聯(lián)網(wǎng)安全的基礎(chǔ)上，確?？蛻粼谶B接的過程中能夠不斷提高密碼的復(fù)雜程度，確保連接的安全性。其次要在信息傳輸?shù)倪^程中盡量建立起相應(yīng)的防火墻，避免受到黑客入侵出現(xiàn)信息泄露問題。最后要在信息儲存到U盤或物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)計算機(jī)設(shè)備時設(shè)置儲存和使用密碼，提高信息儲存的安全性[2]。

在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，能耗控制一直是其主要目標(biāo)，必須要通過合理的設(shè)計降低能源損耗。首先可以針對感應(yīng)器進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，使用能耗更小的感應(yīng)器設(shè)備，同時要在確定電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案時選擇功能損耗測量型中央處理器（Central Processing Unit，CPU）及射頻芯片。其次要在無線網(wǎng)絡(luò)、傳感器組網(wǎng)方案設(shè)計的過程中使用功耗較低的分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，盡量降低無線通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的損耗率。最后要選擇傳輸距離更長的局域網(wǎng)，并且選擇功能損耗更低的無線通信設(shè)備。

除此之外，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中，要保證自動化控制系統(tǒng)具有更高的智能化水平，必須要使用更多先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在客戶連接過程中，可以通過云空間對其身份信息進(jìn)行認(rèn)證，確保身份信息的隱秘性和可靠性。同時，可以使用云技術(shù)，建立起客戶與操作平臺之間的橋梁。利用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)對接收到的所有傳感器信息進(jìn)行高效處理，可以提高其智能化水平和自動化處理效率。對于網(wǎng)絡(luò)延時行為，應(yīng)該使用更多先進(jìn)的軟件系統(tǒng)，確保降低網(wǎng)絡(luò)延時時長，提高系統(tǒng)的實用性[3]。

2 物聯(lián)網(wǎng)在能耗在線監(jiān)測平臺中的應(yīng)用

2.1 監(jiān)測平臺總體設(shè)計方案

建立完善的能源管理體系，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高能源控制效率，進(jìn)而實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排的目標(biāo)。

首先，建立數(shù)據(jù)采集層。利用采集端設(shè)備可以對企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能源損耗數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并且利用相關(guān)計量設(shè)備對能源消耗情況進(jìn)行動態(tài)管理。利用數(shù)據(jù)采集器和傳感器設(shè)備等對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，通過不同協(xié)議類型完成能源計量工作，并且對電能損耗量、水資源損耗量以及燃?xì)鈸p耗量等進(jìn)行數(shù)據(jù)收集[4]。對于一些無法使用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)，可以使用人工抄寫填報的方式采集。

其次，建立網(wǎng)絡(luò)層。針對采集層中獲取的相關(guān)能源消耗數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行解析和校驗，并且完成數(shù)據(jù)的儲存工作。將儲存后的信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層將分析完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳、儲存以及處理等操作。不僅要對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能源消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證，檢測信息數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，還要對數(shù)據(jù)的丟失問題進(jìn)行審查，通過數(shù)據(jù)分析明確企業(yè)的能耗趨勢、能源結(jié)構(gòu)以及能耗水平等。

最后，建立應(yīng)用層。按照現(xiàn)階段能耗數(shù)據(jù)，采取合理的管控措施，細(xì)化節(jié)能任務(wù)，形成自動化和智能化的節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)。同時，可以將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)礁鞔笃髽I(yè)，保證工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中能夠不斷優(yōu)化節(jié)能方案，進(jìn)而為降低企業(yè)生產(chǎn)成本和能源消耗提供一定的數(shù)據(jù)支持。

2.2 在線監(jiān)測平臺子系統(tǒng)設(shè)計

（1）能源監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于完成能源消耗的數(shù)據(jù)監(jiān)測工作，對企業(yè)生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的水資源消耗量、電能消耗量以及天然氣消耗量等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。

（2）能源分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要作用是對監(jiān)測到的企業(yè)內(nèi)部能源消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行成本分析和能源損耗分析，明確用電高峰期的能源消耗量和用電低谷期的能源消耗量。通過綜合分析計算能源消耗成本，與節(jié)能減排先進(jìn)企業(yè)進(jìn)行對比，進(jìn)而對本企業(yè)的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行改進(jìn)。

（3）能源報表系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過匯總企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的電力損耗信息和水資源損耗信息等，計算出綜合成本。明確不同產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能源損耗，然后匯總成相應(yīng)的報表報告給財務(wù)部門和管理部門。

（4）能耗預(yù)警系統(tǒng)。能耗預(yù)警系統(tǒng)可以對能源消耗異常數(shù)據(jù)進(jìn)行報警，保證相關(guān)部門可以盡快察覺，并且采取相關(guān)措施恢復(fù)異常數(shù)據(jù)。

（5）能源計量器具管理系統(tǒng)。利用能源計量器具管理系統(tǒng)，可以使各種先進(jìn)智能化儀器設(shè)備的使用更加順暢，確保其數(shù)據(jù)檢測的準(zhǔn)確性。

2.3 在線監(jiān)測平臺組成模塊設(shè)計

為了保障能源消耗數(shù)據(jù)獲取的實時性和準(zhǔn)確性，要建立完整的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)。

首先，對控制模塊進(jìn)行設(shè)計?？刂颇K具有非常重要的作用，需要對數(shù)據(jù)儲存單元進(jìn)行控制，保障儲存的安全性和完整性，一般使用功耗較低的處理器。同時要對顯示模塊進(jìn)行控制，提高顯示的清晰度，還要控制通信模塊，提高信息通信效率，改善通信質(zhì)量。

其次，對通信模塊進(jìn)行設(shè)計。利用RS485總線及簽訂的工業(yè)協(xié)議，完成數(shù)據(jù)采集工作，并且同電表、燃?xì)獗?、油表等相關(guān)計量設(shè)備的接口進(jìn)行連接。平臺的終端設(shè)備上有以太網(wǎng)接口，將其和能耗計量設(shè)備的接口進(jìn)行連接，可以實現(xiàn)信息的對接和互通[5]。

再次，對儲存單元和安全管理單元進(jìn)行設(shè)計。儲存單元的主要功能是保障信息能夠完成本地儲存操作，并且對儲存的信息采取加密處理。如果在信息傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)超時或者傳輸失敗等問題，則能夠及時反饋給控制模塊，重新完成數(shù)據(jù)發(fā)送操作。在數(shù)據(jù)信息接收完成后，反饋信息傳輸成功的消息。安全管理單元的主要作用是防止信息在傳輸過程中受到木馬病毒的入侵，確保信息傳輸具有一定的安全性。利用安全管理單元可以將企業(yè)內(nèi)部信息網(wǎng)絡(luò)和外部通信網(wǎng)絡(luò)隔離開，保障在信息交換的過程中能夠形成獨立的交換單元，提高傳輸?shù)碾[秘性與安全性[6]。

最后，對電源模塊和顯示模塊進(jìn)行設(shè)計。一旦出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定或斷電問題，則應(yīng)該及時啟動備用電源，保障生產(chǎn)線的正常運行。利用顯示模塊便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，完成參數(shù)的設(shè)置操作。

3 結(jié) 論

綜上所述，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)能源監(jiān)測和管理過程中可以降低能源消耗量，提高能源使用效率。利用互聯(lián)網(wǎng)建立自動化智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)資源的合理分配，最終提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。