一种基于opc ua的公共建筑能效数据采集与处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于OPC?UA的公共建筑能效数据采集与处理系统，它可提供统一的能效数据接口，从而保证能源流数据在公共机构自动化系统内的交互，为公共机构用能系统实施节能监控和节能优化控制提供技术保障。本发明的确立将填补国内基于统一架构及多传感器网络的公共建筑能效数据采集和集成关键设备的空白。
【专利说明】—种基于OPC UA的公共建筑能效数据采集与处理系统
【技术领域】:
[0001]本发明涉及节能领域，特别是公共建筑节能领域。
【背景技术】:
[0002]如何实现节能，如何维持可持续发展战略，是国家、社会、企业需要共同面对的课题。公共建筑既是能源消费的重要主体，也是节能工作的一个重要领域。公共建筑是全社会节能的领导者、倡导者和组织者，强化公共建筑节能，不仅是构建和谐社会、缓解资源压力，实现国民经济可持续发展的必然选择；也是引导和推进全社会节约能源，建设节约型社会的有效途径。
[0003]目前可用于能源流测量的传感器种类繁多，测量数据的传输所依据的通信技术不兼容和缺乏能源流测量相关技术标准等问题，需要基于统一架构及多传感器网络的能效数据采集和集成关键技术设备，为公共建筑用能系统实施节能监控和节能优化控制提供技术保障。
[0004]OPC UA体系结构是一个不依赖任何平台的标准，借助此标准各种各样的系统和设备能在不同的网络中以C/S的模式进行通信。OPC UA体系结构通过确认客户端和服务器的身份和自动抵御攻击来支持稳定的、安全的通信。OPC UA定义了一系列服务器所能提供的服务，特定的服务器需要向客户端详细说明它们所支持的服务。信息通过使用标准的和宿主程序定义的数据类型进行表达。服务器定义客户端可识别的对象模型。服务器可以提供查看实时数据和历史数据的接口，并且由报警和事件组件来通知客户端重要的变量或事件变化。OPC UA可以被映射到一种通信协议上并且数据可以以不同的形式进行编码来达到传输便捷和高效的目的。
【发明内容】
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[0005]为解决【背景技术】所存在的问题，本发明公开了一种基于OPC UA的公共建筑能效数据采集与处理系统，它可提供统一的能效数据接口，从而保证能源流数据在公共建筑自动化系统内的交互。
[0006]一种基于OPC UA的公共建筑能效数据采集与处理系统，其包括:能效监控系统，OPC UA服务器，以太网交换机，能耗采集子系统。
[0007]本发明配备Falcon驱动库，可对KNX总线上数据进行访问和调用。
[0008]本发明配备BACNet通信卡,可对BACNet总线上数据进行访问和调用。
[0009]OPC UA服务器应用程序定义了客户端可识别的公共建筑能效对象模型包括空调、给排水、冷却水、热交换、照明等。
[0010]OPC UA服务器提供了查看公共建筑能效实时数据和历史数据的接口。
[0011]OPC UA服务器通过确认客户端的身份自动抵御攻击来支持稳定的、安全的通信。
[0012]OPC UA服务器提供安全信道服务集，发现服务器的安全配置，打开通信信道并确保任何与服务器交换消息的机密性和完整性。[0013]OPC UA服务器提供节点管理服务集，客户通过它对地址空间里的节点进行添加、修改、删除。
[0014]OPC UA服务器提供视点服务集，用于创建、修改、删除视点和发现视点里的节点。客户通过视点服务集浏览或者查询来发现视点里的节点。
[0015]OPC UA服务器提供属性服务集，用于读写设备属性值。
[0016]OPC UA服务器提供方法服务集，实现一个对象的功能调用。
[0017]OPC UA服务器提供监视项服务集，用于客户创建、维护监视项。监视项用于监视变量、属性和事件通知器，并当探测到特定情况时产生通知。
[0018]OPC UA服务器具有统一的接口数据模型，包括:系统对象、设备对象、属性集和属性。系统对象中可包含多个设备对象以及系统对象自身的属性集和属性。属性集包括:通用属性集、静态属性集、测量属性集、控制属性集、状态属性集和其他属性集。通用属性集主要包含描述系统对象或设备对象自身结构的对象，如设备类型、数据集个数、测量属性集包含的属性个数等。系统/设备静态属性集包括系统/设备自身固有的特性，如:额定功率等。通用属性集和静态属性集是不需动态更新的属性集。测量属性集、控制属性集、状态属性集和其他属性集包含与现场应用相关的属性，需进行动态更新，如设备运行台数、运行时间等。
【专利附图】
【附图说明】:
[0019]图1为本发明的系统应用示意图
[0020]图2为本发明的功能框架示意图
[0021]图3为本发明的软件框架示意图
【具体实施方式】:
[0022]能耗数据采集子系统采集被控对象的消耗数据、以及是实现节能控制所需的各类测量数据、控制数据和状态数据，通过统计分析，掌握节能控制规律。
[0023]OPC UA服务器的客户端从能耗数据采集子系统中读入能耗数据，并把数据写入内存地址空间。
[0024]能效监控系统的OPC UA客户端从OPC UA服务器中读取能耗数据，根据能源消耗的日运行记录，详细分析整体能耗变化，找出能源不合理消耗的主要因素。
[0025]能效监控系统根据运行中的具体情况，如外界气候的变化、冷热负荷的变化等，及时调整系统的控制模式和相应的控制参数，确保达到节能运行的要求。
[0026]能效监控系统把节能控制策略写入到OPC UA服务器中，服务器通过Falcon驱动库实现对KNX总线上的设备的控制以及BACNet通信卡实现对BACNet总线上的设备的控制。
[0027]OPC UA服务器加强公共建筑用能系统的监视，观察系统是否运行正常、是否按预定的控制模式、控制方式、控制规律的要求运行，控制的参数是否达到预定要求，如果不正常向能效监控系统报警。
[0028]以上是对本发明的软硬件较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或者替换均包含在本申请权利要求所限的范围内。
【权利要求】
1.一种基于OPC UA的公共建筑能效数据采集与处理系统，其包括:能效监控系统，OPCUA服务器，以太网交换机，能耗采集子系统，其特征在于:以太网交换机分别与KNX控制子系统以及BACNet控制子系统连接，采用Falcon驱动库对KNX总线上的数据进行访问和调用，采用BAC通信卡对BACNet总线上的数据进行访问和调用，所述OPC UA服务器具有OPCUA客户端以识别公共建筑能效对象模型，所述OPC UA服务器对公共建筑能效数据进行采集与处理，并把处理后的数据存储在所述OPC UA服务器的地址空间中，一个或多个所述客户端可以用一个统一方式获取不同底层设备的数据，所述OPC UA服务器不使用任何特定的操作平台，将来自底层控制系统、其他现场仪表和终端设备的能效数据，转换为统一的数据格式，从而保证能源流数据在公共机构自动化系统内的交互。
2.根据权利要求1所述的公共建筑能效数据采集与处理系统，其特征在于:所述OPCUA服务器具有统一的接口数据模型，包括:系统对象、设备对象、属性集和属性，所述系统对象中包含多个设备对象以及系统对象自身的属性集和属性，所述属性集包括:通用属性集、静态属性集、测量属性集、控制属性集、状态属性集和其他属性集。
3.根据权利要求1所述的公共建筑能效数据采集与处理系统，其特征在于:所述OPCUA服务器具有查看公共建筑能效实施数据和历史数据的接口，通过确认所述客户端的身份自动抵御攻击。
4.根据权利要求4所述的公共建筑能效数据采集与处理系统，其特征在于:所述OPCUA服务器具有安全信道服务集，用于发现服务器的安全配置；所述属性服务集，用于读写设备属性值。
5.根据权利要求1所述的公共建筑能效数据采集与处理系统，其特征在于:所述OPCUA服务器提供视点服务集，用于创建、修改、删除视点里的节点，所述客户端通过视点服务集浏览或者查询来发现视点里的节点。
6.根据权利要求1所述的公共建筑能效数据采集与处理系统，所述OPCUA服务器能够监视公共建筑的用能系统，观察该系统是否运行正常、是否按预定的控制模式、控制方式、控制规律的要求运行，控制参数是否达到预定要求，如果控制参数不正常能向所述能效监控系统报警。
7.根据权利要求1所述的公共建筑能效数据采集与处理系统，其特征在于:所述公共建筑能效对象模型包括:空调、给排水、冷却水、热交换、照明中的一个或者多个。
【文档编号】G05B19/418GK104007738SQ201410253335
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】张春庭, 王麟琨, 方晓时, 姜泽苗, 闫晓风, 史宝库 申请人:机械工业仪器仪表综合技术经济研究所