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1、(10)申请公布号 CN 102393690 A (43)申请公布日 2012.03.28 CN 102393690 A *CN102393690A* (21)申请号 201110293830.4 (22)申请日 2011.09.27 G05B 19/418(2006.01) (71)申请人 浙江工业大学 地址 310014 浙江省杭州市下城区朝晖六区 (72)发明人 钟英杰 王巍巍 凌莉 陈志刚 张雪梅 (74)专利代理机构 杭州天正专利事务所有限公 司 33201 代理人 王兵 王利强 (54) 发明名称 基于物联网的冷热电联供集散控制系统 (57) 摘要 一种基于物联网的冷热电联供集散控。
2、制系 统， 包括有上位机、 安保系统和节能系统 ； 所述安 保系统和节能系统均通过物联网所述上位机连 接， 上位机通过通信网络对安保系统和节能系统 进行连接， 完成冷热电联供系统的监测和运行控 制并实现数据的存储 ； 所述安保系统包括设备状 态监控系统、 能源岛人员管理系统和意外防护系 统 ； 所述节能系统包括负荷端的人员监控装置、 负载端参数监控装置、 环境参数监控装置、 负荷预 测系统、 运行控制系统和蓄冷系统。 本发明提供一 种集散控制、 运行成本较低、 能源利用率高的基于 物联网的冷热电联供集散控制系统。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申。
3、请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 CN 102393698 A1/1 页 2 1. 一种基于物联网的冷热电联供集散控制系统， 其特征在于 ： 所述冷热电联供控制系 统包括有上位机、 安保系统和节能系统 ； 所述安保系统和节能系统均通过物联网与所述上 位机连接， 上位机通过通信网络对安保系统和节能系统进行连接， 完成冷热电联供系统的 监测和运行控制并实现数据的存储 ； 所述安保系统包括设备状态监控系统、 能源岛人员管理系统和意外防护系统 ； 设备状 态监控系统包括对发电机、 空调机组和辅助设备的运行监控装置， 以及对电路和通信网络 的状态的监控装置 ； 所述能源岛人员管理包含。
4、射频卡、 间隔射频门控终端、 RFID 读写器和 红外线监控系统 ； 所述意外防护包含烟雾传感器、 燃料泄漏传感器、 消防喷嘴和声光报警系 统 ； 所述节能系统包括负载端的人员监控装置、 负载端空气参数监控装置、 环境参数监控 装置、 负荷预测系统、 运行控制系统和蓄冷系统。 2. 如权利要求 1 所述的基于物联网的冷热电联供集散控制系统， 其特征在于 ： 所述能 源岛人员管理系统中， 对被监控区域根据功能进行区域的划分， 决定各个区域的人员和权 限， 在能源岛出入口和操作台面安装射频门禁装置， 出入人员佩戴射频卡识别其身份和权 限， 根据身份和权限， 决定人员可以进入的区域和可进行的操作。 。
5、3. 如权利要求 2 所述的基于物联网的冷热电联供集散控制系统， 其特征在于 ： 所述能 源岛人员管理系统中， 对于不明身份的接近的人员， 当进入能源岛的周边的警告区域后， 警 告声光报警系统发出声光警告 ； 对于警告后仍闯入的不明身份人员， 声光报警系统发出警 报。 4.如权利要求13之一所述的基于物联网的冷热电联供集散控制系统， 其特征在于 ： 所述节能管理系统中， 通过负载端的 RFID 读写器获得人员的分布和数量， 通过负载端和环 境中的温度传感器等传感器获得负载端和环境的温度、 湿度参数， 然后将所述参数通过通 信网络传输给负荷预测系统， 负荷预测系统将获得的数据输入负荷预测软件， 。
6、得出冷热电 联供系统未来可能的负荷， 根据该负荷选择冷热电联供系统的运行方案， 再通过通信网络 向冷热电联供系统发出控制信号， 调整各设备的运行来实现用户的舒适和系统的节能。 5. 如权利要求 1 3 之一所述的基于物联网的冷热电联供集散控制系统架构， 其特征 在于 ： 所述节能管理系统中， 当负载端的负荷较小时， 将多余的电量带动蓄冷系统制冷并储 存冷量， 当负载端负荷较大时， 蓄冷系统释放冷量来满足负载端的需求。 权 利 要 求 书 CN 102393690 A CN 102393698 A1/4 页 3 基于物联网的冷热电联供集散控制系统 技术领域 0001 本发明涉及一种冷热电联供集散。
7、控制系统。 背景技术 0002 冷热电联供是能源综合梯级利用的解决方案， 总的能源利用率可以达到 75 90。它可以燃气等清洁能源作为一次能源， 将发电系统和供热、 供冷系统相结合， 构成小 规模、 点状分布在用户附近的一种综合供能站。冷热电联供系统中原动机产生的高温尾气 可通过余热回收设备进行再利用， 向用户供热或供冷， 从而满足用户对热、 电、 冷等能源的 需求。 冷热电联供系统既可使用户自成一个能源供应系统， 又可与城市公共电网并联运行， 系统具有相对的独立性、 灵活性和安全性。 冷热电联供系统中的原动机可以一台独立运行， 又可以多台并联运行， 可以满足不同电功率负荷的用户需求。与传统分。
8、供式能源系统相比 较， 冷热电联供系统结构紧凑， 重量轻， 占地面积小， 安装方便， 维护简单， 自动化程度高， 运 行成本低。 0003 集散控制系统 (Distributed control system) 是以微处理器为基础的对生产过 程进行集中监视、 操作、 管理和分散控制的集中分散控制系统， 简称 DCS 系统。该系统将若 干台微机分散应用于过程控制， 全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控， 实现最优 化控制， 整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点， 克服了常规仪表功 能单一， 人 - 机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点， 既实现了在 管理、 。
9、操作和显示三方面集中， 又实现了在功能、 负荷和危险性三方面的分散。 0004 目前冷热电联供系统的管理系统比较松散、 原始， 多为简单的程序控制， 需要人员 现场值守， 并存在一定的生产安全隐患。 另外， 其运行控制中没有精确地跟踪负荷端的实际 负荷需求变化， 普遍存在较大的一次能源浪费现象。 发明内容 0005 为了克服已有冷热电联供系统的管理系统比较分散、 运行成本高、 能源利用率较 低的不足， 本发明提供一种集散控制、 运行成本较低、 能源利用率高的基于物联网的冷热电 联供集散控制系统。 0006 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 0007 一种基于物联网的冷热电联供集散控制。
10、系统， 包括有上位机、 安保系统和节能系 统 ； 所述安保系统和节能系统均通过物联网与所述上位机连接， 上位机通过通信网络对安 保系统和节能系统进行连接， 完成冷热电联供系统的监测和运行控制并实现数据的存储 ； 0008 所述安保系统包括设备状态监控系统、 能源岛人员管理系统和意外防护系统 ； 设 备状态监控系统包括对发电机、 空调机组和辅助设备的运行监控装置， 以及对电路和通信 网络的状态的监控装置 ； 所述能源岛人员管理包含射频卡、 间隔射频门控终端、 RFID 读写 器和红外线监控系统 ； 所述意外防护包含烟雾传感器、 燃料泄漏传感器、 消防喷嘴和声光报 警系统 ； 说 明 书 CN 1。
11、02393690 A CN 102393698 A2/4 页 4 0009 所述节能系统包括负载端的人员监控装置、 负载端参数监控装置、 环境参数监控 装置、 负荷预测系统、 运行控制系统和蓄冷系统。 0010 进一步， 所述能源岛人员管理系统中， 对被监控区域根据功能进行区域的划分， 决 定各个区域的人员和权限， 在能源岛出入口和操作台面安装射频门禁装置， 出入人员佩戴 射频卡识别其身份和权限， 根据身份和权限， 决定人员可以进入的区域和可进行的操作。 0011 再进一步， 所述能源岛人员管理系统中， 对于不明身份的接近的人员， 当进入能源 岛的周边的警告区域后， 警告声光报警系统发出声光警。
12、告 ； 对于警告后仍闯入的不明身份 人员， 声光报警系统发出警报。 0012 更进一步， 所述节能管理系统中， 通过负载端的 RFID 读写器获得人员的分布和数 量， 通过负载端和环境中的温度传感器等传感器获得负载端和环境的温度、 湿度参数， 然后 将所述参数通过通信网络传输给负荷预测系统， 负荷预测系统将获得的数据输入负荷预测 软件， 得出冷热电联供系统未来可能的负荷， 根据该负荷选择冷热电联供系统的运行方案， 再通过通信网络向冷热电联供系统发出控制信号， 调整设备的运行来实现用户的舒适和系 统的节能。 0013 最后， 所述节能管理系统中， 利用蓄冷系统的削峰填谷作用， 当负载端的负荷较小。
13、 时， 将多余的电量带动蓄冷系统制冷并储存冷量， 当负载端负荷较大时， 蓄冷系统释放冷量 来满足负载端的需求， 从而减小制冷设备的容量， 并保证原动机处于满负荷运行， 提高其运 行效率和设备利用率。 0014 本发明的技术构思为 ： 物联网是通过射频识别 (RFID)、 红外感应器、 全球定位系 统、 激光扫描器等信息传感设备， 按约定的协议， 把任何物品与互联网相连接， 进行信息交 换和通信， 以实现对物品的智能化识别、 定位、 跟踪、 监控和管理的一种网络。 通过物联网的 通信网络将冷热电联供系统的安保系统和冷热电联供系统的节能系统连接到上位机， 通过 上位机的综合管理， 不仅能实时监控冷。
14、热电联供系统设备的运行情况， 还可以实现人员的 管理和监控， 并通过负荷端的负荷监控和预测来调整设备的运行以实现冷热电联供系统的 节能。 0015 本发明的有益效果主要表现在 ： 集散控制、 运行成本较低、 能源利用率高， 实现了 安全保卫的功能， 并发挥了物联网物与物之间进行信息交流的优势。 附图说明 0016 图 1 是基于物联网的冷热电联供集散控制系统的原理框图。 0017 图 2 是冷热电联供集散控制系统的结构框图。 具体实施方式 0018 下面结合附图对本发明作进一步描述。 0019 参照图 1 和图 2， 一种基于物联网的冷热电联供集散控制系统， 包括有上位机、 冷 热电联供系统的。
15、安保系统和冷热电联供系统的节能系统。 冷热电联供系统的能源岛的安保 系统包括设备状态监控系统， 能源岛人员管理系统和意外防护系统， 都通过通信网络与上 位机连接。冷热电联供系统的节能系统包括负荷端的人员监控， 负载端参数监控， 环境参 数监控， 负荷预测系统和冷热电联供系统的运行控制系统， 都通过通信网络与上位机连接。 说 明 书 CN 102393690 A CN 102393698 A3/4 页 5 上位机， 通过通信网络与冷热电联供系统的安保系统和冷热电联供系统的节能系统进行连 接， 对其进行监视和控制， 并完成数据的存储。 设备状态监控系统包含对发电机， 空调机组， 辅助设备的运行监控。
16、， 以及对电路和通信网络的状态的监控， 以保证设备的正常运行， 并达 到最佳状态。能源岛人员管理包含射频卡， 间隔射频门控终端， RFID 读写器， 红外线监控系 统， 声光报警系统， 以实现能源岛人员管理和防盗。意外防护包含烟雾传感器， 燃料泄漏传 感器， 消防喷嘴， 声光报警系统， 实现防火和防泄漏。节能管理包含温度传感器， 湿度传感 器， 射频卡， RFID 读写器， 间隔射频门控终端， 红外线监控系统等设备以实现节能。 0020 参照图 1， 上位机通过基于物联网的有线通信网络与设备状态监控系统， 能源岛人 员管理系统， 意外防护系统， 负荷端的人员监控， 负载端参数监控， 环境参数监。
17、控， 负荷预测 系统和冷热电联供系统运行控制系统进行连接。 0021 设备状态监控系统中， 上位机通过通信网络和设备现有的控制系统进行对接， 读 取设备的运行参数， 并根据运行参数参照对应的控制方案通过设备现有的控制系统发送控 制信号， 实现设备的安全平稳运行。 0022 能源岛人员管理系统中， 对被监控区域根据功能进行区域的划分， 决定其对应的 人员和权限。在能源岛出入口和操作台面安装射频门禁装置， 出入人员佩戴射频卡识别其 身份和权限， 根据身份和权限， 决定其可以进入的区域和可进行的操作。 对于不明身份的接 近的人员， 当进入能源岛的周边的警告区域后， 警告声光报警系统发出声光警告。 对。
18、于警告 后仍闯入的不明身份人员， 声光报警系统发出警报。 0023 意外防护系统中， 如果烟雾传感器检测到有火灾发生， 消防喷嘴自动喷水， 声光报 警系统发出警报。 燃料泄露传感器检测到有燃料泄漏， 声光报警系统发出警报， 提醒工作人 员采取措施来消除险情。 0024 冷热电联供系统的节能管理系统中， 通过负载端的 RFID 读写器获得人员的分布 和数量， 通过负载端和环境中的温度传感器等传感器获得负载端和环境的温度、 湿度等参 数， 然后将这些参数通过通信网络传输给负荷预测系统， 负荷预测系统将获得的数据输入 负荷预测软件， 得出冷热电联供系统未来可能的负荷， 根据该负荷选择合适的冷热电联供。
19、 系统的运行方案， 再通过通信网络向冷热电联供系统发出控制信号， 调整各设备的运行来 实现用户的舒适和系统的节能。 0025 冷热电联供系统的节能管理系统中， 利用蓄冷系统的削峰填谷作用， 当负载端 ( 区域 ) 的负荷较小时， 将多余的电量带动蓄冷系统制冷并储存冷量， 当负载端 ( 区域 ) 负 荷较大时， 蓄冷系统释放冷量来满足负载端 ( 区域 ) 的需求， 从而减小制冷设备的容量， 并 保证原动机处于满负荷运行， 提高其运行效率和设备利用率。 0026 参照图 2， 冷热电联供集散控制系统包括分散过程控制级， 集中操作监控级和综合 信息管理级这三层结构。分散过程控制级， 集中操作监控级和。
20、综合信息管理级都通过基于 物联网技术的通信网络进行连接。 分散过程控制级包括若干个现场控制站和若干个现场监 测站。集中操作监控级包括操作员操作站， 工程师操作站、 监控计算机和网间连接器。综合 信息管理级包括上位机和网间连接器。 0027 分散过程控制级中， 包括若干个现场控制站和若干个现场监测站。由若干个现场 控制站实现生产工艺的调节， 比如阀门的开闭调节、 顺序控制、 连续控制等等。由若干个现 场监测站实现过程非控变量的监测， 将过程非控变量进行数据采集和预处理， 而且对实时 说 明 书 CN 102393690 A CN 102393698 A4/4 页 6 数据进一步加工处理， 然后传。
21、送给集中操作监控级和上位机进行控制决策。 0028 集中操作监控级中， 包括面向操作人员的操作员操作站、 面向监督管理人员的工 程师操作站、 监控计算机及网间连接器。 集中操作监控级以操作监视为主要任务 ： 把过程参 数的信息集中化， 对各个现场控制站的数据进行收集， 并通过简单的操作， 进行工程量的显 示、 各种工艺流程图的显示、 趋势曲线的显示以及改变过程参数 ( 如设定值、 控制参数、 报 警状态等信息) ； 另一个任务是兼有部分管理功能 ： 进行控制系统的组态与生成。 网间连接 器实现集中操作监控级与上下级网络之间的互联。 0029 综合信息管理级包括上位机和网间连接器。上位机综合监视。
22、系统各单元， 管理全 系统的所有信息。 这是集散控制系统的最高一层， 它的权限很大， 可以监视各部门的运行情 况， 利用历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况， 帮助管理人员进行决策。通过网 间连接器实现综合信息管理级与下级网络的互联， 并实现综合信息管理级与外部网络的互 联， 从而达成远程管理和控制的功能。 0030 为了提高集散控制系统的安全性和可靠性， 采用热备份也就是系统冗余， 在系统 中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份， 当现在工作的部分出现问题时， 系统 可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上， 从而保证了系统不间断工作。 说 明 书 CN 102393690 A CN 102393698 A1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102393690 A CN 102393698 A2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 102393690 A 。