能耗數據採集器

能耗數據採集器是一種採用嵌入式微計算機系統的建築能耗數據採集專用裝置，具有數據採集、數據處理、數據存儲、數據傳輸以及現場設備運行狀態監控和故障診斷等功能。系統硬體主要包括微處理器、I/O接口、人-機接口、通信接口4部分；軟體部分主要由監控程式和功能執行程式組成。

基本介紹

• 中文名：能耗數據採集器
• 外文名：Energy consumption data collector
• 類型：建築能耗數據採集專用裝置
• 功能：數據採集、數據處理、數據存儲
• 系統硬體組成：通信模組、微處理器晶片等

原理

由通信模組、微處理器晶片、高精度實時時鐘、大容量FLASH存儲晶片、數據接口設備和人機接口設備等組成。抄表方式主要通過RS485方式，與有相應接口功能的計量裝置（電、水、氣、冷熱量表等）通信，把需要的信息抄讀回來傳給採集器，採集器再通過上行通道標準RS485/乙太網接口傳送給主站（本地伺服器/遠程數據中心），讓主站能夠及時管理及獲取信息，主站同時能夠通過RS485/乙太網接口形式對採集器傳送相關命令讀取或設定參數信息，採集器採集的數據周期性的存儲在本地FLASH存儲設備中

相關數據

設計導則及標準	住建部《分項能耗數據傳輸技術導則》; 住建部《分項能耗數據採集技術導則》
數據採集連線埠規約	支持MODBUS-RTU、多功能電能表通信規約DL/T645-1997、CJ/T188-2004用戶計量儀表數據傳輸技術條件等通信協定
採集器顯示功能	128*64圖形點陣液晶顯示，帶背光功能; 可實時顯示伺服器連線狀態、傳送情況; 可實時查詢最新抄表數據、抄表內容
鍵盤	薄膜按鍵，操作簡便。
數據傳輸（上傳）接口	1路標準乙太網遠傳接口（可支持同時向4路伺服器傳送數據）; 1路RS485本地伺服器上傳接口
斷點續傳功能	支持網路斷開時，斷點數據的保存，並在網路恢復之後續傳數據，支持1月以上斷點數據的保存功能。
數據採集接口	3路互相獨立的RS485數據採集接口（每路最大支持64台表計，3路採集接口總計支持最多64台表計）; 隔離電壓2500VDC; ESD保護功能Contract：±4kV，Air：±8kV; 通信波特率：1200bps~9600bps
支持採集表數	採集總表數 ≤ 192 台
時鐘	時鐘誤差：≤0.5 s/d（0℃~+40℃時：±2ppm;-40℃~+85℃時：±3.5ppm）; 電池壽命：≥10年; 電池連續工作時間：≥5年
看門狗	硬體看門狗功能防止機器當機
數據加密	MD5伺服器驗證加密、AES-128數據遠傳加密
存儲容量	32 M FLASH
工作電源	輸入電壓範圍：85-265VAC; 隔離電壓：3000VAC; 電源通過CE、UL、EN60601全面認證
工作環境	相對濕度≤95%，工作溫度-25℃～+65℃，極限工作溫度-30℃～+75℃
功耗	≤5W
可靠性	MTBF≥100,000h

數據採集

數據採集器應支持根據數據中心命令採集和主動定時採集兩種數據採集模式，且定時採集周期可以從3分鐘到1小時靈活配置。

數據採集器應支持對不同用能種類、不同品牌的計量裝置進行數據採集，包括電能表、熱量表等。

採集器具備組網功能，同一匯流排網路內，可容納255台採集器。

數據處理

支持對計量裝置能耗數據的解析，具有簡單算術運算功能。支持同時向伺服器傳送解析和未解析的數據。

根據遠傳數據包格式，在數據包中添加能耗類型、時間等附加信息，使用XML格式進行數據打包，並通過TCP協定進行數據遠傳。

設備在與伺服器下線時，重新恢復連線後可實現斷點續傳功能

數據存儲

大容量DataFlash存儲介質可存儲2個月以上歷史記錄，掉電不丟失

數據傳輸

數據採集器應能將採集到的能耗數據定時傳輸到本地網路伺服器或遠端數據中心伺服器。上傳時間能在5分鐘到1天之間任意設定。一般規定分項能耗原始數據每15分鐘上傳1次，分項能耗統計數據每1小時上傳1次。

在遠傳前數據採集器應對數據包進行加密處理，應採用AES加密和MD5身份認證機制。

如因傳輸網路故障等原因未能將數據定時傳輸，則待傳輸網路恢復正常後數據採集器應利用存儲的數據進行斷點續傳。

數據採集器應支持向多個數據中心（伺服器）並發傳送數據。

配置維護

數據採集器應具有本地配置和管理功能，應具有支持軟體升級功能。

數據採集器應能支持接收來自數據中心的查詢、校時等命令。

數據採集器能根據套用需要配置USB接口、RS-485接口、RS232接口、無線網路接口和乙太網接口。

數據採集器應可以在不掉電情況下更換計量裝置。

數據採集器應具有識別和傳輸計量裝置運行狀態的能力，支持對數據採集接口、通信接口以及與採集器連線的計量裝置的故障定位和診斷，並及時將故障信息及時傳輸到子系統管理伺服器。

數據採集器應以模組化功能配置支持不同的數據採集套用，支持本地數據傳輸和遠程數據傳輸。

數據採集器應能支持匯流排型和星型連線方式，以增加通用性和靈活度。在不同的連線方式下，數據採集器應有滿足套用需要的通信連線埠，連線埠宜能自由擴充，支持熱插拔，即插即用。

功能特性

標準性

數據採集器完全符合建設部導則要求，向數據中轉站和數據中心傳送的數據包使用了標準的XML數據協定格式，可以平滑接入任何市級、省級甚至國家級數據監測平台。

準確性

採集間隔最小可達1分鐘，可以準確捕捉所有能耗拐點及峰值功率的突變，消除因延時而產生的計算誤差。表具和互感器的選型和參數選取使用由清華大學建築節能研究中心開發的專用設計計算模擬軟體，準確匹配計量精度的要求。

穩定性

採集器硬體平台選取了被高端網路通訊設備廠商廣泛採用的PowerPC架構的CPU處理器，具有極強的穩定性和可靠性，軟體使用美國宇航局使用的Python語言編寫全部核心代碼內建微型資料庫，可實現長達1個月的斷點續傳數據保障功能，即使傳輸網路出現問題，也可確保數據不會丟失。

開放性

採集器向下可通過擴展協定解析腳本的方式任意接入各種品牌各種型號具備RS-485通訊接口的計量表具，向上使用符合國家標準的通訊協定，可以與任意品牌符合國家標準的數據中轉站，實現互通互聯。

擴展性

數據採集器未來可擴展採集冷/熱量，燃氣量等其他能耗數據信息，還可擴展採集溫濕度、CO2濃度等環境參數信息。

安全性

採集器與數據中轉站或數據中心間通訊採用住建部導則中規定的AES加MD5身份認證功能，所有數據經過AES-128-CBC加密，該加密算法廣泛套用與金融、國防等重要領域擁有良好的安全性。數據採集器作業系統採用裁剪最佳化的Linux作業系統，關閉了全部無用網路連線埠，能有效避免網路攻擊和病毒入侵。