一种智能节能控制系统及其控制方法

1.本发明涉及信息控制技术领域，具体为一种智能节能控制系统及其控制方法。


背景技术：

2.随着社会的快速发展，能源危机成为人类研究的重点，节能成为各领域重点优化措施，如绿色建筑为成节能重点。
3.然而，相关建筑领域中，除了水、电和煤气等计量设备的大面积使用，暖通、安防、机电设备运行及环境指数等互联网化进程进展发展慢，而且对应的传感器硬件厂商多，由于缺少统一标准，在集成建筑感知层系统(智能节能控制系统)时，会出现数据无法数实时共享、协议适配周期长等问题；另外，不同终端厂商只针对自身生产的单一类型传感器进行数据的采集分析与展示等，最终导致建筑使用方无法通过一个集成控制系统实现建筑的智能节能的目的。
4.因此，有必要提供一种新的智能节能控制系统及方法解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种智能节能控制系统及其控制方法，其用于在建筑运用中实现对能源能耗设备进行实时监控分析的智能节能控制，且具有较高的准确度和智能化程度。
6.一种智能节能控制系统，包括：
7.测量硬件，包括测量纬度不同的多种传感器，用于采集不同纬度的环境数据；
8.智能网关，用于接收环境数据并将环境数据转化实现一致性，同时使测量硬件实现联网；
9.云端服务器，用于对智能网关进行联网认证，存储和分析处理环境数据，并对测量硬件实现反馈控制；
10.测量硬件与智能网关电连接形成双向控制，智能网关与云端服务器通讯连接形成双向控制。
11.优选的，测量硬件与智能网关通过modbus和opc实现通讯并双向控制；智能网关与云端服务器通过https和mqtt实现通讯并双向控制。
12.优选的，测量硬件通过热插拔方式与智能网关实现连接。
13.优选的，智能网关将环境数据转化实现一致性至少包括三个维度：数据传输、规则编写和通讯协议。
14.一种智能节能控制系统的控制方法，包括如下步骤：
15.数据的采集与传输，通过测量硬件采集不同纬度的环境数据，将环境数据通过modbus和opc实现发送至智能网关，通过智能网关将环境数据转化实现一致性；
16.数据的存储与分析，通过云端服务器将数据进行存储和分析，实现能耗的实时控制。
17.优选的，在数据的采集与传输步骤中，智能网关将环境数据转化实现一致性包括：
18.对智能网关进行设备认证；
19.利用脚本语言对不同的传感器采集的环境数据进行归一化读写规则编写，得到归一化的环境数据；
20.将归一化处的环境数据进行合并、分解及模电转换处理；将运算后的环境数据进行规范化的压缩处理；
21.利用ssl和/或https传输加密手段对压缩处理后的环境数据进行加密处理；将加密处理后的环境数据通过联网方式传输至云端服务器。
22.优选的，还包括利用脚本语言编写实现环境数据的读取频率及无效数据抛弃的设置。
23.优选的，在数据的采集与传输步骤中，智能网关将环境数据转化实现一致性还包括：
24.在将运算后的环境数据进行规范化的压缩处理后，对压缩处理后的环境数据按时序缓存至本地存储。
25.优选的，当一个智能网关无有效网络时，通过中断方式连接至另一个正常连接网络的智能网关。
26.优选的，测量硬件通过热插拔方式与智能网关实现连接。
27.本发明的优点和技术效果是：
28.本发明的一种智能节能控制系统及其控制方法，与现有技术相比，本发明通过智能网关将不同种类的测量硬件检测的数据进行数据归一化处理与传输，当运用于整幢建筑时，智能网关使各种测量硬件实现联网，并将测量硬件检测的各纬度环境数据进行统一采集与标准化处理，通过联网方式传输至云端服务器，实现了环境数据的时实采集、统一处理及监控，当建筑内设备出现故障或异常时，能及时报警；同时可通过云端服务器对收集的环境数据实时信息分析统计，进行合理的分析决策，方便采取对应的控制措施，实现实时反馈，集成化和智能化程度高，控制方便。
附图说明
29.图1为本发明智能节能控制系统的结构框图；
30.图2为本发明智能节能控制系统的流程框图；
31.图3为图2中步骤s2的流程框图。
具体实施方式
32.为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.请参阅图1,为本发明智能节能控制系统的结构框图。本发明提供了一种智能节能控制系统100,包括测量硬件1、智能网关2和云端服务器。
35.测量硬件1与智能网关2电连接形成双向控制，智能网关2与云端服务器3通讯连接形成双向控制。
36.具体的，本实施方式中测量硬件1与智能网关2通过modbus通讯协议和过程控制的ole(oleforprocesscontrol,opc)实现通讯并双向控制；智能网关2与云端服务器3通过以安全为目标的http通道(hypertexttransferprotocoloversecuresocketlayer,https)和即时通讯协议(messagequeuingtelemetrytransport,mqtt)实现通讯并双向控制。
37.测量硬件1包括测量纬度不同的多种传感器，用于采集不同纬度的环境数据。具体的，测量硬件1均为标准传感器，包括空气质量传感器11、电力计量仪表12、水流量计量仪表13、气流量计量仪表14、智能远控灯15、摄像设备16及智能开关17等，且均与智能网关2电连接形成双向控制。
38.智能网关2用于接收环境数据并将环境数据转化实现一致性，同时使测量硬件1实现联网，具有联网功能。
39.本实施方式中，智能网关2将环境数据转化实现一致性至少包括三个维度：数据传输、规则编写和通讯协议。
40.本实施方式中，智能网关2包括热插拔插槽21,测量硬件通过热插拔方式插入热插拔插槽21与智能网关2实现连接。该热插拔方式操作简单，效率高，可实现各种类型的传感器的热插拔接入。
41.需要说明的是，因各种类型的传感器的使用不同，智能节能控制系统100可在形态上进行重新组合，产生各类不同形状的产品，这是容易理解的。
42.智能网关2使得智能节能控制系统100的认证、安全传输、规则编写及通讯协议方面实现一致性，以此实现建筑物联网感知层的标准化统一。更优的，智能网关2还包括设备认证模组22、规则脚本引擎23、数据运算模组24、通讯模组25、离线缓存26、自组网模组27及安全传输加密模组28。
43.设备认证模组22用于当测量硬件1通过智能网关2联网接入云端服务器3时进行设备认证，包括证书发放和硬件厂商、类型登记等，只有通过云端服务器3认证后的测量硬件1才能有效联网接入云端服务器3。
44.由于不同的传感器可能来自不同的厂商，不同的数据读取、写入方式，所以为了能够有效适配不同的传感器，智能网关2可以针对不同传感器数据读写规则，利用规则脚本引擎23的脚本语言快速进行归一化读写规则编写。
45.更优的，规则脚本引擎23也可以设置数据读取频率、无效数据抛弃等。
46.数据运算模组24用于在上述规则脚本引擎23的基础之上，将读取的环境数据进行的合并、分解、模电转换等。
47.通讯模组25的主要工作是将从各传感器读写的环境数据进行规范化压缩、即压缩处理，通过联网进行数据的双向传输。
48.离线缓存26主要用于在无法接入有效网络时，将采集的环境数据按照时序缓存至本地存储单元，在接入联网正常后，将未发送至云端服务器3的环境数据进行同步，避免由于网络环境问题导致的数据缺失问题，提高其可靠性和准确性。
49.自组网模组27主要应用在某一个安装点没有有效网络覆盖的情况下，利用至少2个及以上智能网关2,通过中继方式，将其中一个无网络环境的智能网关2连接至另一个具有有效网络环境的智能网关2,从而实现多个智能网关2共用一个具有有效网络的智能网关2的功能。提高了智能节能控制系统100的稳定性和可靠性。
50.安全传输加密模组28主要是在环境数据传输过程中，利用安全套接层(securesocketslayer,ssl)协议和https协议等传输加密手段对环境数据的安全性进行保障，防止数据被恶意篡改的可能性，使智能节能控制系统100的监控数据实时有效且准确。
51.云端服务器3,用于对智能网关2进行联网认证，存储和分析处理环境数据，并对测量硬件1实现反馈控制，达到实时监控的目的。当然，也可以通过云端服务器3进行节能控制方案的设定和反馈至测量硬件1进行执行，以实现实时的节能监控和控制的目的。
52.请一并结合参阅图2-3,其中，图2为本发明智能节能控制系统的流程框图；图3为图2中步骤s2的流程框图。本发明还提供一种智能节能控制系统的控制方法，本实施方式以本发明提供的智能节能控制系统100为例进行说明，该方法包括如下步骤：
53.步骤s1、提供智能控制系统。智能节能控制系统100,包括测量硬件1、智能网关2和云端服务器。测量硬件1与智能网关2电连接形成双向控制，智能网关2与云端服务器3通讯连接形成双向控制。
54.本实施方式中，智能网关2包括热插拔插槽21,测量硬件通过热插拔方式插入热插拔插槽21,从而实现与智能网关2实现连接。
55.步骤s2、数据的采集与传输。通过测量硬件1采集不同纬度的环境数据，将环境数据通过modbus和opc实现发送至智能网关2,通过智能网关2将环境数据转化实现一致性。
56.测量硬件1包括不同的传感器，如空气质量传感器11、电力计量仪表12、水流量计量仪表13、气流量计量仪表14、智能远控灯15、摄像设备16及智能开关17等，则可检测空气质量环境数据、电力计量环境数据、水流量计量环境数据、气流量计量环境数据、光照使用环境数据、摄像设备使用环境数据和开关控制环境数据等。当然，以上仅为举例说明，测量硬件1并非限于此。
57.本步骤中，智能网关2通过多个功能模块将环境数据转化实现一致性，如，包括认证模组22、规则脚本引擎23、数据运算模组24、通讯模组25、离线缓存26、自组网模组27及安全传输加密模组28。
58.实现一致性包括如下步骤：
59.步骤s21、对智能网关2进行设备认证。当测量硬件1通过智能网关2联网接入云端服务器3时，认证模组22对测量硬件1进行设备认证，包括证书发放和硬件厂商、类型登记等，只有通过云端服务器3认证后的测量硬件1才能有效联网接入云端服务器3。
60.步骤s22、利用脚本语言对不同的传感器采集的环境数据进行归一化读写规则编写，得到归一化的环境数据。的第二网口所连接的pdu设备。
61.为了能够有效适配不同的传感器，智能网关2可以针对不同传感器数据读写规则，利用规则脚本引擎23的脚本语言快速进行归一化读写规则编写。更优的，还包括设置数据读取频率、无效数据抛弃等。
62.步骤s23、将归一化处的环境数据进行合并、分解及模电转换处理。在步骤s22的基础上利用数据运算模组24读取的环境数据进行的合并、分解、模电
转换等。
63.步骤s24、将运算后的环境数据进行规范化的压缩处理。利用通讯模组25将从各传感器读写的环境数据进行规范化压缩、即压缩处理，通过联网进行数据的双向传输。
64.步骤s25、在步骤s24的压缩处理后，对压缩处理后的环境数据按时序缓存至本地存储。
65.在无法接入有效网络时，通过离线缓存26将采集的环境数据按照时序缓存至本地存储单元，在接入联网正常后，将未发送至云端服务器3的环境数据进行同步，避免由于网络环境问题导致的数据缺失问题，提高其可靠性和准确性。
66.当然，本步骤并非必要步骤，其主要用于网络失效时的临时离线缓存作用。
67.步骤s26、利用ssl和/或https传输加密手段对压缩处理后的环境数据进行加密处理。
68.本步骤中可通过安全传输加密模组28利用ssl协议和https协议等传输加密手段对环境数据的安全性进行保障，防止数据被恶意篡改的可能性。
69.步骤s27、当一个智能网关2无有效网络时，通过中断方式连接至另一个正常连接网络的智能网关2。
70.当在某一个安装点没有有效网络覆盖的情况下，通过自组网模组27利用至少2个及以上智能网关2,通过中继方式，将其中一个无网络环境的智能网关2连接至另一个具有有效网络环境的智能网关2,从而实现多个智能网关2共用一个具有有效网络的智能网关2的功能。
71.当然，本步骤也并非必要步骤，其为了提高智能节能控制方法的可靠性。
72.步骤s28、将加密处理后的环境数据通过联网方式传输至云端服务器3。
73.通过安全传输加密模组28在环境数据传输过程中，利用安全套接层(securesocketslayer,ssl)协议和https协议等传输加密手段对环境数据的安全性进行保障。
74.需要说明的是，步骤s25和步骤s27的顺序也并非限于上述实施例，该两个步骤均是在数据传输至云端服务器3时，若此时网络失效，一方面对处理后的环境数据进行缓存保护，另一方面利用自组网的方式共用其它有效网络进行继续传输。即，在步骤s28的过程中发生网络失效时的防数据丢失的措施。
75.步骤s3、数据的存储与分析，通过云端服务器3将数据进行存储和分析，实现能耗的实时控制。
76.本发明的智能节能控制方法运用在建筑时，当建筑内的设备出现故障或异常时，能及时报警；可根据检测硬件1的各传感器环境的实时信息，通过传感网络数据的分析统计，进行合理的分析决策，对检测硬件1及时操控、实现实时反馈，提高节能和安全性能。
77.与相关技术相比，本发明的智能节能控制系统及控制方式通过智能网关将不同种类的测量硬件检测的数据进行数据归一化处理与传输，当运用于整幢建筑时，智能网关使各种测量硬件实现联网，并将测量硬件检测的各纬度环境数据进行统一采集与标准化处理，通过联网方式传输至云端服务器，实现了环境数据的时实采集、统一处理及监控，当建筑内设备出现故障或异常时，能及时报警；同时可通过云端服务器对收集的环境数据实时信息分析统计，进行合理的分析决策，方便采取对应的控制措施，实现实时反馈，集成化和
智能化程度高，控制方便。
78.最后，本发明的未述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。
79.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种智能节能控制系统，其特征在于：包括：测量硬件，包括测量纬度不同的多种传感器，用于采集不同纬度的环境数据；智能网关，用于接收所述环境数据并将所述环境数据转化实现一致性，同时使所述测量硬件实现联网；云端服务器，用于对所述智能网关进行联网认证，存储和分析处理所述环境数据，并对所述测量硬件实现反馈控制；所述测量硬件与所述智能网关电连接形成双向控制，所述智能网关与所述云端服务器通讯连接形成双向控制。2.根据权利要求1所述的一种智能节能控制系统，其特征在于：所述测量硬件与所述智能网关通过modbus和opc实现通讯并双向控制；所述智能网关与所述云端服务器通过https和mqtt实现通讯并双向控制。3.根据权利要求1所述的一种智能节能控制系统，其特征在于：所述测量硬件通过热插拔方式与所述智能网关实现连接。4.根据权利要求1所述的一种智能节能控制系统，其特征在于：所述智能网关将所述环境数据转化实现一致性至少包括三个维度：数据传输、规则编写和通讯协议。5.一种如权利要求1所述的智能节能控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：数据的采集与传输，通过所述测量硬件采集不同纬度的环境数据，将所述环境数据通过modbus和opc实现发送至所述智能网关，通过所述智能网关将所述环境数据转化实现一致性；数据的存储与分析，通过所述云端服务器将所述数据进行存储和分析，实现能耗的实时控制。6.根据权利要求5所述的一种智能节能控制系统的控制方法，其特征在于：在数据的采集与传输步骤中，所述智能网关将所述环境数据转化实现一致性包括：对所述智能网关进行设备认证；利用脚本语言对不同的所述传感器采集的所述环境数据进行归一化读写规则编写，得到归一化的所述环境数据；将归一化处的所述环境数据进行合并、分解及模电转换处理；将运算后的所述环境数据进行规范化的压缩处理；利用ssl和/或https传输加密手段对压缩处理后的所述环境数据进行加密处理；将加密处理后的所述环境数据通过联网方式传输至所述云端服务器。7.根据权利要求6所述的一种智能节能控制系统的控制方法，其特征在于：还包括利用脚本语言编写实现所述环境数据的读取频率及无效数据抛弃的设置。8.根据权利要求6所述的一种智能节能控制系统的控制方法，其特征在于：在数据的采集与传输步骤中，所述智能网关将所述环境数据转化实现一致性还包括：在将运算后的所述环境数据进行规范化的压缩处理后，对压缩处理后的环境数据按时序缓存至本地存储。9.根据权利要求8所述的一种智能节能控制系统的控制方法，其特征在于：当一个所述智能网关无有效网络时，通过中断方式连接至另一个正常连接网络的所述智能网关。
10.根据权利要求9所述的一种智能节能控制系统的控制方法，其特征在于：所述测量硬件通过热插拔方式与所述智能网关实现连接。

技术总结
本发明公开了一种智能节能控制系统及其控制方法，包括测量硬件、智能网关及云端服务器。测量硬件包括测量纬度不同的多种传感器，用于采集不同纬度的环境数据。智能网关用于接收环境数据并将环境数据转化实现一致性，同时使测量硬件实现联网。云端服务器用于对智能网关进行联网认证，存储和分析处理环境数据，并对测量硬件实现反馈控制；测量硬件与智能网关电连接形成双向控制，智能网关与云端服务器通讯连接形成双向控制。本发明还提供一种智能节能控制方法。与相关技术相比，本发明的智能节能控制系统及方法在建筑运用中实现对能源能耗设备进行实时监控分析，准确度和智能化程度高。高。高。


技术研发人员：翟世旋 张众杰 尉宗华 赵旭敏 林颂凯 冯炳垚 赵俊杰 胡银磊
受保护的技术使用者：中国人民解放军陆军军事交通学院
技术研发日：2023.06.11
技术公布日：2023/10/15