世博會綠色交行能耗分項監(jiān)測

　　系統(tǒng)軟件

　　聚星cRIO開發(fā)者套件

　　聚星cRIO開發(fā)者套件定義了一個標(biāo)準(zhǔn)化的軟件框架，以動態(tài)調(diào)用的方式并行實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和分析、數(shù)據(jù)上傳和命令響應(yīng)、數(shù)據(jù)流盤、調(diào)試接口等諸多功能，適用于所有的cRIO平臺。此外，該套件提供一組模塊化的VI庫，對不同類型信號的采集任務(wù)模塊化與規(guī)范化，兼顧了效率優(yōu)化和功能拓展等需求?；赾RIO開發(fā)者套件的軟件框架和VI庫，用戶只需簡單的配置和修改，就可以快速建立定制化的數(shù)采記錄系統(tǒng)，縮短開發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)成本。同時，軟件的高度標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，便于系統(tǒng)的拓展，如硬件的更新、測點的增加和修改等。

　　能耗監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用了cRIO開發(fā)者套件中的標(biāo)準(zhǔn)框架和模塊，實現(xiàn)了72通道能耗的分項數(shù)據(jù)采集和電能質(zhì)量的分析，不但獲取了實時耗電量信息，還實現(xiàn)了電能質(zhì)量分析，計算出線路的功率因數(shù)和諧波系數(shù)，并通過能耗統(tǒng)計模型，為能耗管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

　　人機交互界面

　　聚星cRIO開發(fā)者套件定義了TCP數(shù)據(jù)包格式和指令格式，上位機只需按照預(yù)定義的數(shù)據(jù)格式解析和封裝即可實現(xiàn)與cRIO的數(shù)據(jù)交互。此外，cRIO開發(fā)者套件還提供了C#、Java、Delphi等開發(fā)語言的上位機TCP數(shù)據(jù)通訊例程，便于用戶根據(jù)編程語言習(xí)慣進(jìn)行非Labview的上位機設(shè)計，實現(xiàn)與cRIO的數(shù)據(jù)交互。

　　世博交行館能耗監(jiān)測的人機交互界面位于展示大廳的一臺觸摸屏電腦上，需要用Java語言完成數(shù)據(jù)顯示、數(shù)采指令傳遞等程序設(shè)計^[4]。服務(wù)器端上位機Java程序根據(jù)cRIO的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行解析獲取各分項能耗數(shù)據(jù)，寫入指定xml文件中，F(xiàn)lash讀取xml文件的數(shù)值進(jìn)行動畫顯示，如圖3所示。Flash中以不同顏色示意不同功能分區(qū)，以高度值反映分區(qū)的用電總量。同時，F(xiàn)lash中餅圖顯示了空調(diào)用電、插座用電和照明用電的比重。

　　RIO-Mesh Web服務(wù)器

　　為了給客戶一個簡單易用的網(wǎng)絡(luò)平臺，用于記錄、查詢和管理傳感數(shù)據(jù)，聚星建立了Web數(shù)據(jù)服務(wù)器RIO-Mesh(www.rio-mesh.net)。用戶在該服務(wù)器上建立帳戶后可以像博客系統(tǒng)一樣實時發(fā)布、查看和集中管理分布式傳感器數(shù)據(jù)。

　　測試系統(tǒng)部署現(xiàn)場后，cRIO通過Internet將采集數(shù)據(jù)上傳至RIO Mesh相應(yīng)目錄，遠(yuǎn)端用戶不需要安裝任何軟件，通過Web瀏覽器即可查看和管理遠(yuǎn)程系統(tǒng)的測試結(jié)果。如圖4所示，cRIO以1S/min的速率將18項能耗統(tǒng)計結(jié)果上傳至RIO-Mesh服務(wù)器，在Web瀏覽器中通過數(shù)據(jù)回放分析各項能耗的數(shù)值和變化趨勢。

　　結(jié)論

　　基于NI cRIO和WSN平臺，我們在已經(jīng)完工的交行館中構(gòu)建了分布式監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了展館的能耗分項監(jiān)測[5]。WSN節(jié)點采集數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)奖镜靥幚砥鰿ompactRIO中進(jìn)行確定性控制、數(shù)據(jù)記錄和分析。

　　cRIO內(nèi)嵌了性能強大的工業(yè)級實時控制器，并支持多種采集模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)電流和電壓的高速同步采集，還可以進(jìn)行電能質(zhì)量的分析，計算功率因數(shù)和諧波系數(shù)，并判斷電能的品質(zhì)。借助聚星的cRIO軟件開發(fā)者套件，節(jié)約了大量的軟件開發(fā)時間，2周即完成了整個系統(tǒng)的設(shè)計和實施。

　　此外，借助于不斷發(fā)展的通信技術(shù)，NI CompactRIO可以結(jié)合最新的3G技術(shù)，將數(shù)據(jù)集中上傳RIO-Mesh網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，此外也可以將處理結(jié)果發(fā)送回手機、互聯(lián)網(wǎng)、PDA中，供用戶實時查看。