工業(yè)計量點無線監(jiān)測系統(tǒng)

摘要：工業(yè)企業(yè)是我國能源消耗大戶。為了加強工業(yè)企業(yè)的能源計量管理，保障工業(yè)企業(yè)節(jié)能降耗的基礎(chǔ)工作，文章在分析了現(xiàn)有工業(yè)計量體系所存在的技術(shù)難點的基礎(chǔ)上，提出將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于能源計量管理的實現(xiàn)方法，同時介紹了工業(yè)計量點無線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成和優(yōu)點。
關(guān)鍵詞：能源計量；無線檢測；傳感器網(wǎng)絡(luò)；節(jié)能降耗；

0 引言
隨著我國經(jīng)濟的快速增長，對能源的需求持續(xù)快速增加，我國已經(jīng)成為當今世界第二大能源消費國，但是，我國人均能源資源占有量遠低于世界平均水平，經(jīng)濟發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳，面臨著能源安全和環(huán)境保護的雙重壓力，節(jié)約能源和資源的戰(zhàn)略地位極其突出。加強能源管理，提高能源利用效率，是緩解當前經(jīng)濟社會發(fā)展面臨的能源約束矛盾、建設(shè)節(jié)約型社會、實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的根本保障。
工業(yè)企業(yè)是我國的能源消費大戶，能源消耗量占全社會能源消耗總量的70％。企業(yè)的高耗能問題已經(jīng)變成制約工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，工業(yè)企業(yè)節(jié)能降耗成為工業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基本障礙。“十二五”期間，國家進一步開展能源消費總量控制，其中工業(yè)節(jié)能目標確定為21％。要實現(xiàn)這一目標，每個企業(yè)都要把節(jié)能降耗作為一個重點工作來抓，而加強能源計量管理是企業(yè)節(jié)能降耗的基礎(chǔ)和保障。
能源計量是指在能源流程中，對各環(huán)節(jié)的數(shù)量、質(zhì)量、性能參數(shù)和相關(guān)特征參數(shù)等進行檢測、度量和計算，以達到提高能源利用效率、節(jié)約能源的目的。工業(yè)企業(yè)管理要緊緊抓住“高耗能”這一特點，強化內(nèi)部管理，完善能源計量管理體系，推廣新的計量管理技術(shù)，采用網(wǎng)絡(luò)化、信息化的現(xiàn)代手段來完成節(jié)能減耗和技術(shù)改進。

1 建立工業(yè)計量體系所存在的技術(shù)難點
工業(yè)現(xiàn)場能源計量監(jiān)測點(水、電、風(fēng)、氣等)的分布通常比較分散，在生產(chǎn)廠區(qū)內(nèi)外即有架空又有地下，有些則屬于新增加的監(jiān)測點位，沒有預(yù)留信號傳輸電纜。如果使用有線方式，需要鋪設(shè)大量的電纜、網(wǎng)線、光纖以構(gòu)成傳輸網(wǎng)絡(luò)，其設(shè)備建設(shè)和維護成本很高。對于某些環(huán)境苛刻的場合，還會限制布線和供電，往往難于監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且還會給日后的維護帶來不便，如遇檢修或其它原因損壞電纜，恢復(fù)起來極為困難。
GPRS無線傳輸技術(shù)可被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、設(shè)備監(jiān)測等場合，而且實施簡單、通訊可靠，但使用費高不經(jīng)濟，通常一個通訊點每年的費用為上千元，計量點愈多費用愈高，不宜用于大規(guī)模數(shù)據(jù)采集。
以上幾種因素都在不同程度上制約了能源計量管理體系的建立，因此，要想建立一個既能快捷實施，又通訊可靠、費用經(jīng)濟合理的完整能源計量管理體系，就必須尋求一種新的技術(shù)。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)計量領(lǐng)域中的應(yīng)用
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)技術(shù)是目前世界上新的低功耗、自組織、短距離無線傳輸技術(shù)，它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)處理技術(shù)和通信技術(shù)，可實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可通過無線方式被發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被認為是繼因特網(wǎng)之后，可對21世紀人類生活方式產(chǎn)生重大影響的IT熱點技術(shù)。1999年和2003年，美國《商業(yè)周刊》和《MIT技術(shù)評論》在預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展的報告中，分別將其列為21世紀最具影響的21項技術(shù)和改變世界的10大新技術(shù)之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最初是由美國軍方提出，在戰(zhàn)場監(jiān)控等軍事領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。在民用領(lǐng)域中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)同樣有著廣泛的應(yīng)用前景，特別是在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、先進制造、醫(yī)療健康、緊急事件響應(yīng)、建筑物安全監(jiān)控、精細農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。國內(nèi)WSN技術(shù)的發(fā)展較晚，但是通過數(shù)年的努力，該技術(shù)已經(jīng)走出院校，走出實驗室。在很多領(lǐng)域，WSN技術(shù)都已凸顯出其先進性，并在環(huán)境監(jiān)測、樓宇智能化、智能城市等應(yīng)用中得到普遍認可。
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集方法具有低成本，高可擴展性、高可靠性等特點。將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)計量場合，能夠有效解決傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)安裝、維護成本高，供電、布線受限等問題，比較適用于多節(jié)點、大范圍、環(huán)境苛刻等工業(yè)場合的監(jiān)測任務(wù)。