2024·节能降碳宣传周--天津节能降碳先进技术网络展播

5月13日-19日为2024年全国节能宣传周，天津市科技局定于局官网和微信公众号组织“2024·节能宣传周--天津节能降碳先进技术网络展播”活动，宣传我市节能降碳科技成果，

今天展播的技术名称：

一种能耗在线监测用一体化数据采集终端

赫斯辛克（天津）智能自动化技术有限公司成立于2016年10月，主要从事自动化设备、能源监测设备、节能环保设备、计算机软硬件技术、机电工程、安防工程等业务。目前公司业务主要涉及自动化仪器仪表定制开发和能耗在线监测系统建设两大部分。其中自动化仪器仪表定制开发部分，以食品级仪器仪表和矿用仪器仪表为主，例如：矿用流量传感器、压力开关、压力传感器、温度传感器、食品级热电阻、无线装置、流量控制仪、温度器等；能耗在线监测系统建设部分，是以重点用能企业能耗在线监测系统建设为基础，同时进行自主研发智能数据采集器及物联网数据采集平台，将自主研发的软件和硬件推广到在系统建设中，为自主研发产品的应用提供了更多的实例，截止到2023年底，已完成天津市重点用能企业能耗在线监测系统建设近50余家。公司已取得了近30项专利且已成功转化，2021年赫斯辛克被认定为国家级高新技术企业，入选2023年服贸会数据孪生优秀案例。

1.技术简介

技术领域为绿色低碳技术。能耗监测系统以物联网、云计算等先进技术为支撑，实现对重点用能单位能源消费情况的实时监测，提高能源数据的准确性、及时性，实现部门信息共享，为政府部门强化能源管理，企业节能降本增效，社会公众加强节能意识提供基础支撑。目前已取得2项实用新型专利，1项软件著作权。

1.1 技术原理及工艺流程

本产品包括中央处理器，中央处理器连接通信芯片，用于获取接口数据；中央处理器上连接有红外信号调制芯片，红外信号调制芯片获取红外数据后发送至红外信号调制芯片；加密芯片连接于中央处理器，用于将中央处理器的接收数据加密，获取加密数据，其中，接收数据包括接口数据以及红外数据；中央处理器连接有通讯芯片，通讯芯片将加密数据发送至接收端。产品工艺流程如图1所示。

图1能耗在线监测用一体化数据采集终端工艺流程

通过使用通信芯片485将电表、燃气表、蒸汽表等的工业数据终端的数据进行采集，485电平转换芯片，实现CPU的TTL电平与RS485电平的转换，用于设备与外部485设备的数据交换。将对外接口对接到数据终端上获取数据表的数据，通过红外信号调制芯片获取具备红外通讯窗口的数据表上的红外数据。在获取接口数据和红外数据后，通过加密芯片LKT4305-GM将数据加密然后传递到通讯模块，通过通信模块将加密数据传输到接收端，并且上传云端。高性能高安全性的国密算法加密产品，持SM1,SM2,SM3,SM4,SM7等超高安全等级加密算法，用于用户数据的加解密，保证系统的安全性。

电表采集对准具有红外接口的电表（电表规约DL/T6451997、2007）即可读取数据，自动识别电表表号；通讯符合标准的MODBUS通讯规约的燃气表、蒸汽表、压力温度表均可使用本实用新型进行数据采集。第一次工作先发送命令读取电表的表号，以后根据设定的采集周期到设定时间后发送命令读取电表的相关参数，读取后通过物联网模块把数据发送到云平台并通过基站进行校时。

红外信号调制芯片连接红外发射头与红外接收头，并通过红外发射头与红外接收头获取红外数据。红外信号调制芯片具有红外信号调制与解调的功能，将二进制数字信号调制成38KHz频率的脉冲序列，并驱动红外发射二极管以红外光脉冲的形式发送出去；收发器将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号,经过报文解析后，按照指定格式发送至通讯模块。目前的电表具备红外通讯窗口，本实用新型通过电表的红外通讯窗口获取数据，达到了方便检测的技术效果。

中央处理器连接有电源，电源包括电池以及外部电源。使用电池和外部电源两部分为采集终端供电，供电电压为3.3V，保证了采集终端工作的稳定性，并且使用电池可以使采集终端持续工作。

通信芯片为485电平转换芯片，将被采集设备的RS485的数据采集到本实用新型的采集终端，通讯模块为NB-IOT无线通信模组，通讯模块连接有电话卡卡槽。

2.1 技术成果适用性

（1）针对能源监测方向

工业领域：工业生产过程中，需要大量的电力、水力等资源，通过能耗监测系统对这些资源进行实时监测和分析，可以有效地管理和节约这些资源。

商业领域：商业场所如超市、商场等需要消耗大量的电力、水力等资源，通过能耗监测系统对这些资源进行实时监测和分析，可以有效地管理和节约这些资源。

公共领域：公共场所如学校、医院等也需要消耗大量的电力、水力等资源，通过能耗监测系统对这些资源进行实时监测和分析，可以有效地管理和节约这些资源。

（2）在智慧时代，计算力就是生产力，数据中心作为计算力的承载体,是支撑数字经济发展的核心基础设施。数字化转型已经成为许多行业的趋势，制造业也不例外。数字化转型赋能制造业的高质量发展成为了当今制造业转型升级的重要手段。我们的产品可以应用在数字化转型需求的所有企业，还包括智慧园区、智慧城市等领域。

2.2技术创新性及先进性

本产品省去了能耗在线监测数据采集部分的部件，大大减少了现场施工和后期的设备维护成本，可减少项目总费用近一半，本产品的批量使用必将带动能耗在线监测行业的发展，能源在线监测的发展必将加快碳排放监测的快速推进，助力双碳目标的实现。

在线监测这一设想由来已久。早在1951年，美国西屋公司的约翰逊针对运行中发电机因槽放电的加剧导致电机失效，提出并研究了在运行条件下监测槽放电的装置。局部放电的在线监测难度较大，数十年来，它的发展一直受到限制。传感器技术、信号处理技术、电子和光电技术、计算机技术的发展，提高了局部放电在线监测的灵敏度和抗干扰水平。近20 年来,由于压电元件灵敏度的提高和低噪声集成放大器的应用，大大提高了超声传感器的信噪比和监测灵敏度，使其得以广泛用于局部放电的在线监测。20 世纪80 年代以来，我国的在线监测技术也得到了迅速发展，相继研制了不同类型的监测装置。

随着人工智能和大数据技术的不断发展，能耗在线监测系统将会越来越成熟和普及。

目前，能源在线监测达到了1、智能分析、智能诊断，实时节能优化，2、支持多类型能源介质，全局系统监测，3、快速部署，实现厂区、跨地域的能源综合管控，4、按需选配，支持定制和平台对接，技术已经非常成熟。

未来，我们可以预见到它将会在更广泛的领域得到应用，例如城市能源管理、家庭节能等等。相信在不久的将来，我们的生活将会因为这一系统变得更加环保、高效和智能。

2.3 节能减碳或污染防治效果

企业耗能数据是作为企业进一步节能减碳的数据基础，将企业的用能数据通过本技术成果进行采集，通过对现场仪表（电表、燃气表、蒸汽表、水表等）数据的采集，将数据对接传入至能耗在线监测系统或企业内部数据管理平台中，实现企业内部对耗能数据的实时跟踪及分析，进一步分析出高耗能产线，从而以耗能数据作为依据，进行针对性的设备改造或技术革新，优化产业设备，最终达到节能减碳的效果。

本产品批量使用必将带动能耗在线监测行业的发展，能源在线监测的发展必将加快碳排放监测的快速推进，助力双碳目标的实现。

3. 技术示范情况

该产品已应用到重点用能企业，涉及汽车制造、电力、钢铁、石油、化工、有色金属等行业；已服务的重点用能企业有：中芯国际集成电路制造（天津）有限公司、天津中玻北方新材料有限责任公司、中粮佳悦（天津）有限公司、天津敏信机械有限公司等；在数据采集上，已实现对电、燃气、蒸汽、水能源消耗采集。实现精准对接，实时数据上传。

案例：企业用能数据接入用户指定平台建设

（1）案例概况

用户名称：天津敏信机械有限公司；

项目内容：安装11块采集器（蒸汽、水、燃气）并将数据对接至指定平台；

项目建设时间：2023年4月-5月。

（2）主要参数

产品采用一体化设计，体积小；

可采集多种能源计量表具：电、燃气、蒸汽、水；

采集接口多样：红外通讯和RS485通讯；

数据传输安全可靠：内嵌高性能高安全性的国密算法加密芯片，支持SM1、SM2、SM3、SM4、SM7等超高安全等级加密算法；

精准性：通过对采集到的数据进行分析和处理，能够得出更加准确的能源使用情况，为能源管理提供更加精准的数据支持；

安装简单，免布线：红外采集用3M双面胶直接与控制箱玻璃门粘接、电池供电、无线数据传输，不用现场布线施工；

后期维护简单方便：高性能锂电池可保证至少一年使用，期间免维护；

环保节能：通过合理利用能源，避免浪费，达到环保节能的目的。

（3）应用效果

本产品省去了能耗在线监测数据采集部分的部件，大大减少了现场施工和后期的设备维护成本，可减少项目总费用近一半，本产品的批量使用必将带动能耗在线监测行业的发展，能源在线监测的发展必将加快碳排放监测的快速推进，助力双碳目标的实现。

（4）投资和运行成本如表1所示。

表1 投资和运行成本

天津市科技局

2024年5月17日

（联系人：社农处樊少杰022-58832812