多傳感器信息系統在能源計量管網(wǎng)中的應用

一、 背景

近幾年我國經(jīng)濟快速增長(cháng)，各項建設取得巨大成就，但也付出了很大的資源和環(huán)境代價(jià)，經(jīng)濟發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳。因此從源頭預防污染,有效減少資源消耗, 實(shí)施節能減排的意義重大。

“能源是國策、計量是基礎”，節能減排和可持續發(fā)展，首先要以計量技術(shù)為基礎，采用智能化并具有物聯(lián)網(wǎng)功能的能源計量器具，并借助現代工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、計算機信息技術(shù)、通信技術(shù)等高科技手段，建立能源計量傳感網(wǎng)絡(luò )及數據管理平臺，進(jìn)行能源計量活動(dòng)，增強能源計量監督管理、提升能效及能源管理水平，從而實(shí)現信息化、智能化、數字化節能減排目標。

二、概述

節能減排以能源計量技術(shù)為基礎，作為分支計量學(xué)科的能源計量是技術(shù)與管理結合體的、復雜的、邊沿性的重要社會(huì )活動(dòng)。以量、質(zhì)、損、殘、存等的能源計量系統是能源量及使用程度的計量系統。

（1）多傳感器的能源計量信息場(chǎng)：

能源計量信息既是根據測量對象的用能屬性來(lái)分類(lèi)的信息，又是復雜的多輸入多維的信息；涉及了幾何量、電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科的電學(xué)量、力學(xué)量、熱工量、光學(xué)量、化學(xué)量等參量，由這些專(zhuān)業(yè)參量同歸到能源計量的理論及工程應用，形成了特定的信息內容及形式，具有確定和不確定、過(guò)程各異、同步和非同步、同類(lèi)和異類(lèi)的復雜信息場(chǎng)的特點(diǎn)，這不是其他計量學(xué)科所能代替的。這樣的不確定信息需要用特定的定義及處理（算法）解決。舉例圖示：

實(shí)現可測量的途徑：

　　明確原始信息源元素，形成基于能流的數字信息鏈；
　　量值轉換、傳遞的融合預處理算法集成；
　　建立融合的數學(xué)模型，實(shí)現互補、綜合的信息提煉、再生；

（2）計量管理單元

能源計量脫離不了能源管網(wǎng)的基礎建設，探討計量管理單元的最小單元的形態(tài)及特征，有助于推廣經(jīng)濟、適用、可靠的系統產(chǎn)品。

根據能源計量理論及任務(wù)，最小單元應該是以用能屬性劃分、多專(zhuān)業(yè)參量有機結合的、具有一種融合數學(xué)模型的單元。

用能單位的全過(guò)程及工藝多數是非常復雜的，如何保證連續的能流環(huán)節的能源計量不出現“偽信息”是個(gè)艱難的研究課題。計量過(guò)程表具的簡(jiǎn)單組合解決不了全過(guò)程的量化跟蹤的可信度低的問(wèn)題。所以采用自適應、自學(xué)習的智能技術(shù)的計量管理單元及單元間組網(wǎng)才能使全過(guò)程量化跟蹤“可控制“成為可能。如圖所示：

（3）能源基礎數據：

能源計量以能量守恒定律及熵增原理來(lái)考核用能設備、用能系統的用能狀況，能源基礎數據管理要為決策系統服務(wù)。在這樣的多專(zhuān)業(yè)參量的信息系統中基礎數據的管理首先要解決能源數據的關(guān)聯(lián)及融合問(wèn)題。關(guān)聯(lián)處理快速、可靠、低錯誤率，建立基于各層次的融合數學(xué)模型、統計方法、動(dòng)態(tài)特性描述的統一信息融合框架和結構，是能源基礎數據管理的關(guān)鍵技術(shù)。融合技術(shù)在分層數據管理上的實(shí)現才能將能源基礎數據有機結合、相互滲透、相互關(guān)聯(lián)地管理，才能給決策者管理帶來(lái)實(shí)用價(jià)值。