用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统的制作方法

1.本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统。


背景技术：

2.当前，物联网和数据挖掘技术迅猛发展，如何运用物联网以及以数据驱动方式对卷烟制造行业的能耗进行综合、全面、完善的管控，是各个烟企为响应产业节能号召而亟需解决的关键问题之一。
3.尤其地，目前结合信息技术进行节能降耗管理的现有方案均为单一根据某特定条件下的节能降耗，各能耗数据采集点之间的数据相互独立，无法共享，难以实现统筹协作，形成了数据孤岛(也即是烟囱问题)，因而在真实场景中现有能耗数据处理模式无法适配烟企复杂多样的能耗数据处理。


技术实现要素：

4.鉴于上述，本发明旨在提供一种用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，从硬件角度满足卷烟制造行业对于能耗管理场景的特定需求。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，其中包括：
7.能耗数据处理服务器、现场数据交互服务器、对应现场设备的各底层配电装置、交换机以及若干个智能电表；
8.所述智能电表配置在所述底层配电装置中，并与三相供电线路连接；
9.所述能耗数据处理服务器通过所述交换机分别与所述现场数据交互服务器以及所述智能电表通信；
10.其中，所述智能电表用于对所述底层配电装置的供电回路进行用电数据测量以及开关状态监测，并输出与现场设备运行相关的电能参数；
11.所述现场数据交互服务器用于存储并提供制品产量信息、设备运行状态信息以及车间产线环境信息；
12.所述能耗数据处理服务器被配置为根据所述电能参数、所述制品产量信息、所述设备运行状态信息以及所述车间产线环境信息进行多模态能耗数据分析。
13.在其中至少一种可能的实现方式中，所述现场设备预设为第一类设备以及第二类设备；
14.所述第一类设备使用的所述智能电表通过设备plc与所述交换机信号连接；所述第二类设备使用的所述智能电表通过网关与所述交换机信号连接。
15.在其中至少一种可能的实现方式中，所述第一类设备包括如下一种或多种：异味处理设备、滤尘除尘设备、加料加香设备、储丝设备；
16.所述第二类设备包括如下一种或多种：松散回潮设备、切丝烘丝设备、压梗切梗设
备。
17.在其中至少一种可能的实现方式中，所述智能电表具有以太网口以及总线接口；
18.所述智能电表通过所述总线接口与所述设备plc连接；所述智能电表通过所述以太网口与所述网关连接。
19.在其中至少一种可能的实现方式中，所述总线接口包括rs485口和/或rs232口。
20.在其中至少一种可能的实现方式中，所述底层配电装置包括车间配电柜以及高低压配电室。
21.在其中至少一种可能的实现方式中，所述智能电表包括：单路智能电表或多路智能电表。
22.在其中至少一种可能的实现方式中，电能参数包括如下一种或多种：单相瞬时有功功率、无功功率以及功率因素。
23.在其中至少一种可能的实现方式中，所述多模态能耗数据分析包括：
24.对同一生产线的不同牌号产品的产量、能耗、公斤能耗进行对比，并对产品进行成本核算；和/或
25.对同一牌号产品在不同生产线下的批次平均能耗进行对比，并对产品进行成本评估和生产布置；和/或
26.对不同的峰平谷时段的产线用电进行统计分析；和/或
27.对车间不同区域在不同的季节环境下的产量、能耗进行关联分析；和/或
28.对现场设备在不同生产阶段的能耗进行监测、统计，并对现场设备的状态进行评估。
29.在其中至少一种可能的实现方式中，所述处理系统还包括通过所述交换机与所述能耗数据处理服务器电信号连接的报警装置；
30.所述能耗数据处理服务器还用于配合设定的预警及报警机制，触发报警装置输出预警或报警信息并记录警报处理响应状况，同时对瞬时异常数据进行过滤并定向推送能耗最优生产模式。
31.本发明的主要设计构思在于，利用能耗数据处理服务器、现场数据交互服务器、对应现场设备的各底层配电装置、交换机以及若干个智能电表构建多维电能使用数据智能分析硬件架构，其中，智能电表配置在底层配电装置中并与三相供电线路连接，用于对生产现场供电回路进行用电数据测量及开关状态监测，并输出电能参数；现场数据交互服务器用于存储并提供制品产量信息、设备运行状态信息及车间产线环境信息，能耗数据处理服务器通过交换机分别与现场数据交互服务器及智能电表通信，用于根据电能参数、制品产量信息、设备运行状态信息及车间产线环境信息进行多模态能耗数据分析。本发明确保各数据源信息共享，解决了多模数据之间的烟囱问题，从而实现基于多模数据进行能耗优化，进而可使卷烟、烟草产线合理降低能耗、显著提升经济效益。
附图说明
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
33.图1为本发明实施例提供的用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统的
示意图。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
35.本发明提出了一种用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括：能耗数据处理服务器1、现场数据交互服务器2、对应现场设备的各底层配电装置3、交换机4以及若干个智能电表5。
36.所述智能电表5配置在所述底层配电装置3中，并与三相供电线路连接，在实际操作中，可以将智能电表安设在车间配电柜以及高低压配电室，并通过互感器与三相回路连接。还可以补充说明的是，结合实际所需，所述智能电表可采用单路智能电表或多路智能电表，其中优选为多路智能电表，其可以实现单个配电柜12路三相供电回路的用电数据收集。
37.所述能耗数据处理服务器1通过所述交换机4分别与所述现场数据交互服务器2以及所述智能电表5通信；其中，所述智能电表5用于对所述底层配电装置3的供电回路进行用电数据测量以及开关状态监测，并输出与现场设备运行相关的电能参数，例如但不限于如下一种或多种：单相瞬时有功功率、无功功率以及功率因素。
38.所述现场数据交互服务器2用于存储并提供制品产量信息、设备运行状态信息以及车间产线环境信息；在实际操作中，可以通过i/o服务器实现对生产现场数据的采集、存储、访问。
39.举例来说，制品产量信息会集成在i/o服务器的oracle zzzs数据库中，通过轮询的方式定时访问表t_outputinfo和t_workordertime可以完成对制品产量信息集成；松散回潮、加料机、加香机、烘丝机等生产设备的运行状态信息会集成在i/o服务器的wonderware insql数据库中，通过轮询的方式定时访问表t_tag_live可以实现对不同工艺生产阶段所用现场设备的状态(诸如预热、生产、冷却等)信息收集；车间产线环境参数(例如温湿度)会集成在i/o服务器的wonderware insql数据库中，通过轮询的方式定时访问表t_tag_live可以实现对环境参数数据采集。
40.接续前文，所述能耗数据处理服务器1被配置为根据所述电能参数、所述制品产量信息、所述设备运行状态信息以及所述车间产线环境信息进行多模态能耗数据分析。具体来说，可以对同一生产线的不同牌号制品的产量、能耗、公斤能耗进行对比，并对产品进行成本核算；和/或对同一牌号在不同生产线下的批次平均能耗进行对比，并对同一产品不同产线进行成本评估和生产布置；和/或对每天中不同峰平谷属性时段的用电进行统计分析，在实际操作中可以包括单生产线峰平谷日趋势、同机型设备峰平谷用电对比、同生产线不同机型峰平谷用电对比等功能，通过峰平谷用电监测，可实现精准成本核算，以助于生产时间的合理布置；和/或，考虑到车间温湿度环境对制丝生产过程中烟丝质量有较大的影响，通常不同工序区域温湿度需保持在合理的工艺要求范围内，并且车间内外温湿度差对能耗的影响较大，尤其是冬夏季能耗的消耗最为明显，因而可以通过对车间不同区域产线温湿度与公斤能耗进行关联统计分析，得出季节环境对能耗的影响；和/或对设备每日在不同生产阶段的能耗进行统计，以薄板烘丝机为例，其生产阶段包括预热、待机、运行、冷却、保养
等运行状态，将能耗与设备在生产时的运行过程关联起来，可以实现设备用电监测的精细化，从而针对性地对各生产阶段进行用电管控和操作规范的制定。
41.此外，所述能耗数据处理服务器1具体可由相应的软件配置为对电能数据进行数据规整、数据运算、瞬时异常数据过滤，并将生产环节主机设备及辅助设备的能耗数据，分班组、分线段、分设备、分产品进行按需统计，并可以按照既定的时间节点对各个环节及总能耗进行分析。
42.除了上述作用外，所述能耗数据处理服务器1还可以拓展用于下述方面：单位能耗数据分析处理、用电监测、供电质量分析、设备启停统计、设备运行效率分析、基于能耗数据的设备状态监测、环境参数与产线能耗关联分析等多方向多维度的信息处理，进一步地，还可以将前述数据融入设备生产数据集中监控及处理大系统中，并实现设备状态管理、三级能耗数据统计分析、与mes系统信息融合处理、分析数据无线智能推送等功能，并将各种分析结果分类存储，实现智能查询及报表功能。对此，本发明不作赘述和限定，本发明的侧重点是提供一套基于硬件结构的系统框架。
43.结合图1所示，在本发明的一些实施例中，所述现场设备可预设为第一类设备以及第二类设备；其中，所述第一类设备使用的所述智能电表5通过设备plc 31与所述交换机4信号连接；所述第二类设备使用的所述智能电表5通过网关32与所述交换机4信号连接。这里所述的第一类设备举例如下：异味处理设备、滤尘除尘设备、加料加香设备、储丝设备；所述的第二类设备举例如下：松散回潮设备、切丝烘丝设备、压梗切梗设备。
44.基于此实施例，可以理解地，所述智能电表5可具有以太网口以及总线接口，针对不同的现场总线协议，如modbus、profibus，所述总线接口可以但不限于包括rs485口和/或rs232口。因而相应地，所述智能电表5通过所述总线接口与所述设备plc 31连接，通过所述以太网口与所述网关32连接。并且，所述设备plc 31、所述网关32、所述交换机4之间均为以太网络连接，这里还可以进一步说明的是，本发明不限定以太网络连接的形式，基于所需可以是有线连接，也可以是无线连接。
45.最后还可以指出的是，本发明提供的处理系统硬件架构中还可以包括通过所述交换机与所述能耗数据处理服务器1电信号连接的报警装置，由此，在某些较佳的实施例中，所述能耗数据处理服务器1还用于配合预先设定的预警及报警机制，触发报警装置输出预警或报警信息并记录警报处理响应状况，同时可以但不限于对瞬时异常数据进行过滤并定向推送能耗最优生产模式。
46.综上所述，本发明的主要设计构思在于，利用能耗数据处理服务器、现场数据交互服务器、对应现场设备的各底层配电装置、交换机以及若干个智能电表构建多维电能使用数据智能分析硬件架构，其中，智能电表配置在底层配电装置中并与三相供电线路连接，用于对生产现场供电回路进行用电数据测量及开关状态监测，并输出电能参数；现场数据交互服务器用于存储并提供制品产量信息、设备运行状态信息及车间产线环境信息，能耗数据处理服务器通过交换机分别与现场数据交互服务器及智能电表通信，用于根据电能参数、制品产量信息、设备运行状态信息及车间产线环境信息进行多模态能耗数据分析。本发明确保各数据源信息共享，解决了多模数据之间的烟囱问题，从而实现基于多模数据进行能耗优化，进而可使卷烟、烟草产线合理降低能耗、显著提升经济效益。
47.本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
48.以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，其特征在于，包括：能耗数据处理服务器、现场数据交互服务器、对应现场设备的各底层配电装置、交换机以及若干个智能电表；所述智能电表配置在所述底层配电装置中，并与三相供电线路连接；所述能耗数据处理服务器通过所述交换机分别与所述现场数据交互服务器以及所述智能电表通信；其中，所述智能电表用于对所述底层配电装置的供电回路进行用电数据测量以及开关状态监测，并输出与现场设备运行相关的电能参数；所述现场数据交互服务器用于存储并提供制品产量信息、设备运行状态信息以及车间产线环境信息；所述能耗数据处理服务器被配置为根据所述电能参数、所述制品产量信息、所述设备运行状态信息以及所述车间产线环境信息进行多模态能耗数据分析。2.根据权利要求1所述的用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，其特征在于，所述现场设备预设为第一类设备以及第二类设备；所述第一类设备使用的所述智能电表通过设备plc与所述交换机信号连接；所述第二类设备使用的所述智能电表通过网关与所述交换机信号连接。3.根据权利要求2所述的用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，其特征在于，所述第一类设备包括如下一种或多种：异味处理设备、滤尘除尘设备、加料加香设备、储丝设备；所述第二类设备包括如下一种或多种：松散回潮设备、切丝烘丝设备、压梗切梗设备。4.根据权利要求2所述的用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，其特征在于，所述智能电表具有以太网口以及总线接口；所述智能电表通过所述总线接口与所述设备plc连接；所述智能电表通过所述以太网口与所述网关连接。5.根据权利要求4所述的用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，其特征在于，所述总线接口包括rs485口和/或rs232口。6.根据权利要求1所述的用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，其特征在于，所述底层配电装置包括车间配电柜以及高低压配电室。7.根据权利要求1所述的用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，其特征在于，所述智能电表包括：单路智能电表或多路智能电表。8.根据权利要求1所述的用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，其特征在于，电能参数包括如下一种或多种：单相瞬时有功功率、无功功率以及功率因素。9.根据权利要求1所述的用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，其特征在于，所述多模态能耗数据分析包括：对同一生产线的不同牌号产品的产量、能耗、公斤能耗进行对比，并对产品进行成本核算；和/或对同一牌号产品在不同生产线下的批次平均能耗进行对比，并对产品进行成本评估和生产布置；和/或对不同的峰平谷时段的产线用电进行统计分析；和/或
对车间不同区域在不同的季节环境下的产量、能耗进行关联分析；和/或对现场设备在不同生产阶段的能耗进行监测、统计，并对现场设备的状态进行评估。10.根据权利要求1～9任一项所述的用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括通过所述交换机与所述能耗数据处理服务器电信号连接的报警装置；所述能耗数据处理服务器还用于配合设定的预警及报警机制，触发报警装置输出预警或报警信息并记录警报处理响应状况，同时对瞬时异常数据进行过滤并定向推送能耗最优生产模式。

技术总结
本发明公开了一种用于卷烟制造设备的多模态能耗数据采集处理系统，利用能耗数据处理服务器、现场数据交互服务器、对应现场设备的各底层配电装置、交换机及智能电表构建多维电能使用数据智能分析硬件架构，其中，智能电表与配电三相供电线路连接，用于进行用电数据测量及开关状态监测并输出电能参数；现场数据交互服务器用于存储并提供多模态生产数据；能耗数据处理服务器通过交换机分别与现场数据交互服务器及智能电表通信，用于根据电能参数及多模态数据进行能耗分析。本发明确保各数据源信息共享，解决了多模数据之间的烟囱问题，从而实现基于多模数据进行能耗优化，进而可使卷烟、烟草产线合理降低能耗、显著提升经济效益。显著提升经济效益。显著提升经济效益。


技术研发人员：李秀芳 郑智毅 许佩 王建伟 赵春元 李明伟 米存军 范伟 杨意 周亚丽 董影影 樊书敏 宋婷婷 梁丹 步文泽
受保护的技术使用者：河南中烟工业有限责任公司
技术研发日：2021.12.18
技术公布日：2022/3/8