多傳感器信息系統(tǒng)在能源計(jì)量管網(wǎng)中的應(yīng)用

一、 背景

近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，各項(xiàng)建設(shè)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(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳。因此從源頭預(yù)防污染,有效減少資源消耗, 實(shí)施節(jié)能減排的意義重大。

“能源是國(guó)策、計(jì)量是基礎(chǔ)”，節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展，首先要以計(jì)量技術(shù)為基礎(chǔ)，采用智能化并具有物聯(lián)網(wǎng)功能的能源計(jì)量器具，并借助現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)等高科技手段，建立能源計(jì)量傳感網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，進(jìn)行能源計(jì)量活動(dòng)，增強(qiáng)能源計(jì)量監(jiān)督管理、提升能效及能源管理水平，從而實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、數(shù)字化節(jié)能減排目標(biāo)。

二、概述

節(jié)能減排以能源計(jì)量技術(shù)為基礎(chǔ)，作為分支計(jì)量學(xué)科的能源計(jì)量是技術(shù)與管理結(jié)合體的、復(fù)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(jì)量系統(tǒng)是能源量及使用程度的計(jì)量系統(tǒng)。

（1）多傳感器的能源計(jì)量信息場(chǎng)：

能源計(jì)量信息既是根據(jù)測(cè)量對(duì)象的用能屬性來(lái)分類(lèi)的信息，又是復(fù)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(jì)量的理論及工程應(yīng)用，形成了特定的信息內(nèi)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(fù)雜信息場(chǎng)的特點(diǎn)，這不是其他計(jì)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(xiàn)可測(cè)量的途徑：

　　明確原始信息源元素，形成基于能流的數(shù)字信息鏈；
　　量值轉(zhuǎn)換、傳遞的融合預(yù)處理算法集成；
　　建立融合的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)、綜合的信息提煉、再生；

（2）計(jì)量管理單元

能源計(jì)量脫離不了能源管網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè)，探討計(jì)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(jì)、適用、可靠的系統(tǒng)產(chǎn)品。

根據(jù)能源計(jì)量理論及任務(wù)，最小單元應(yīng)該是以用能屬性劃分、多專(zhuān)業(yè)參量有機(jī)結(jié)合的、具有一種融合數(shù)學(xué)模型的單元。

用能單位的全過(guò)程及工藝多數(shù)是非常復(fù)雜的，如何保證連續(xù)的能流環(huán)節(jié)的能源計(jì)量不出現(xiàn)“偽信息”是個(gè)艱難的研究課題。計(jì)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(yīng)、自學(xué)習(xí)的智能技術(shù)的計(jì)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(chǔ)數(shù)據(jù)：

能源計(jì)量以能量守恒定律及熵增原理來(lái)考核用能設(shè)備、用能系統(tǒng)的用能狀況，能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理要為決策系統(tǒng)服務(wù)。在這樣的多專(zhuān)業(yè)參量的信息系統(tǒng)中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理首先要解決能源數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)及融合問(wèn)題。關(guān)聯(lián)處理快速、可靠、低錯(cuò)誤率，建立基于各層次的融合數(shù)學(xué)模型、統(tǒng)計(jì)方法、動(dòng)態(tài)特性描述的統(tǒng)一信息融合框架和結(jié)構(gòu)，是能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的關(guān)鍵技術(shù)。融合技術(shù)在分層數(shù)據(jù)管理上的實(shí)現(xiàn)才能將能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)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。