一、 能源數據采集系統的現狀與需求 1、能源數據采集的意義 能源是關系國計民生的重要資源。對于大、中型生產企業來說，為了更佳的資源調配、組織生產、部門結算、成本核算，需要建立一套有效的自動化能源數據采集系統，對能源供應進行監測，以便企業實時掌握能源狀況，為實現能源自動化調控扎下堅實的數據基礎，同時方便企業的計量和成本核算工作。 2、有關能源數據 企業生產需要的能源主要有：電力、水、煤氣、煤等能源，能源主要供給企業生產、職工生活的需要。因此，能源數據實際上就是能源供給數據，而能源供給數據主要有三種形態：能源供給狀態數據、能源供給整點數據、能源供給累加數據。 3、企業現狀 各大、中型生產企業已經認識到數據數據對于企業管理的重要性，并采用各種儀器、儀表對能源數據進行采集，并派專人對儀器、儀表、與采集的數據進行現場維護、抄取，并逐級統計、上報，建立數據庫對數據進行管理。這樣的缺點是手工操作效率低，不能滿足大范圍的數據采集需要。 也有部分體認比較高的企業，開始建立以實時數據庫(Real-time Database)為核心的自動數據獲取系統，實現了能源數據的自動采集、自動上報，降低了系統對人的依賴，提高了時效性和準確度，并開始建立軟件系統，對采集到的數據，用于計量和財務結算。這種系統的架構如下圖一所示：

圖一、目前存在的企業能源數據采集系統 這種現存構架的數據采集流程如下： 1. 在下位機(PC / IPC)執行軟件，讀取來自儀器/儀表的數據，寫入現場端的實時數據庫。 2. 在上位機執行軟件，透過網絡定時輪詢(Polling)現場端的實時數據庫，并存入中心端的大型實時數據庫。(瓶頸所在) 3. 在上位機執行軟件，定時輪詢(Polling)中心端的大型實時數據庫，并存入中心端的關系型數據庫。(瓶頸所在) 4. 在應用端執行Client/Server或Browser/Server軟件，透過網絡對中心端的關系型數據庫進行數據存取與應用。 不管是在上位機與下位機的實時數據庫間(2.)、中心端關系型數據庫與實時數據庫間(3.)，甚至是應用程序與中心端關系型數據庫之間(4.)，都是透過請求/響應(Request/Reply)的信息查詢模式在進行數據交換，所以透過網絡運作的整體系統效能，很容易陷入低落的狀態。 二、 以iPush? Family為核心的新一代能源數據采集系統 艾揚能源數據采集系統是一套基于iPush? Family軟件平臺與工控機WinCon的主動信息交換、分檢服務系統，透過出版/訂閱(Publish/Subscribe)訊息傳送方式，提供主動式的數據分發服務，這樣企業各應用程序得到的，都是各自訂閱的關鍵數據，可大幅度提高數據處理的效率。 艾揚能源數據采集系統的硬件、軟件架構如圖二所示：

圖二、艾揚能源數據采集系統架構 該系統由以下的核心構件組成： ? WinCon。內含iPush? Embedded，為連接儀器、儀表的硬件平臺，可直接讀取儀器、儀表的數字、模擬、或RS-485/232信號； ? iPush? Embedded。讓應用程序不必面對底層的TCP/IP網絡通訊，透過Internet、VPN、GPRS、CDMA、Wireless LAN等各種IP網絡，保證和iPush? Server之間的數據交換。iPush? Embedded會將IO Module Framework采集到的數據，轉換成主題訊息(Subject Message)，主動傳送到中心端的iPush? Server，取代傳統的數據庫輪循，保證數據的實時傳遞； ? iPush? Server。整個體系的數據交換服務中心，主要運算資源用在接收、推播、與主題過濾上。應用程序只需要向iPush? Server訂閱相關的主題，當該主題有數據存在時，iPush? Server會將數據主動推播(Push)給應用程序，而應用程序只會得到訂閱的關鍵數據，這樣將可提升企業的信息管理效率； ? 應用端。不管是Client/Server，還是Browser/Server(Web-based)架構，各應用端程序都可透過叫用iPush? API函式庫，實現和iPush? Server的連接、主題訂閱、數據接收、數據發送。iPush? API提供了廣泛的環境支持，包括ActiveX for Win32、ActiveX for WinCE、.NET Framework、.NET Compact Framework、JAVA、Linux等，可實現跨平臺、跨設備的實時數據交換。 再整理此系統的數據采集流程如下： 1. 執行于下位機(WinCon)的iPush? Embedded，內含有IO Module Framework，會自動讀取來自儀器/儀表的數據，轉化為特定的主題(Subject)信道，透過網絡，直接上傳給中心端的iPush? Server。 2. 在應用端執行Client/Server或Browser/Server軟件，對中心端iPush? Server進行數據主題的訂閱。 3. 中心端iPush? Server在收到來自現場端iPush? Embedded上傳的數據后，會立即主動推播給已訂閱該數據主題的應用端軟件接收、處理。 注1： 若有必要，可以在下位機寫程序，透過iPush? Embedded進行數據本地儲存。 注2： 若有必要，可以在中心端寫程序，向iPush? Server訂閱要儲存的數據主題，然后存入關系型數據庫， 以便應用端進行歷史查詢。 相較于大量倚賴數據庫來進行數據交換的請求/響應輪詢模式，不僅節省無謂的運算資源、網絡頻寬浪費，更能夠大幅提升系統的實時性，尤其是在采集點數量大的情況下，新、舊系統架構的效能差異，高下立見。 三、 成功案例 ─ 濟南鋼鐵集團總公司 以iPush? Family為核心的艾揚能源數據采集系統，目前已經部署在濟南鋼鐵集團總公司，成為該公司計質量管理信息系統的能源數據中心，為能源供應監測、能源供應結算、能源成本核算服務，為濟南鋼鐵科學能源調度中心打下良好的基礎。 舉例而言，案例中對不同等級的降壓電能表，進行如下的電能數據采集： ? 當前電能量 ? 當前正向有功電量：峰量、平量、谷量、總量 ? 當前正向無功電量：總量 ? 當前反向有功電量：峰量、平量、谷量、總量 ? 當前反向無功電量：總量 ? 當前電能參數 ? 當前正向有功功率總最大需量 ? 當前反向有功功率總最大需量 ? 當前正向無功功率總最大需量 ? 當前反向無功功率總最大需量 ? A、B、C各相電壓 ? A、B、C各相電流 ? 總有功功率及各相有功功率 ? 總無功功率及各相無功功率 ? 總功率因子及各相功率因子 ? 故障信息 ? 斷相記錄 ? 失壓記錄 除繼續為能源調度服務外，下一步，濟南鋼鐵還計劃要將艾揚數據采集系統的應用，拓展連結到物流系統，將物流運作的相關數據，結合GIS、GPS、GPRS/CDMA無線網絡，一并整合納入到整個核算體系，成就國際級實時生產/運輸/商務管理一體化的典范。 四、 可引用本架構的相近領域 本文所闡述的信息系統，雖然是以能源數據采集為應用方向，但其實它的技術架構適用范圍具有普遍性(在IP網絡上進行數據傳遞)，而它要取代的舊有架構、解決的問題，也具有普遍性(使用數據庫來進行數據交換的信息系統)。 所以，可以參考引用艾揚能源數據采集系統的其它領域應用真的是太多了。我們僅在此列舉如下： ? 需要采集各式生產設備數據的制造應用，如鋼鐵、石化、采礦、能源、電子等行業。 ? 需要采集各式輸送設備數據的民生應用，如水、電、瓦斯、石油等行業。 ? 需要采集各式偵測儀器數據的公眾或學術應用，如氣象、水文、地震、土石流、空氣質量、各種災害防治等行業。 ? 需要采集各種移動對象數據的地理信息應用，如車隊、船舶、物流、公共運輸、交通控制等行業。 ? 需要采集各級營銷點銷售數據的流通應用，如連鎖便利商店、量販店、百貨、煙酒等行業。 本應用方案的完整說明，您可以自艾揚科技網站下載：http://www.icetech.com.tw。