一种工地现场的施工用电节能管理控制系统的制作方法

技术特征：
1.一种工地现场的施工用电节能管理控制系统，其特征在于，包括相互连接的用电管理模块和系统单元，用电管理模块包括采集单元、控制单元、传输单元，采集单元包括智能电表和电柜状态采集传感器，控制单元包括plc、模拟量采集模块、数字量采集模块、负载检测单元、以太网模块、扩展通讯模块，传输单元包括dtu和通讯电缆；系统单元综合处理采集单元采集到的数据，基于云端实现电能数据可视化展示、施工能耗管控、非施工时间现场设备管理、照明负荷调整、电气故障检修管理。2.根据权利要求1所述的工地现场的施工用电节能管理控制系统，其特征在于，所述电柜状态采集传感器用于采集配电柜状态参数数据，包括温度传感器、露点传感器、光照传感器、扬尘传感器、电流传感器，电柜状态采集传感器采集的数据以电流信号的形式输入至控制单元的模拟量采集模块中，经plc通过指令读出，并存储于plc内部专用寄存器中；智能电表用于采集配电柜下级线路中用电设备电力参数数据，智能电表检测的数据传递至控制单元中，并存储于plc内部专用寄存器中，用于供负载检测单元使用；plc内部预设有阈值参数，采集单元采集到的各参数数据超过相应的阈值范围时，plc输出控制指令至相应的末端设备。3.根据权利要求1所述的工地现场的施工用电节能管理控制系统，其特征在于，所述传输单元的核心处理器件为dtu，dtu通过rs485基于modbus协议与plc数据互通，将plc内部专用寄存器中的数据以modbus-rtu格式转换至json格式，供系统单元识别处理；dtu还与负载检测单元通过rs485通信，监测智能电表上传plc的数据，并将其存储至负载检测单元中进行负载识别处理，负载识别处理完成后，负载检测单元中的负载检测数据回传至dtu，dtu汇总负载检测数据、电柜状态采集传感器采集的配电柜状态参数数据、智能电表采集的用电设备电力参数数据后统一传递至系统单元。4.根据权利要求1所述的工地现场的施工用电节能管理控制系统，其特征在于，所述系统单元根据施工项目实际情况将施工项目划分为多个区域，每个区域内的二级配电柜处均布置一个用电管理模块，并编号；智能电表采集二级配电柜处使用中的用电设备电力参数数据，最终上传至云端后建立基本电力数据库，用于进行电力参数直观展示；系统单元通过对基本电力数据库中耗电量参数单独分析，以区域为单位，将区域中所有用电设备的耗电量求和，汇总形成区域耗电参数，将各区域耗电参数进行对比分析，形成并展示各区域用电趋势曲线图，提醒相关人员重点关注耗电量较高的区域；系统单元还根据基本电力数据库中的耗电量数据进行当日、当月的电量汇总统计，直接展示当日、当月环比用电趋势，为制定每个月的用电计划提供数据指导。5.根据权利要求1所述的工地现场的施工用电节能管理控制系统，其特征在于，所述系统单元根据施工现场常用设备的额定参数于云端建立设备空载和负载电流数据库，智能电表采集二级配电柜处使用中的用电设备电力参数数据后交由负载检测单元进行负载识别，判断接入设备的类型，系统单元接收负载检测数据并对应设备空载和负载电流数据库中的电流值，筛选出设备的工作电流，与空载和负载电流进行对比，判断设备工作状态为空载或负载，当设备为空载运行状态时，再次判断该状态持续时间是否超过预设值，若是则发出设备空闲关机提醒，否则继续通过智能电表进行实时监测，当设备为负载运行状态时，继续通过智能电表进行实时监测。6.根据权利要求1所述的工地现场的施工用电节能管理控制系统，其特征在于，所述系
统单元内输入有非施工时间区间，施工用电节能管理控制系统工作时，系统单元筛选非施工时间区间内传入的由智能电表采集的用电设备电力参数数据，以工作电流的大小作为判别标准，判断用电设备是否处于工作状态；若判断出用电设备处于工作状态，再次判断该工作状态持续时间是否超过预设值，若是则进行非施工时间关机提醒，否则继续通过智能电表进行实时监测，若判断出用电设备未处于工作状态则继续通过智能电表进行实时监测。7.根据权利要求1所述的工地现场的施工用电节能管理控制系统，其特征在于，施工用电节能管理控制系统运行后，所述系统单元建立故障信息数据库，用于储存用电管理模块控制单元计算分析出的故障预警详细信息，系统单元进行故障原因分析，识别故障具体类型，并根据每条故障信息的云端发送接口识别出发生故障的对应用电设备编号，定位故障发生的区域以及该区域处的二级配电箱；系统单元根据每台用电设备的历史故障记录形成单台用电设备故障清单，故障清单中记录有故障发生的频次及时间，结合每台用电设备的运行维护周期情况，确定用电设备的维护周期并派发工单至相应的维护人员。8.根据权利要求1所述的工地现场的施工用电节能管理控制系统，其特征在于，所述负载检测单元包括主控模块、蜂鸣器模块、电源模块、调试模块、交互模块、通信模块，通过收集已知的模型参数建立多维度模型，对工地现场设备负载进行识别，识别对象包括工程现场焊机类、卷扬机类、切割机类和大功率加热类设备四类；模型参数包括频率、相电压、线电压、相电流、中线电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功功率需量、无功功率需量、谐波畸变率、相角差、k个谐波含有率n、波峰系数、电话谐波波峰因数，其中，n表示次数，n为从0或从1开始的等差数列，公差为3，n小于等于30，k为等差数列的个数。9.根据权利要求8所述的工地现场的施工用电节能管理控制系统，其特征在于，所述负载检测单元对工地现场设备负载进行识别的过程如下：步骤1：将已知样本数据库a中的样本数据进行多元线性回归计算，获得超平面，其中，已知样本数据库a中包含已知的四类识别对象对应的（15 k）种模型参数数据，表示频率值，表示相电压，表示线电压，表示电话谐波波峰因数，表示超平面的截距，表示超平面的法向量，为转置符号；超平面将多维空间分为两个区域，分别是和，其中，表示大功率加热类设备区域，表示现场焊机类、卷扬机类、切割机类设备区域；步骤2：将已知样本数据库a中现场焊机类、卷扬机类、切割机类设备对应的进行多元线性回归计算，获得超平面，其中，表示超平面的截距，表示超平面的法向量；超平面按照步骤1中的方法将分为两个区域，分别是和，其中，表示现场焊机类设备区域，表示卷扬机类、切割机类设备区域；步骤3：将已知样本数据库a中卷扬机类、切割机类设备对应的进行多元线性回归计算，获得超平面，其中，表示超平面的截距，表示超平面
的法向量；超平面按照步骤1中的方法将分为两个区域，分别是和，其中，表示卷扬机类设备区域，表示切割机类设备区域；步骤4：将（15 k）个维度空间分成4个区域，分别为、、、，这四个区域分别对应现场大功率加热类设备、焊机类设备、卷扬机类设备、切割机类设备四个分类，此时多维度模型建立完成；步骤5：采集单元采集到施工现场的未知的电力参数数据后放入（15 k）个维度空间中，即放入多维度模型中，根据落在多维空间中的位置判断出对应的设备类型；步骤6：系统单元将设备类型以及通过人机界面反馈给现场管理人员，现场管理人员确认识别信息是否正确；步骤7：若现场管理人员确认识别信息正确，则将放入已知样本数据库a中，更新已知样本数据库a，重复步骤1～步骤4，更新多维度模型；若现场管理人员确认识别不正确，则将丢弃。10.根据权利要求9所述的工地现场的施工用电节能管理控制系统，其特征在于，所述负载检测单元对工地现场设备负载进行识别的步骤1中，超平面将多维空间分为两个区域的具体过程如下：将样本数据放入（15 k）个维度的空间内，到超平面的距离为，其中，为对应的二元变量，表示负类或正类，取值为-1或 1；通过以下约束条件求得超平面： ，；；其中，，，，，，，表示维度；，表示在第个维度上到超平面的距离。

技术总结
本发明提供了一种工地现场的施工用电节能管理控制系统，包括用电管理模块和系统单元，用电管理模块包括采集单元、控制单元、传输单元，采集单元包括智能电表和电柜状态采集传感器，控制单元包括PLC、模拟量采集模块、数字量采集模块、负载检测单元、以太网模块、扩展通讯模块，传输单元包括DTU和通讯电缆，系统单元为互联网后台，综合分析处理经控制单元初步计算处理后的数据。本发明能够对施工用电数据进行科学化分析与决策，实现全方位用电安全管理，减少施工过程中的能耗浪费，智能化程度高且实时性好；本发明还针对各类施工设备使用过程中电力相关参数特征量进行动态提取与过程分析，建立多维度数据模型，对用电设备进行精准识别。准识别。准识别。


技术研发人员：姚盛清 肖智中 孙梓尧 张艳芳 金树楼 陈思聪 倪娇娇 项龙康 高增孝 林佼 汪贵临 吴高峰
受保护的技术使用者：中建安装集团有限公司
技术研发日：2022.09.05
技术公布日：2022/10/11