一種可模擬真實節點數據變化的能源管理實驗系統、方法與流程

本發明涉及能源管理實驗設備領域，尤其涉及一種可模擬真實節點數據變化的能源管理實驗系統、方法。

背景技術：

能源發展正面臨資源緊張、環境污染、氣候變化等嚴峻挑戰，我國近年來也加大針對制造業的節能減排力度。因此，能源互聯越來越受到人們關注。能源互聯，基于物物互聯的物聯網思想，構成一個電力裝置、供水裝置、空調裝置和壓力裝置等能源裝置相互關聯的企業能源生態系統，實現能源數據共享，通過對能源數據的關聯變化分析而為企業的節能減排提供可行方案。

為實現能源互聯，常常需要在制造企業內建立能源管理系統，設置多種能源計量儀表來獲取各種能源裝置的節點數據，以便進行綜合分析。但這樣需投入大量的人力物力，一套能源管理系統僅針對一家制造企業使用，通用性差。而且，由于該能源管理系統嵌入到實際運行的能源生產系統中，若要獲取一些特殊的實驗數據，如超負荷工況下運行的數據，則需要能源生產系統在超負荷工況下運行，容易對能源生產系統造成損壞，實驗風險高。

因此，是否可通過一個可完全模擬出真實能源生產系統中節點數據變化的能源管理實驗系統，來解決以上問題呢？

技術實現要素：

本發明的目的在于提出一種實驗真實性和可靠性高的可模擬真實節點數據變化的能源管理實驗系統、方法。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種可模擬真實節點數據變化的能源管理實驗系統，包括實驗控制服務器和多個模擬節點，所述實驗控制服務器和多個模擬節點構建成模擬能源監控網絡，所述實驗控制服務器包括：

節點選擇模塊，用于選擇所需測量的模擬節點以及根據所選模擬節點來選擇模擬裝置的類型；

中央控制模塊，用于根據節點選擇模塊選擇的模擬節點，向所選的模擬節點發送控制命令；

所述模擬節點包括：

控制命令接收模塊，用于接收并執行所述中央控制模塊發送的控制命令；

模擬節點基數庫，用于設定模擬節點數據的取值范圍，并生成在模擬節點數據的取值范圍內的模擬節點基數集；

節點基數生成模塊，用于從模擬節點基數庫生成的模擬節點基數集中，選取一個模擬節點基數；

節點偽隨機數生成模塊，用于根據線性同余法生成模擬節點偽隨機數；

模擬節點數據生成模塊，用于根據節點基數生成模塊選取的模擬節點基數，和根據節點偽隨機數生成模塊生成的模擬節點偽隨機數，生成模擬節點數據，并向所述實驗控制服務器發送模擬節點數據；

其中，所述模擬節點數據的結構為：

模擬節點數據＝模擬節點基數+模擬節點偽隨機數。

優選地，所述節點偽隨機數生成模塊包括：

偽隨機序列產生器，用于根據遞歸序列公式生成模擬節點偽隨機數；

其中，所述遞歸序列公式為：

x(n+1)＝(Ax(n)+B)mod M，n＝0、1、2、…；

x(n)為前一個模擬節點偽隨機數，x(n+1)為后一個模擬節點偽隨機數，A、B和M均為偽隨機序列產生器預設的常數，M代表所述遞歸序列公式的周期且滿足以下條件：

(1)B和M互為質數；

(2)A、B和x(0)均小于M；

(3)A-1是p的倍數，p為可除盡M的任何質數；

(4)當M為4的倍數時，A-1必須為4的倍數。

優選地，所述模擬節點還包括：

節點基數傳感器，用于獲取并輸送節點檢測數據至所述節點基數生成模塊；

所述節點基數生成模塊還包括：

節點檢測數據判斷器，用于判斷接收的所述節點檢測數據是否在模擬節點數據的取值范圍內，若是則將所述節點檢測數據設置為模擬節點基數。

優選地，所述實驗控制服務器還包括：

數據更新時間設定模塊，用于設定數據更新時間，定時更新模擬節點偽隨機數，從而定時更新模擬節點數據，所述模擬節點數據模擬真實節點數據的波動變化；

模擬節點數據管理庫，用于存儲管理接收到的所述模擬節點數據。

優選地，使用所述可模擬真實節點數據變化的能源管理實驗系統的實驗方法，包括選擇模擬節點過程和模擬節點數據生成過程：

選擇模擬節點過程包括：

步驟A1，實驗控制服務器選擇所需測量的模擬節點以及對應模擬的裝置類型；

步驟A2，根據步驟A1選擇的模擬節點，實驗控制服務器向所選的模擬節點發送控制命令；

步驟A3，模擬節點接收并執行所述實驗控制服務器發送的控制命令；

模擬節點數據生成過程包括：

步驟B1，模擬節點設定模擬節點數據的取值范圍；

步驟B2，模擬節點根據步驟B1設定的模擬節點數據的取值范圍，設置模擬節點基數；

步驟B3，模擬節點根據線性同余法生成模擬節點偽隨機數；

步驟B4，根據步驟B2設置的模擬節點基數，和根據步驟B3生成的模擬節點偽隨機數，模擬節點生成模擬節點數據，并向所述實驗控制服務器發送模擬節點數據；

其中，所述模擬節點數據的結構為：

模擬節點數據＝模擬節點基數+模擬節點偽隨機數。

優選地，根據線性同余法生成模擬節點偽隨機數，具體包括:

模擬節點根據遞歸序列公式生成模擬節點偽隨機數；

所述遞歸序列公式為：

x(n+1)＝(Ax(n)+B)mod M，n＝0、1、2、…；

x(n)為前一個模擬節點偽隨機數，x(n+1)為后一個模擬節點偽隨機數，A、B和M均為常數，M代表所述遞歸序列公式的周期且滿足以下條件：

(1)B和M互為質數；

(2)A、B和x(0)均小于M；

(3)A-1是p的倍數，p為可除盡M的任何質數；

(4)當M為4的倍數時，A-1必須為4的倍數。

優選地，模擬節點基數設置方法，具體包括:

根據步驟B1設定的模擬節點數據的取值范圍，模擬節點建立在模擬節點數據的取值范圍內的模擬節點基數集，并從模擬節點基數集中選取一個模擬節點基數；

或者，模擬節點通過傳感器獲取節點檢測數據，并判斷獲取的節點檢測數據是否在模擬節點數據的取值范圍內，若是則將所述節點檢測數據設置為模擬節點基數。

優選地，還包括模擬節點數據更新過程：

步驟C1，實驗控制服務器設定數據更新時間；

步驟C2，根據步驟C1設定的數據更新時間，模擬節點定時更新模擬節點偽隨機數，從而定時更新模擬節點數據，所述模擬節點數據模擬真實節點數據的波動變化；

步驟C3，實驗控制服務器存儲管理接收到的所述模擬節點數據。

所述能源管理實驗系統基于物物互聯的物聯網思想，模擬一個或多個電力裝置、供水裝置、空調裝置和壓力裝置等能源裝置相互關聯的企業能源生態系統，實現能源數據共享，通過對能源數據的關聯變化分析而為企業的節能減排提供可行方案。設置多個所述模擬節點分別模擬出各種能源裝置的真實節點數據的波動變化，例如電表、水表、溫濕度儀和壓力表等能源計量儀表的節點數據變化。所述偽隨機序列產生器利用所述線性同余法生成模擬節點偽隨機數，生成速度快，保證模擬節點數據為圍繞一個節點基數在小范圍內變化，貼合正常穩定運行的企業能源生態系統中能源數據變化。

附圖說明

附圖對本發明做進一步說明，但附圖中的內容不構成對本發明的任何限制。

圖1是本發明其中一個實施例的能源管理實驗系統結構示意圖；

圖2是本發明其中一個實施例的能源管理實驗系統模塊關系圖；

圖3是本發明其中一個實施例的能源管理實驗系統控制流程圖。

其中：實驗控制服務器1；模擬節點2；中央控制模塊11；節點選擇模塊12；控制命令接收模塊21；模擬節點基數庫22；節點基數生成模塊23；節點偽隨機數生成模塊24；模擬節點數據生成模塊25；偽隨機序列產生器241；節點基數傳感器26；數據更新時間設定模塊13；模擬節點數據管理庫14。

具體實施方式

下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

本實施例的可模擬真實節點數據變化的能源管理實驗系統，如圖1所示，包括實驗控制服務器1和多個模擬節點2，所述實驗控制服務器1和多個模擬節點2構建成模擬能源監控網絡，

如圖2所示，所述實驗控制服務器1包括：

節點選擇模塊12，用于選擇所需測量的模擬節點2以及根據所選模擬節點2來選擇模擬裝置的類型；

中央控制模塊11，用于根據節點選擇模塊12選擇的模擬節點2，向所選的模擬節點2發送控制命令；

所述模擬節點2包括：

控制命令接收模塊21，用于接收并執行所述中央控制模塊11發送的控制命令；

模擬節點基數庫22，用于設定模擬節點數據的取值范圍，并生成在模擬節點數據的取值范圍內的模擬節點基數集；

節點基數生成模塊23，用于從模擬節點基數庫22生成的模擬節點基數集中，選取一個模擬節點基數；

節點偽隨機數生成模塊24，用于根據線性同余法生成模擬節點偽隨機數；

模擬節點數據生成模塊25，用于根據節點基數生成模塊23選取的模擬節點基數，和根據節點偽隨機數生成模塊24生成的模擬節點偽隨機數，生成模擬節點數據，并向所述實驗控制服務器1發送模擬節點數據；

其中，所述模擬節點數據的結構為：

模擬節點數據＝模擬節點基數+模擬節點偽隨機數。

所述可模擬真實節點數據變化的能源管理實驗系統基于物物互聯的物聯網思想，模擬一個或多個電力裝置、供水裝置、空調裝置和壓力裝置等能源裝置相互關聯的企業能源生態系統，實現能源數據共享，通過對能源數據的關聯變化分析而為企業的節能減排提供可行方案。所述能源管理實驗系統包括實驗控制服務器1和多個模擬節點2，所述模擬節點2生成模擬節點數據，可設置多個模擬節點2，分別模擬出各種能源裝置的真實節點數據的波動變化，例如電表、水表、溫濕度儀和壓力表等能源計量儀表的節點數據變化；所述實驗控制服務器1用于選擇和控制各個模擬節點2；所述模擬節點基數庫22根據對應的能源計量儀表測量范圍和預先設定模擬節點數據的取值范圍，生成的所有模擬節點數據必須在所述模擬節點數據的取值范圍內，從而保證模擬節點數據的有效性。

使用時，用戶通過實驗控制服務器1選擇所需的模擬節點2，比如電表的模擬節點2；然后，用戶通過所述節點基數生成模塊23從所述模擬節點基數集選取一個模擬節點基數；接著通過所述節點偽隨機數生成模塊24根據線性同余法生成模擬節點偽隨機數；最后，所述模擬節點數據生成模塊25將所述模擬節點偽隨機數添加至模擬節點基數從而生成模擬節點數據，并向所述實驗控制服務器1發送模擬節點數據。所述可模擬真實節點數據變化的能源管理實驗系統模擬真實節點數據的波動變化，從而保證所述能源管理實驗系統的真實準確。

優選地，所述節點偽隨機數生成模塊24包括：

偽隨機序列產生器241，用于根據遞歸序列公式生成模擬節點偽隨機數；

其中，所述遞歸序列公式為：

x(n+1)＝(Ax(n)+B)mod M，n＝0、1、2、…；

x(n)為前一個模擬節點偽隨機數，x(n+1)為后一個模擬節點偽隨機數，A、B和M均為偽隨機序列產生器241預設的常數，M代表所述遞歸序列公式的周期且滿足以下條件：

(1)B和M互為質數；

(2)A、B和x(0)均小于M；

(3)A-1是p的倍數，p為可除盡M的任何質數；

(4)當M為4的倍數時，A-1必須為4的倍數。

所述偽隨機序列產生器241用于根據遞歸序列公式生成模擬節點偽隨機數，即通過對前一個模擬節點偽隨機數進行線性運算并取模從而得到下一個模擬節點偽隨機數。所述偽隨機序列產生器241利用所述線性同余法生成模擬節點偽隨機數，生成速度快，生成的模擬節點偽隨機數均勻分布并且其隨機性高，繼而使模擬節點數據能更好地模擬真實節點數據的波動變化。需要說明的是，x(0)＝0，從而生成的模擬節點偽隨機數變化幅度不大，保證模擬節點數據為圍繞一個節點基數在小范圍內變化，貼合正常穩定運行的企業能源生態系統中能源數據變化。

優選地，所述模擬節點2還包括：

節點基數傳感器26，用于獲取并輸送節點檢測數據至所述節點基數生成模塊23；

所述節點基數生成模塊23還包括：

節點檢測數據判斷器，用于判斷接收的所述節點檢測數據是否在模擬節點數據的取值范圍內，若是則將所述節點檢測數據設置為模擬節點基數。

所述模擬節點2還包括節點基數傳感器26，用戶可自行選擇通過節點基數傳感器26來檢測獲取節點檢測數據，使所述節點基數生成模塊23設置的所述模擬節點基數更為真實，繼而使生成的模擬節點數據更為真實可靠。

優選地，所述實驗控制服務器1還包括：

數據更新時間設定模塊13，用于設定數據更新時間，定時更新模擬節點偽隨機數，從而定時更新模擬節點數據，所述模擬節點數據模擬真實節點數據的波動變化；

模擬節點數據管理庫14，用于存儲管理接收到的所述模擬節點數據。

由于在正常穩定運行的企業能源生態系統中真實節點數據為圍繞一個節點基數在一定范圍內上下波動，因此設置所述數據更新時間設定模塊13，通過定時更新模擬節點偽隨機數，使所述模擬節點數據模擬真實節點數據的波動變化，從而保證能源管理實驗系統的真實準確。所述模擬節點數據管理庫14將接收到的模擬節點數據進行存儲和分類管理，可生成各種模擬節點數據分析表，便于用戶分析數據，為設計節能減排方案提供支持。

優選地，使用所述可模擬真實節點數據變化的能源管理實驗系統的實驗方法，如圖3所示，包括選擇模擬節點過程和模擬節點數據生成過程：

選擇模擬節點過程包括：

步驟A1，實驗控制服務器1選擇所需測量的模擬節點2以及對應模擬的裝置類型；

步驟A2，根據步驟A1選擇的模擬節點2，實驗控制服務器1向所選的模擬節點2發送控制命令；

步驟A3，模擬節點2接收并執行所述實驗控制服務器1發送的控制命令；

模擬節點數據生成過程包括：

步驟B1，模擬節點2設定模擬節點數據的取值范圍；

步驟B2，模擬節點2根據步驟B1設定的模擬節點數據的取值范圍，設置模擬節點基數；

步驟B3，模擬節點2根據線性同余法生成模擬節點偽隨機數；

步驟B4，根據步驟B2設置的模擬節點基數，和根據步驟B3生成的模擬節點偽隨機數，模擬節點2生成模擬節點數據，并向所述實驗控制服務器1發送模擬節點數據；

其中，所述模擬節點數據的結構為：

模擬節點數據＝模擬節點基數+模擬節點偽隨機數。

所述可模擬真實節點數據變化的能源管理實驗方法用于為物聯網能源管理實驗提供模擬節點數據，所述模擬節點數據模擬真實節點數據的波動變化，提高實驗的真實性和可靠性。物聯網能源管理實驗，基于物物互聯的物聯網思想，模擬一個或多個電力裝置、供水裝置、空調裝置和壓力裝置等能源裝置相互關聯的企業能源生態系統，實現能源數據共享，通過對能源數據的關聯變化分析而為企業的節能減排提供可行方案。而物聯網能源管理實驗的關鍵在于可模擬出各種能源裝置的真實節點數據的波動變化，在正常穩定運行的企業能源生態系統中真實節點數據為圍繞一個節點基數在一定范圍內上下波動。

所述模擬節點數據生成方法根據線性同余法生成模擬節點偽隨機數，并將其添加至所述模擬節點基數以形成模擬節點數據，通過定時更新模擬節點偽隨機數，使所述模擬節點數據模擬真實節點數據的波動變化，從而保證物聯網能源管理實驗的真實準確。可模擬出各種能源裝置的真實節點數據的波動變化，例如電表、水表、溫濕度儀和壓力表等能源計量儀表的節點數據變化。所述模擬節點數據的取值范圍是根據對應的能源計量儀表測量范圍而設定的，生成的所有模擬節點數據必須在所述模擬節點數據的取值范圍內，從而保證模擬節點數據的有效性。

優選地，根據線性同余法生成模擬節點偽隨機數，具體包括:

模擬節點2根據遞歸序列公式生成模擬節點偽隨機數；

所述遞歸序列公式為：

x(n+1)＝(Ax(n)+B)mod M，n＝0、1、2、…；

x(n)為前一個模擬節點偽隨機數，x(n+1)為后一個模擬節點偽隨機數，A、B和M均為常數，M代表所述遞歸序列公式的周期且滿足以下條件：

(1)B和M互為質數；

(2)A、B和x(0)均小于M；

(3)A-1是p的倍數，p為可除盡M的任何質數；

(4)當M為4的倍數時，A-1必須為4的倍數。

線性同余法根據遞歸序列公式生成模擬節點偽隨機數，即通過對前一個模擬節點偽隨機數進行線性運算并取模從而得到下一個模擬節點偽隨機數。利用所述線性同余法生成模擬節點偽隨機數，生成速度快，生成的模擬節點偽隨機數均勻分布并且其隨機性高，繼而使模擬節點數據能更好地模擬真實節點數據的波動變化。需要說明的是，x(0)＝0，從而生成的模擬節點偽隨機數變化幅度不大，保證模擬節點數據為圍繞一個節點基數在小范圍內變化，貼合正常穩定運行的企業能源生態系統中能源數據變化。

優選地，模擬節點基數設置方法，具體包括:

根據步驟B1設定的模擬節點數據的取值范圍，模擬節點2建立在模擬節點數據的取值范圍內的模擬節點基數集，并從模擬節點基數集中選取一個模擬節點基數；

或者，模擬節點2通過傳感器獲取節點檢測數據，并判斷獲取的節點檢測數據是否在模擬節點數據的取值范圍內，若是則將所述節點檢測數據設置為模擬節點基數。

所述模擬節點基數可從所述模擬節點基數集中選取，所述模擬節點基數為一個固定值，在更新中維持不變，即模擬節點數據由一個固定的模擬節點基數和一個變化的模擬節點偽隨機數組成。所述模擬節點基數也可通過傳感器來檢測獲取，使設置的所述模擬節點基數更為真實，繼而使生成的模擬節點數據更為真實可靠。

優選地，如圖3所示，還包括模擬節點數據更新過程：

步驟C1，實驗控制服務器1設定數據更新時間；

步驟C2，根據步驟C1設定的數據更新時間，模擬節點2定時更新模擬節點偽隨機數，從而定時更新模擬節點數據，所述模擬節點數據模擬真實節點數據的波動變化；

步驟C3，實驗控制服務器1存儲管理接收到的所述模擬節點數據。

由于在正常穩定運行的企業能源生態系統中真實節點數據為圍繞一個節點基數在一定范圍內上下波動，因此設置模擬節點數據更新過程，通過定時更新模擬節點偽隨機數，使所述模擬節點數據模擬真實節點數據的波動變化，從而保證能源管理實驗方法的真實準確。所述實驗控制服務器1將接收到的模擬節點數據進行存儲和分類管理，可生成各種模擬節點數據分析表，便于用戶分析數據，為設計節能減排方案提供支持。

以上結合具體實施例描述了本發明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發明保護范圍的限制。基于此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本發明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發明的保護范圍之內。