高速收费站能源数采监测系统方案

一、背景与挑战

在我国交通事业蓬勃发展的当下，高速公路作为交通网络的关键骨架，承担着繁重的运输任务。而高速公路收费站作为其中重要的节点，每日运营需要消耗大量能源，涵盖照明、空调、收费设备等多个方面。

当前，部分收费站已在节能减排方面做出努力，如采用 LED 照明、节能空调、太阳能发电等措施，也取得了一定成效。但整体而言，收费站节能减排工作仍缺乏数字化、信息化手段的支持。随着高速公路机电设施数量逐年递增，供电设施不断更新，不同设备通讯协议各异，使得电力能耗精确计算与管理困难重重，难以实现精细化管理目标。

二、解决方案

（一）系统架构

1、设备层：主要由各类能源设备构成，如照明灯具、空调机组、收费设备以及水、电、气表等计量仪表。这些设备是能源消耗的主体，也是数据采集的源头。

2、采集层：以物通博联能源监测网关为核心。该网关具备强大的数据采集能力，可通过 RS232、RS485、IO 接口等多种接口类型，连接不同类型的传感器与设备，支持 Modbus、IEC101、IEC104、DLT645、IEC61850 等丰富协议，能够实现对水、电、气、热等各类能源设备数据的高速、稳定采集。同时，网关支持 5G、4G、WIFI、以太网等多种通讯上网方式，可便捷地将采集到的数据上传至平台层。此外，其还具备边缘计算功能，能对采集到的能源消耗数据进行初步处理，减轻云平台压力。

3、平台层：搭建能源监测平台，用于接收、存储、分析和展示来自采集层的数据。该平台可实现对各收费站能源数据的集中管理，通过可视化界面，为管理人员呈现清晰、直观的能源消耗情况，包括各设备实时能耗、历史能耗趋势、不同时段能耗对比等信息，为节能决策提供有力数据支撑。

（二）实现功能

1、能源数据实时采集与监控：物通博联能源监测网关实时采集各类能源设备的运行数据，如电压、电流、功率、电量、用水量、用气量等，并将数据实时传输至能源监测平台。管理人员可通过平台随时查看各收费站能源设备的运行状态和能耗数据，实现对能源消耗的全方位、实时监控。

2、能耗分析与优化：平台利用采集到的大量历史数据，运用线性回归算法等技术，对各收费站的能源消耗情况进行深入分析。通过设定历史用电分析基线，以年、月等维度进行方差梯度下降仿真，找出耗电异常的设备及时间，并分析原因。同时，通过各月的移动平均计算和协方差比预测总用电趋势，为节能减排提供精准的数据依据，助力管理人员制定针对性的节能优化策略，如合理调整设备运行时间、更换节能设备等。

3、设备远程控制与管理：借助物通博联能源监测网关的远程控制功能，管理人员可在能源监测平台上对收费站的能源设备进行远程启停、远程调参等操作。例如，在非高峰时段，可远程关闭部分不必要的照明灯具或降低空调功率，实现节能目的。此外，通过物通博联设备管理平台，还能对远端的设备和网关进行远程配置和管理，实时监控设备在线状态，及时发现并解决设备故障，提高设备维护效率。

4、告警管理：在能源监测平台上，可根据不同场景、结合历史数据建立能耗模型，设置告警规则。当网关采集到的数据超出预设阈值时，系统立即通过微信小程序、短信、邮件等多种方式自动通知相关责任人，以便及时采取措施，避免能源浪费或设备故障引发的更大损失，有效提升能耗管理水平。

5、报表生成与导出：平台可根据用户需求，自动生成不同时间段、不同设备类型的能耗报表，如日报表、月报表、年报表等，涵盖能耗数据统计、能耗趋势分析、节能效果评估等内容。这些报表支持导出功能，方便管理人员进行数据存档和进一步分析，为节能减排工作的考核与总结提供便利。

审核编辑 黄宇