摘要：工業(yè)企業(yè)是我國能源消耗大戶。為了加強工業(yè)企業(yè)的能源計量管理，保障工業(yè)企業(yè)節(jié)能降耗的基礎工作，文章在分析了現(xiàn)有工業(yè)計量體系所存在的技術難點的基礎上，提出將無線傳感器網(wǎng)絡技術應用于能源計量管理的實現(xiàn)方法，同時介紹了工業(yè)計量點無線監(jiān)測系統(tǒng)的構成和優(yōu)點。
關鍵詞：能源計量；無線檢測；傳感器網(wǎng)絡；節(jié)能降耗；

0 引言
    隨著我國經(jīng)濟的快速增長，對能源的需求持續(xù)快速增加，我國已經(jīng)成為當今世界第二大能源消費國，但是，我國人均能源資源占有量遠低于世界平均水平，經(jīng)濟發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳，面臨著能源安全和環(huán)境保護的雙重壓力，節(jié)約能源和資源的戰(zhàn)略地位極其突出。加強能源管理，提高能源利用效率，是緩解當前經(jīng)濟社會發(fā)展面臨的能源約束矛盾、建設節(jié)約型社會、實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的根本保障。
    工業(yè)企業(yè)是我國的能源消費大戶，能源消耗量占全社會能源消耗總量的70％。企業(yè)的高耗能問題已經(jīng)變成制約工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，工業(yè)企業(yè)節(jié)能降耗成為工業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基本障礙。“十二五”期間，國家進一步開展能源消費總量控制，其中工業(yè)節(jié)能目標確定為21％。要實現(xiàn)這一目標，每個企業(yè)都要把節(jié)能降耗作為一個重點工作來抓，而加強能源計量管理是企業(yè)節(jié)能降耗的基礎和保障。
    能源計量是指在能源流程中，對各環(huán)節(jié)的數(shù)量、質量、性能參數(shù)和相關特征參數(shù)等進行檢測、度量和計算，以達到提高能源利用效率、節(jié)約能源的目的。工業(yè)企業(yè)管理要緊緊抓住“高耗能”這一特點，強化內部管理，完善能源計量管理體系，推廣新的計量管理技術，采用網(wǎng)絡化、信息化的現(xiàn)代手段來完成節(jié)能減耗和技術改進。

1 建立工業(yè)計量體系所存在的技術難點
    工業(yè)現(xiàn)場能源計量監(jiān)測點(水、電、風、氣等)的分布通常比較分散，在生產(chǎn)廠區(qū)內外即有架空又有地下，有些則屬于新增加的監(jiān)測點位，沒有預留信號傳輸電纜。如果使用有線方式，需要鋪設大量的電纜、網(wǎng)線、光纖以構成傳輸網(wǎng)絡，其設備建設和維護成本很高。對于某些環(huán)境苛刻的場合，還會限制布線和供電，往往難于監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且還會給日后的維護帶來不便，如遇檢修或其它原因損壞電纜，恢復起來極為困難。
    GPRS無線傳輸技術可被廣泛應用于環(huán)境、設備監(jiān)測等場合，而且實施簡單、通訊可靠，但使用費高不經(jīng)濟，通常一個通訊點每年的費用為上千元，計量點愈多費用愈高，不宜用于大規(guī)模數(shù)據(jù)采集。
    以上幾種因素都在不同程度上制約了能源計量管理體系的建立，因此，要想建立一個既能快捷實施，又通訊可靠、費用經(jīng)濟合理的完整能源計量管理體系，就必須尋求一種新的技術。

2 無線傳感器網(wǎng)絡技術在工業(yè)計量領域中的應用
    無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks，WSN)技術是目前世界上新的低功耗、自組織、短距離無線傳輸技術，它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式數(shù)據(jù)處理技術和通信技術，可實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可通過無線方式被發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡方式傳送到用戶終端。
    無線傳感器網(wǎng)絡被認為是繼因特網(wǎng)之后，可對21世紀人類生活方式產(chǎn)生重大影響的IT熱點技術。1999年和2003年，美國《商業(yè)周刊》和《MIT技術評論》在預測未來技術發(fā)展的報告中，分別將其列為21世紀最具影響的21項技術和改變世界的10大新技術之一。無線傳感器網(wǎng)絡最初是由美國軍方提出，在戰(zhàn)場監(jiān)控等軍事領域有著重要的應用價值。在民用領域中，無線傳感器網(wǎng)絡技術同樣有著廣泛的應用前景，特別是在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、先進制造、醫(yī)療健康、緊急事件響應、建筑物安全監(jiān)控、精細農業(yè)等領域。國內WSN技術的發(fā)展較晚，但是通過數(shù)年的努力，該技術已經(jīng)走出院校，走出實驗室。在很多領域，WSN技術都已凸顯出其先進性，并在環(huán)境監(jiān)測、樓宇智能化、智能城市等應用中得到普遍認可。
    基于無線傳感器網(wǎng)絡技術的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集方法具有低成本，高可擴展性、高可靠性等特點。將無線傳感器網(wǎng)絡技術應用于工業(yè)計量場合，能夠有效解決傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)安裝、維護成本高，供電、布線受限等問題，比較適用于多節(jié)點、大范圍、環(huán)境苛刻等工業(yè)場合的監(jiān)測任務。

3 計量點無線監(jiān)測系統(tǒng)組成
    工業(yè)計量點無線監(jiān)測系統(tǒng)一般由無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點、無線傳感器網(wǎng)絡中繼和網(wǎng)關組成。傳感器節(jié)點在其無線通訊范圍內，開機后即可自動識別并加入到無線傳輸網(wǎng)絡中，并定時將多種工業(yè)變送器標準信號，包括電阻信號、電流信號、電壓信號(涉及到壓力、流量、溫度的測量)，通過無線、自組織、多跳的方式進行發(fā)送，最終匯聚到網(wǎng)關。如果傳感器節(jié)點距網(wǎng)關比較遠，傳感器節(jié)點會自動將采集到的數(shù)據(jù)通過中繼節(jié)點轉發(fā)至網(wǎng)關，網(wǎng)關匯集傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)后，再通過3G、GPRS、Wi—Fi、Ethernet、串口等將數(shù)據(jù)傳到后臺。圖1所示是計量點無線監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。

4 結語
    工業(yè)計量點無線監(jiān)測系統(tǒng)全部采用無線方式進行數(shù)據(jù)傳輸，可以自動形成監(jiān)測網(wǎng)絡對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行采集和傳輸，從而保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性和實時性，并節(jié)省了大量的人力、物力。該系統(tǒng)的主要有特點如下：
    (1)安裝組織靈活：無線智能傳感器和無線中繼可在有效無線通信距離內任意分布，通過自組織形成網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，安裝極為方便；
    (2)個別無線中繼的損壞不影響整體功能，其變動、失效信息自動向無線網(wǎng)關匯總，維護方便；
    (3)組網(wǎng)成本低：只需利用無線智能傳感器、無線中繼和無線網(wǎng)關，便可構建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡；
    (4)設備穩(wěn)定可靠：無線智能傳感器完全密封，可以應用在惡劣的環(huán)境中；
    (5)設備本身節(jié)能環(huán)保：無線智能傳感器采用低功耗技術，在由電池供電的情況下，可持續(xù)工作1～5年(視監(jiān)測任務的不同)，并可實現(xiàn)監(jiān)測過程中的免維護；
    (6)數(shù)據(jù)傳輸安全可靠：節(jié)點采用跳頻技術，可在復雜電磁環(huán)境中可靠工作，抗干擾能力強。