行業：電力能源
應用需求：隨著城市化進程的加快，電能的消耗越來越大，碳排量也與日俱增，“低碳生活”已經不再是一個新名詞。要節約電能就必須先知道電能消耗在哪里，能耗分項監測系統就為我們提供了用電量的分項分時數據，幫助我們根據能耗情況制定出節能減排的方案，并根據動態數據隨時對方案做出調整和改進。
面臨的挑戰：能耗分項監測系統必須能實時、準確地獲取能耗數據，并“無縫”接入現場的信息展示系統中。系統的現場安裝必須在場館落成之后進行，不能對已建成的電氣線路和建筑結構造成任何影響當然也不能接入銀行的內部網絡。此外，系統的待測線路位于不同機房的兩個配電箱中，需要完成分布式采集。
解決方案：采用NI CompactRIO和無線傳感器網絡（WSN）在已經完工的展館中構建分布式監測系統，使用3G路由器將數據實時上傳到網絡服務器RIO-mesh上，完全不受場館網絡接口的限制，用戶可以隨時遠程查看這些數據。CompactRIO良好的實時性和嵌入式控制器加之聚星現成的CompactRIO開發者套件幫助我們快速地構建起了一套高可靠的能耗實時監測系統。
交通銀行作為2010上海世博會商業銀行全球合作伙伴，為世博會獨家提供全方位的金融服務。 在位于世博浦西園區內的交行主網點中，每天將迎來大量參觀園區的客流，交通銀行邀請了IBM協助構建網點內部的信息化展示系統，從而向人們傳達“綠色銀行”的理念。“綠色”理念的踐行之一就是建立網點的環境和能耗分項監測系統，上海聚星儀器應邀為IBM設計并搭建了這套系統。
軟硬件配合快速搭建分布式系統
根據展館的電氣設計圖，我們把展館劃分為六大功能區：展示大廳區域、休閑區、工作人員休息區、柜臺區、ATM區和機房，每個功能區分別對空調用電、插座用電和照明用電三項能耗進行統計。結合現場勘察，我們把展館的電氣線路和功能分區映射起來，監測18項能耗參數。使用NI CompactRIO和無線傳感器網絡（WSN），基于NI LabVIEW和聚星的CompactRIO開發者套件，我們在2周內就建立了一套高可靠性高性能的能耗分項監測系統。
系統硬件包括各種傳感器、數據采集分析設備和數據傳輸設備。為便于現場安裝，我們選取了輕巧的開啟式電流互感器對線路電流進行測量，采用導軌式變壓器將相電壓有效值從220V降至6V，滿足采集模塊±10V測量范圍。系統的核心部分是數據的采集和分析，這部分由NI CompactRIO和WSN來實現：CompactRIO包括控制器NI cRIO-9014、底板NI cRIO-9113和兩塊模擬輸入模塊NI 9205，完成64通道、采樣率1KS/s的數據采集和分析；無線傳感網絡由無線網關WSN 9071和兩個無線采集節點WSN 3202組成，無線節點安放在通道數較少的配電箱中，通過Zigbee方式把采集數據匯總至CompactRIO來處理。作為嵌入式處理器，CompactRIO不僅擁有高處理性能，還支持各種傳輸方式。該系統中CompactRIO借助路由器的無線橋接功能，以WiFi方式“無縫”接入現場局域網中，把監測結果發送至交行信息管理系統的數據服務器，供展館的顯示和記錄。由于展館外網接口受限，我們采用3G路由器，將CompactRIO監測結果直接發送至我們的Web服務器RIO-Mesh上，用戶通過Internet瀏覽器即可遠程實時查看測試結果。
與此同時，能耗監測系統的軟件設計采用了聚星CompactRIO開發者套件中的標準框架和模塊，實現了72通道能耗的分項數據采集和電能質量的分析，不但獲取了實時耗電量信息，還實現了電能質量分析，計算出線路的功率因數和諧波系數，并通過能耗統計模型，為能耗管理提供數據依據。
世博交行館能耗監測的人機交互界面位于展示大廳的一臺觸摸屏電腦上，需要用Java語言完成數據顯示、數采指令傳遞等程序設計。服務器端上位機Java程序根據CompactRIO的數據格式進行解析獲取各分項能耗數據，寫入指定xml文件中，Flash讀取xml文件的數值進行動畫顯示。Flash中以不同顏色示意不同功能分區，以高度值反映分區的用電總量。同時，Flash中餅圖顯示了空調用電、插座用電和照明用電的比重。
數據上傳，隨時調用
為了給客戶一個簡單易用的網絡平臺，用于記錄、查詢和管理傳感數據，聚星建立了Web數據服務器RIO-Mesh（www.rio-mesh.net）。用戶在該服務器上建立帳戶后可以像博客系統一樣實時發布、查看和集中管理分布式傳感器數據。測試系統部署現場后，CompactRIO通過Internet將采集數據上傳至RIO Mesh相應目錄，遠端用戶不需要安裝任何軟件，通過Web瀏覽器即可查看和管理遠程系統的測試結果。（如圖2所示）
結束語
基于NI CompactRIO和WSN平臺，我們在已經完工的交行館中構建了分布式監測系統，實現了展館的能耗分項監測。WSN節點采集數據通過無線網關傳輸到本地處理器CompactRIO中進行確定性控制、數據記錄和分析。CompactRIO內嵌了性能強大的工業級實時控制器，并支持多種采集模塊，能夠實現電流和電壓的高速同步采集，還可以進行電能質量的分析，計算功率因數和諧波系數，并判斷電能的品質。
