淺談基于智能網(wǎng)關(guān)的校園電能能耗監測系統的應用

吳柯霓

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：提出了全社會(huì )節能減排的戰略舉措，節約型校園的建設是實(shí)現這一舉措的重要內容。為了對校園能耗實(shí)行量化管理、實(shí)時(shí)監測，需要建立一個(gè)完善的監管體系校園節能監管體系。而節能監管體系的核心是能耗監測平臺，本文介紹了一種基于智能網(wǎng)關(guān)的能耗監測系統的建設方法，并給出了系統的具體建設實(shí)施方法，具有一定的理論價(jià)值和實(shí)際工程意義。

關(guān)鍵詞：節能校園；智能網(wǎng)關(guān)；能耗監測

0引言

隨著(zhù)近幾年來(lái)招生規模的擴大，能源開(kāi)支占學(xué)校運營(yíng)成本的比重也會(huì )越來(lái)越大。在學(xué)習和借鑒國內外理念、管理經(jīng)驗及技術(shù)體系的基礎上，強化對學(xué)校的水、電等能耗進(jìn)行精細化管理將會(huì )大幅度降低學(xué)校運營(yíng)成本、建設綠色校園，落實(shí)節能減排工作任務(wù)指導學(xué)?；A設施建設、能耗監管平臺建設具有重要意義。因此建立高等院校能耗監測與監控管理平臺是非常有必要的。

1系統總體設計

節約型校園建筑能耗實(shí)時(shí)監管平臺的建設以有線(xiàn)Internet網(wǎng)絡(luò )傳輸為主GPRS為輔的建筑能耗監測數據分析數據管理、信息發(fā)布系統。平臺采用485通訊與TPC/IP網(wǎng)絡(luò )相結合的建筑能耗統計技術(shù)。系統由命令接收/發(fā)送服務(wù)器、數據接收/發(fā)送服務(wù)器、數據處理服務(wù)器、信息展示服務(wù)器、防火墻、防病毒、文件存儲/數據備份服務(wù)器、監控工作站、變送器、中繼器、前端傳感器、網(wǎng)絡(luò )轉換器、UPS電源、通訊電纜與建筑能耗實(shí)時(shí)監測軟件等構成。系統能夠可靠、穩定地實(shí)現建筑能耗數據的監測和傳輸，并具有數據分析、處理和信息展示發(fā)布功能。能耗監測平臺系統結構圖如圖1所示。

2能耗數據采集與傳輸

建筑能耗監測的能耗數據采集采用自動(dòng)采集方式，即通過(guò)自動(dòng)采集方式將采集的建筑分項能耗數據和分類(lèi)能耗數據由自動(dòng)計量裝置實(shí)時(shí)采集，通過(guò)自動(dòng)傳輸方式實(shí)時(shí)傳輸至項目的數據。見(jiàn)圖2能耗數據采集網(wǎng)關(guān)應用拓撲圖。

2.1數據網(wǎng)關(guān)設置

智能能源網(wǎng)關(guān)與能源管理信息系統主站系統、能源管理工作站和各種能源計量設備構成完整的能耗監測與管理信息系統。智能能源網(wǎng)關(guān)負責主動(dòng)與每一終端電表進(jìn)行數據通信(抄表)并存儲數據網(wǎng)。定時(shí)或實(shí)時(shí)采集的數據可通過(guò)電話(huà)線(xiàn)(或GSM無(wú)線(xiàn)方式)中壓載波(RS232)485總線(xiàn)等形式直接傳回到管理部門(mén)的數據服務(wù)器中，并對這此數據分析處理。將結果以各種統計報表、圖示等形式報告給管理部門(mén)，能自動(dòng)計算電費，生成報表。

2.2數據采集監測點(diǎn)設置

包括照明插座用電、空調用電、動(dòng)力用電和特殊用電。照明插座用電是指建筑物主要功能區域的照明、插座等室內設備用電的總稱(chēng)。照明插座用電包括照明和插座用電、走廊和應急照明用電、室外景觀(guān)照明用電。照明和插座是指建筑物主要功能區域的照明燈具和從插座取電的室內設備。走廊和應急照明是指建筑物的公共區域燈具，如走廊等的公共照明設備。室外景觀(guān)照明是指建筑物外立面用于裝飾用的燈具及用于室外園林景觀(guān)照明的燈具。

空調用電是為建筑物提供空調、采暖服務(wù)的設備用電的統稱(chēng)?？照{用電包括冷熱站用電、空調末端用電，共2個(gè)子項。冷熱站是空調系統中制備、輸配冷量的設備總稱(chēng)?？照{末端是指可單獨測量的所有空調系統末端，包括全空氣機組、新風(fēng)機組、空調區域的排風(fēng)機組、風(fēng)機盤(pán)管和分體式空調器等。

動(dòng)力用電是集中提供各種動(dòng)力服務(wù)(包括電梯、非空調區域通風(fēng)、生活熱水、自來(lái)水加壓、排污等)的設備(不包括空調采暖系統設備)用電的統稱(chēng)。動(dòng)力用電包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機用電，特殊區域用電是指不屬于建筑物常規功能的用電設備的耗電量，特殊用電的特點(diǎn)是能耗密度高、占總電耗比重大的用電區域及設備。特殊用電包括信息、洗衣房廚房餐廳、游泳池、健身房或其它特殊用電。

3數據采集系統布線(xiàn)方式

在建筑能耗監測中計量裝置和數據采集子系統之間采用了符合各相關(guān)行業(yè)智能儀表標準的各種有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)物理接口，數據采集子系統具有兼容不同協(xié)議類(lèi)型的計量裝置的能力。計量裝置和數據采集子系統之間采用主從結構的半雙工通信方式。從機在主機的請求命令下應答數據采集子系統是通信主機，計量裝置是通信從機。

在進(jìn)行樓內布線(xiàn)時(shí)，考慮系統安裝成本，數據采集末端的變送器優(yōu)先采用電信號或RS485通信方式進(jìn)行連接當連線(xiàn)距離小于50m時(shí)，采用屏敲線(xiàn)連接;當連線(xiàn)距離大于50m時(shí)，由于屏蔽線(xiàn)電流或電壓信號衰減較大，采用RS485通信方式進(jìn)行I/0模塊的接，使有效傳輸距離達到1200m。當現場(chǎng)條件不滿(mǎn)足采用電信號或RS485通信方式條件時(shí)，采用無(wú)線(xiàn)方式進(jìn)行連接。在項目布線(xiàn)中為保證監測數據的獨立性，能耗數據遠程傳輸系統均盡可能的不與建筑原有的自動(dòng)控制系統發(fā)生信息互連和共享，即構造獨立布置能耗數據遠程傳輸系統。

4建筑能耗數據傳輸系統

能耗數據傳輸系統由數據采集子系統和監測建筑到數據傳輸子系統組成。數據采集子系統負責對建筑內電能或其它能耗信息進(jìn)行采集。它通過(guò)信道對其管轄的各類(lèi)表計的信息進(jìn)行采集、處理和存儲，并通過(guò)遠程信道與數據交換數據。能耗數據傳輸系統采集并緩存其管理區域內監測建筑的能耗數據。完整轉發(fā)給上一級數據。計量裝置和數據采集子系統之間應采用符合各相關(guān)行業(yè)智能儀表標準的各種有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)物理接口，數據采集子系統應具有兼容不同協(xié)議類(lèi)型的計量裝置的能力。數據采集子系統和數據應使用專(zhuān)線(xiàn)方式接人傳輸網(wǎng)絡(luò )，并具有固定IP地址或者網(wǎng)絡(luò )城名。

5安科瑞建筑能耗分析系統

5.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶(hù)端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過(guò)對用戶(hù)端所有能耗進(jìn)行細分和統計，以直觀(guān)的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類(lèi)能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶(hù)進(jìn)一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶(hù)可按照有關(guān)規定實(shí)施能源計算，分析現狀，查找問(wèn)題，挖掘節能潛力，提出切實(shí)可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門(mén)報送能源計算報告。

5.2應用場(chǎng)所

適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區、大型物業(yè)、學(xué)校、醫院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。

5.3系統功能

5.3.1系統概況

平臺運行狀態(tài)，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線(xiàn)，當日，當月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

5.3.2用能概況

對建筑、部門(mén)、區域、支路、分類(lèi)分項等用能進(jìn)行對比，支持當日逐時(shí)趨勢、當月逐日趨勢曲線(xiàn)、分時(shí)段能耗統計對比、總能耗同環(huán)比對比。

5.3.3用能統計

對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類(lèi)能源用能進(jìn)行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進(jìn)行生成柱狀圖。

5.3.4復費率統計

復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進(jìn)行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

5.3.5同比分析

對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進(jìn)行用能數據同比分析。

5.3.6能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑對應時(shí)段內各類(lèi)能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

5.3.7夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線(xiàn)、餅圖等形式對選擇支路分類(lèi)能源在對應時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統計對比，支持導出報表。

5.3.8設備管理

設備管理包括，設備類(lèi)型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶(hù)合理管理設備，確保設備的運行。

5.3.9用戶(hù)報告

用戶(hù)報告針對選定的建筑自動(dòng)統計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡(jiǎn)單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

6系統硬件配置

7結束語(yǔ)

本論文介紹了節能監管體系、能耗監測平臺建設的實(shí)施過(guò)程.從總體上對監測平臺系統構成進(jìn)行介紹,并對數據的傳輸、采集點(diǎn)的設置等進(jìn)行了具體分析。該系統不僅可以充分發(fā)揮能耗監測平臺在節約型校園建設中的作用，還可擴展為其他建筑的能耗監測平臺,具有一定的推廣價(jià)值。

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作者介紹

吳柯霓，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為建筑能耗系統的設計與應用