大型公建能耗監(jiān)測系統(tǒng)

 

　　一. 引言

　　一方面，我國大型公共建筑能耗巨大，另一方面，我們也缺乏直接數(shù)據(jù)為決策的指定提供基礎和參考。住房和城鄉(xiāng)建設部建科[2008]114號文(2008-06-24)《關于印發(fā)國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設相關技術導則的通知》實施，對于能耗監(jiān)測系統(tǒng)作了具體規(guī)范。因此，必須建立大型公共建筑能耗監(jiān)測平臺，對全國重點城市重點建筑能耗進行實時監(jiān)測，并通過能耗統(tǒng)計、能源審計、能效公示、用能定額和超定額加價等制度，促使國家機關辦公建筑和大型公共建筑提高節(jié)能運行管理水平，為政府政策的制定和決策提供參考。

　　下面以安科瑞電氣股份有限公司的大型公建能耗監(jiān)測系統(tǒng)為例。

　　二. 系統(tǒng)構成

　　能耗監(jiān)測系統(tǒng)是指通過對國家機關辦公建筑和大型公共建筑安裝分類和分項能耗計量裝置，采用遠程傳輸?shù)仁侄渭皶r采集能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)重點建筑能耗的在線監(jiān)測和動態(tài)分析功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱[1]。其中，分類能耗是指根據(jù)國家機關辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類劃分進行采集和整理的能耗數(shù)據(jù)，如：電、燃氣、水等。分項能耗是指根據(jù)各類能源的主要用途劃分進行采集和整理的能耗數(shù)據(jù)，例如，電量分項能耗應當包括：照明插座用電、空調(diào)用電、動力用電、特殊用電。

　　1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　能耗數(shù)據(jù)采集方式包括人工采集方式和自動采集方式。通過自動采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑分項能耗數(shù)據(jù)和分類能耗數(shù)據(jù)，由自動計量裝置實時采集，通過自動傳輸方式實時傳輸至數(shù)據(jù)中心。

　　2 數(shù)據(jù)傳輸技術

　　建筑物能耗監(jiān)測系統(tǒng)的自動計量裝置所采集的能耗數(shù)據(jù)，通過RS485接口，并采用TCP/IP通信協(xié)議自動并實時上傳給數(shù)據(jù)中心，以保證數(shù)據(jù)得到有效的管理和支持高效率的查詢服務，同時數(shù)據(jù)傳輸采取一定的編碼規(guī)則，實現(xiàn)數(shù)據(jù)組織、存儲及交換的一致性。

　　3 數(shù)據(jù)中心

　　數(shù)據(jù)中心也就是數(shù)據(jù)庫，接收并存儲其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù)，并對其進行處理、分析、展示和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心具備設置數(shù)據(jù)更新的時間間隔，訪問歷史數(shù)據(jù)，報警，打印報表，實時與歷史曲線，圖表的繪制，并預留相應擴展功能。

　　4 系統(tǒng)結構

　　安科瑞Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集、開關狀態(tài)監(jiān)測及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結構，如圖1所示：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層。

　　

 

　　圖1 系統(tǒng)結構圖

　　1)站控管理層

　　站控管理層針對能耗監(jiān)測系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。

　　2)網(wǎng)絡通訊層

　　通訊層主要是由通訊管理機、以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。

　　3)現(xiàn)場設備層

　　現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場總線連接的分布式I/O控制器構成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳存儲的建筑能耗數(shù)據(jù)。

　　三.軟件實現(xiàn)與系統(tǒng)功能

　　上位機軟件為安科瑞Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)組態(tài)軟件，該軟件是對現(xiàn)場能耗數(shù)據(jù)進行采集與監(jiān)測的專用軟件，最大的特點是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來進行系統(tǒng)集成，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測功能。Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)具有友好的人機交互界面，可實時和定時采集現(xiàn)場設備各參量及開關量狀態(tài)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)中心存儲。系統(tǒng)還提供了實時曲線和歷史趨勢曲線分析，符合用戶設計需要的報表、事件記錄和故障報警等功能。整個系統(tǒng)可以實現(xiàn)所有回路能耗的采集和統(tǒng)計，實現(xiàn)了遠程自動抄表、能耗監(jiān)測功能。

　　四.應用案例

　　上海浦東某圖書館是一個高能耗大型公共建筑，總建筑面積60885平方米,消耗的能源主要為電、水，還有少量的燃氣、柴油等，柴油發(fā)電機是作為應急電源之用。該項目能耗監(jiān)測系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡結構，各樓層對用電進行分類、分項計量，各樓層及總供水管道、燃氣、柴油管道都安裝有測量儀表，以實現(xiàn)對能耗的實時采集與監(jiān)控。所有的智能測量儀表均通過現(xiàn)場總線進行組網(wǎng)，在監(jiān)控室對現(xiàn)場各回路能耗狀況實現(xiàn)集中監(jiān)控與管理。

　　該項目中采用研祥工業(yè)計算機作為監(jiān)控主機，并附帶液晶顯示器、打印機等設備，山特UPS電源在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，可在一定時間內(nèi)保證站控管理層設備的正常運行。數(shù)據(jù)采集終端采用高可靠性、帶有現(xiàn)場總線連接的智能測量儀表。對于圖書館供配電系統(tǒng)，低壓進線回路和重要回路安裝ACR系列多功能電力儀表，普通饋線回路及照明配電箱中安裝ADL系列導軌式電能表。

　　ACR系列多功能電力儀表主要用于對電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控及電能管理，廣泛應用于低壓聯(lián)絡柜、出線柜、動力柜等場合。而ADL系列導軌式安裝電能表除能采集基本電能參量外還具有體積小巧、安裝方便等優(yōu)點，極大的方便了用電自動化管理。

　　該能耗監(jiān)測系統(tǒng)通過現(xiàn)場設備和通信系統(tǒng)提供的傳輸通道，完成對各用電回路、供水、燃氣及柴油管道的數(shù)據(jù)采集，信息經(jīng)分析、處理，以報表、圖形等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握系統(tǒng)的運行及能耗狀況，及時發(fā)現(xiàn)、糾正能源浪費現(xiàn)象，從而進行節(jié)能管理。

　　圖4為系統(tǒng)給出的圖書館照明、空調(diào)及插座等用電量的餅圖，很直觀地顯示出分項用電量的百分比。而圖5是根據(jù)系統(tǒng)采集的所有分類能耗數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)繪制出的分類能耗柱形圖，可以形象的看出分類能源的使用情況。

　　

 

　　圖4 圖書館年分項用電量餅圖

　　

 

　　圖5 圖書館分類能耗對比圖

 

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