大型公建建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

大型公建建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

一.引言

一方面，我國(guó)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(chǔ)和參考。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建科114號(hào)文(2008-06-24)《關(guān)于印發(fā)國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則的通知》實(shí)施，對(duì)于能耗監(jiān)測(cè)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(cè)平臺(tái)，對(duì)全國(guó)重點(diǎn)城市重點(diǎn)建筑能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)、能效公示、用能定額和超定額加價(jià)等制度，促使國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑提高節(jié)能運(yùn)行管理水平，為政府政策的制定和決策提供參考。

下面以上海安科瑞的大型公建能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例。

二.系統(tǒng)構(gòu)成

能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是指通過(guò)對(duì)國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑安裝分類和分項(xiàng)能耗計(jì)量裝置，采用遠(yuǎn)程傳輸?shù)仁侄渭皶r(shí)采集能耗數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)建筑能耗的在線監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)分析功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱。其中，分類能耗是指根據(jù)國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類劃分進(jìn)行采集和整理的能耗數(shù)據(jù)，如:電、燃?xì)?、水等。分?xiàng)能耗是指根據(jù)各類能源的主要用途劃分進(jìn)行采集和整理的能耗數(shù)據(jù)，例如，電量分項(xiàng)能耗應(yīng)當(dāng)包括:照明插座用電、空調(diào)用電、動(dòng)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(dòng)采集方式。通過(guò)自動(dòng)采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)和分類能耗數(shù)據(jù)，由自動(dòng)計(jì)量裝置實(shí)時(shí)采集，通過(guò)自動(dòng)傳輸方式實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心。

2數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

建筑物能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)計(jì)量裝置所采集的能耗數(shù)據(jù)，通過(guò)RS485接口，并采用TCP/IP通信協(xié)議自動(dòng)并實(shí)時(shí)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(wù)，同時(shí)數(shù)據(jù)傳輸采取一定的編碼規(guī)則，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)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(kù)，接收并存儲(chǔ)其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)建筑的能耗數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理、分析、展示和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心具備設(shè)置數(shù)據(jù)更新的時(shí)間間隔，訪問(wèn)歷史數(shù)據(jù)，報(bào)警，打印報(bào)表，實(shí)時(shí)與歷史曲線，圖表的繪制，并預(yù)留相應(yīng)擴(kuò)展功能。

4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

安科瑞Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、測(cè)控單元為基本工具，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，它可以和檢測(cè)、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示:站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1)站控管理層

站控管理層針對(duì)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口。

2)網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層主要是由通訊管理機(jī)、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。

3)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)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(chǎng)總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳存儲(chǔ)的建筑能耗數(shù)據(jù)。

三.軟件實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)功能

上位機(jī)軟件為安科瑞Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組態(tài)軟件，該軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測(cè)的專用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的"組態(tài)形式"而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的"組態(tài)"，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)功能。Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面，可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各參量及開(kāi)關(guān)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(chǔ)。系統(tǒng)還提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)曲線分析，符合用戶設(shè)計(jì)需要的報(bào)表、事件記錄和故障報(bào)警等功能。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有回路能耗的采集和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、能耗監(jiān)測(cè)功能。

四.應(yīng)用案例

上海浦東某圖書(shū)館是一個(gè)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?xì)?、柴油等，柴油發(fā)電機(jī)是作為應(yīng)急電源之用。該項(xiàng)目能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，各樓層對(duì)用電進(jìn)行分類、分項(xiàng)計(jì)量，各樓層及總供水管道、燃?xì)?、柴油管道都安裝有測(cè)量?jī)x表，以實(shí)現(xiàn)對(duì)能耗的實(shí)時(shí)采集與監(jiān)控。所有的智能測(cè)量?jī)x表均通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行組網(wǎng)，在監(jiān)控室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各回路能耗狀況實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控與管理。

該項(xiàng)目中采用研祥工業(yè)計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控主機(jī)，并附帶液晶顯示器、打印機(jī)等設(shè)備，山特UPS電源在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生供電問(wèn)題時(shí)，可在一定時(shí)間內(nèi)保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行。數(shù)據(jù)采集終端采用高可靠性、帶有現(xiàn)場(chǎng)總線連接的智能測(cè)量?jī)x表。對(duì)于圖書(shū)館供配電系統(tǒng)，低壓進(jìn)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(dǎo)軌式電能表。

ACR系列多功能電力儀表主要用于對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控及電能管理，廣泛應(yīng)用于低壓聯(lián)絡(luò)柜、出線柜、動(dòng)力柜等場(chǎng)合。而ADL系列導(dǎo)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(diǎn)，極大的方便了用電自動(dòng)化管理。

該能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和通信系統(tǒng)提供的傳輸通道，完成對(duì)各用電回路、供水、燃?xì)饧安裼凸艿赖臄?shù)據(jù)采集，信息經(jīng)分析、處理，以報(bào)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(yùn)行及能耗狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正能源浪費(fèi)現(xiàn)象，從而進(jìn)行節(jié)能管理。

圖4為系統(tǒng)給出的圖書(shū)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(xiàng)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(shū)館年分項(xiàng)用電量餅圖

圖5圖書(shū)館分類能耗對(duì)比圖