安科瑞 耿敏花

摘要：

針對(duì)大型公共建筑能耗高且能源管理不合理的問(wèn)題，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)量控制技術(shù)等信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源資源分類(lèi)分項(xiàng)準(zhǔn)確計(jì)量和能源資源運(yùn)行監(jiān)管功能，清晰描述建筑內(nèi)總的用能現(xiàn)狀；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數(shù)，識(shí)別負(fù)荷與無(wú)效能耗，從而可通過(guò)技術(shù)或行為節(jié)能方式，實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能。  

0  能耗系統(tǒng)的引入背景

隨著社會(huì)的發(fā)展，能源的消耗量也在迅速增長(zhǎng)，特別是建筑能耗的增長(zhǎng)特別迅速，已經(jīng)成為除工業(yè)、交通外的第三大能源消耗。按照當(dāng)前建筑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，在若干年后社會(huì)的能源產(chǎn)出將無(wú)法滿足能源的需求，所以減小能源的消耗量是一個(gè)十分重要的且需要盡早解決的問(wèn)題。在建筑能耗中，大型公共建筑的能源消耗量占據(jù)了很大的份額，雖然其總能耗量遠(yuǎn)不如住宅建筑消耗量大，但是單位面積的能耗消耗量十分巨大，所以大型公共建筑的節(jié)能工作具有很大的潛力。大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)使得人們可以充分了解大型公共建筑的能耗使用情況，為提出節(jié)能減排政策與決策奠定基礎(chǔ)，隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)建筑能耗總量呈持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，并且增長(zhǎng)速度有越來(lái)越快的趨勢(shì)。如果任由建筑能耗照此速度增長(zhǎng)，必然給中國(guó)能源供應(yīng)安全帶來(lái)很大的壓力，因此建筑節(jié)能勢(shì)在必行。  

1  項(xiàng)目概述

某社區(qū)服務(wù)中心是上虞市委、市人民政府為構(gòu)建和諧社會(huì)而投資創(chuàng)建的一項(xiàng)為民服務(wù)實(shí)事工程。中心座落在百官街道文化路98號(hào)，辦公面積300多平方，內(nèi)設(shè)辦公室、接線部、執(zhí)行部三個(gè)科室。  

2  能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

整個(gè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以《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)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》、《浙江省國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑用電分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則為基礎(chǔ)，建設(shè)符合用戶(hù)實(shí)際需求的能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)完成了建筑內(nèi)部能耗計(jì)量?jī)x表和能耗數(shù)據(jù)采集裝置的安裝，實(shí)現(xiàn)從建筑采集能耗數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與展示的功能。整個(gè)系統(tǒng)包括能耗數(shù)據(jù)的原始采集、能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸、能耗數(shù)據(jù)的在線分析診斷等，通過(guò)能耗計(jì)量裝置的安裝，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的原始采集；通過(guò)通訊管理機(jī)的安裝，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸；通過(guò)能耗數(shù)據(jù)的采集存數(shù)，形成可視化趨勢(shì)，確定較高能耗范圍 診斷形成高耗原因；通過(guò)后期的配置節(jié)能節(jié)電產(chǎn)品 改進(jìn)運(yùn)營(yíng)管理模式，進(jìn)行節(jié)能降耗；通過(guò)節(jié)能降耗前后數(shù)據(jù)對(duì)比，查看節(jié)能降耗實(shí)施效果。

2.1 能耗數(shù)據(jù)的原始采集 

能耗數(shù)據(jù)的原始采集是整個(gè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是整個(gè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素，指依據(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(lèi)的劃分，建筑能耗應(yīng)包括耗電量，耗水量，耗氣量，集中供熱耗熱量，集中供冷耗冷量和其他能源消耗量，分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)是指分類(lèi)能耗數(shù)據(jù)中的一類(lèi)或多類(lèi)再細(xì)分為若干項(xiàng)。如電能又可以分為4類(lèi)分項(xiàng)，插座照明用電，空調(diào)用電，特殊用電和動(dòng)力用電，且每一個(gè)分項(xiàng)又可再分為若干子項(xiàng)。插座照明用電包括了建筑內(nèi)部主要工作區(qū)域照明，普通設(shè)備用電等。可細(xì)分為插座照明用電，應(yīng)急照明及走廊用電，室外照明用電三個(gè)子項(xiàng)。空調(diào)用電主要是指為建筑內(nèi)部提供制冷和制熱所消耗的電能，其也包括兩個(gè)子項(xiàng)，冷熱站電能使用和空調(diào)末端電能使用。動(dòng)力用電是為建筑內(nèi)提供動(dòng)力服務(wù)使用的電能，包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機(jī)用電三個(gè)子項(xiàng)。這些分類(lèi)分項(xiàng)數(shù)據(jù)要在采集器內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)，并定時(shí)與數(shù)據(jù)中心建立連接發(fā)送原始數(shù)據(jù)。本建筑中，涉及到的能耗信息主要包括耗電量，按照分類(lèi)、分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本建筑中用電計(jì)量采用多功能電度表，在各樓層照明配電箱、空調(diào)配電箱、動(dòng)力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表，實(shí)現(xiàn)電能的分項(xiàng)采集。 多功能電表采用交流采樣技術(shù)，能分別測(cè)量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù)，可通過(guò)面板薄膜開(kāi)關(guān)設(shè)置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus-RTU通信協(xié)議，所有多功能電表有功電度計(jì)量精度達(dá)到0.5級(jí)，

2.2 數(shù)據(jù)傳輸 

數(shù)據(jù)傳輸是指原始分類(lèi)分項(xiàng)數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器將能耗原始數(shù)據(jù)從分散分布的建筑群上傳到數(shù)據(jù)中心，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的過(guò)程。在該過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集器將定時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，形成可擴(kuò)展標(biāo)示語(yǔ)言（XML）格式的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包中不僅包含需要上傳的數(shù)據(jù)還包括對(duì)應(yīng)的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行加密處理，一般采用128位aes加密處理以保證數(shù)據(jù)的安全并進(jìn)行上傳工作。整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)包括現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量采集裝置與采集器之間的485網(wǎng)絡(luò)以及采集器與數(shù)據(jù)中心之間以太網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量采集裝置與采集器之間通過(guò)RS-485的總線方式，實(shí)現(xiàn)計(jì)量采集裝的手拉手式的連接，然后接入采集器，每路485總線連接計(jì)量采集裝置的數(shù)量在20只左右；采集器與數(shù)據(jù)中心之間通過(guò)建筑內(nèi)部智能化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳傳輸，整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

2.3 能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

1）能耗在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理 各分項(xiàng)能耗增量應(yīng)根據(jù)各計(jì)量裝置的原始數(shù)據(jù)增量進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，同時(shí)計(jì)算得出分項(xiàng)能耗日結(jié)數(shù)據(jù)，分項(xiàng)能耗日結(jié)數(shù)據(jù)是某一分項(xiàng)能耗在一天內(nèi)的增量和當(dāng)天采集間隔時(shí)間內(nèi)的平均值；根據(jù)分項(xiàng)能耗的日結(jié)數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算出逐月、逐年分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)及平均值。

2）能耗在線監(jiān)測(cè)管理軟件架構(gòu) 能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用C/S（客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器）架構(gòu)的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、功能分布的體系結(jié)構(gòu)，且有高度的可靠性和維護(hù)方便性 。系統(tǒng)具備軟、硬件的擴(kuò)充能力，支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展和功能的升級(jí)。可以根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模和特殊需求，充分優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)資源和均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，并便于系統(tǒng)的分階段實(shí)施。

3）軟件功能模塊 按照區(qū)域、部門(mén)、用電設(shè)備類(lèi)型進(jìn)行細(xì)分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數(shù)據(jù)追溯，同時(shí)可以提供尖峰平谷各時(shí)段用能數(shù)據(jù)和報(bào)表，幫助用戶(hù)梳理能源賬單明細(xì)和制定能源績(jī)效考核。  

3  能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的意義

大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是按照國(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)的相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則進(jìn)行設(shè)計(jì)的一個(gè)多層次，多功能，跨區(qū)域，可雙向交換信息的復(fù)雜系統(tǒng)。通過(guò)搭建這樣的能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑的能耗使用情況，通過(guò)能耗數(shù)據(jù)的分類(lèi)分項(xiàng)計(jì)算，數(shù)據(jù)的分時(shí)統(tǒng)計(jì)，公共展示平臺(tái)等，能促使國(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，為政府機(jī)關(guān)制定切實(shí)政策和決策提供參考和有力的支持，并過(guò)能源綜合管理系統(tǒng)軟件對(duì)各電能計(jì)量點(diǎn)的用電量實(shí)施在線計(jì)量、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、集中管理、科學(xué)考核，通過(guò)末端監(jiān)控管理，綜合性地實(shí)現(xiàn)整體節(jié)能，為高能耗建筑的進(jìn)一步節(jié)能改造提供依據(jù)。