摘要：依據(jù)對上海市某大型商場現(xiàn)場考察的結(jié)果，提出通過建設(shè)云能耗管理系統(tǒng)的方案來改善商場能耗的管理現(xiàn)狀。首先充分搜集建筑信息和設(shè)備運(yùn)行工況，合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)施方案，解決現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和傳輸障礙，完成云能耗管理系統(tǒng)的建設(shè)，成功實(shí)現(xiàn)云能耗管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高商場運(yùn)營管理效率;其次根據(jù)云能耗管理系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，結(jié)合節(jié)能工程實(shí)際需要，在已有功能基礎(chǔ)上進(jìn)行二次研發(fā)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出設(shè)備用能計(jì)時(shí)功能，并完成現(xiàn)場試驗(yàn)，為未來的節(jié)能改造工程效果評(píng)估和項(xiàng)目驗(yàn)收提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞:云能耗管理系統(tǒng);信息采集;系統(tǒng)實(shí)施功能;計(jì)時(shí)

引言

目前，能耗管理系統(tǒng)在鋼鐵生產(chǎn)、發(fā)電、成品油管道、大型公建等方面已得到廣泛研究與應(yīng)用。大型公共建筑的高耗能特征一直備受社會(huì)關(guān)注，大型商場單位建筑面積能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于賓館飯店、寫字樓、綜合性商務(wù)樓和中央空調(diào)系統(tǒng)能量傳輸距離長、并且采用全空氣系統(tǒng);三是運(yùn)行時(shí)間長，一般每天運(yùn)行12h以上，不分工作日、休息日。

1、云能耗管理系統(tǒng)系統(tǒng)

本研究將能耗管理系統(tǒng)應(yīng)用于上海市某大型商場，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施，并分析商場能耗的時(shí)

間分布特征。商場能耗管理系統(tǒng)主要依據(jù)上海市《公共建筑用能監(jiān)測系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》設(shè)計(jì)。

1.1信息采集

1.1.1建筑信息

商場由20世紀(jì)80年代建設(shè)的舊工廠改造而來，于2012年6月開始營業(yè)。商場總建筑面積

110401m2，其中餐飲建筑面積共23594m2，商場建筑面積共34937m2。各功能建筑的建筑面積如表1

所示。建筑結(jié)構(gòu)信息如表2所示。

1.1.2能耗信息

商場的分類能耗包含水、電和天然氣。水和天然氣的主要消費(fèi)對象是餐飲建筑。餐飲建筑的能耗由餐飲公司運(yùn)營管理，能耗管理系統(tǒng)僅統(tǒng)計(jì)每月總能耗數(shù)據(jù)。會(huì)所用電設(shè)備主要包括照明、分體式中央空調(diào)系統(tǒng)分布如表4所示。

綜上，商場共有18臺(tái)中央空調(diào)主機(jī)，均采用2管制一次泵設(shè)計(jì)，安裝了施耐德的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)安放在監(jiān)控機(jī)房內(nèi)。

1.2系統(tǒng)實(shí)施

按照能耗分類分項(xiàng)的原則，采用二級(jí)計(jì)量方案實(shí)現(xiàn)對商場能耗的監(jiān)測。一按照建筑分區(qū)劃分，二按照建筑樓層或者功能區(qū)(針對商場建筑)劃分。信息中心設(shè)置在5#樓工程部所在辦公室。

1.2.1存在問題

系統(tǒng)服務(wù)器管理對人員的計(jì)算機(jī)水平有一定要求，需要人力和財(cái)力投入。54個(gè)三相智能電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)均采集電壓、電流、峰谷平電量5個(gè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集量大，準(zhǔn)確性要求高，嚴(yán)峻考驗(yàn)數(shù)據(jù)采集器、能耗系統(tǒng)的采集能力和數(shù)據(jù)處理能力。采集點(diǎn)分散，傳輸距離遠(yuǎn)，信號(hào)衰減嚴(yán)重。智能水表分散分布，數(shù)據(jù)采集布線成本較高。施耐德樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(WorkplacePro)提供末端溫度、啟停時(shí)間等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)共享需要解決數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)傳輸問題。

1.2.2解決方案

選用B/S架構(gòu)云能耗管理系統(tǒng)，系統(tǒng)服務(wù)器由專業(yè)隊(duì)伍管理，穩(wěn)定、安全、有保障。現(xiàn)場主要設(shè)備包含智能表計(jì)和通訊管理機(jī)，通訊管理機(jī)數(shù)據(jù)通過商場TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上傳到云服務(wù)器。系統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)采集通訊管理機(jī)，具有4個(gè)ＲS232/485端口和2個(gè)以太網(wǎng)口(選擇配置GPＲS模塊)。每個(gè)端口對應(yīng)一條485總線，限制總線負(fù)載小于32臺(tái)，確保通信質(zhì)量。該通訊管理機(jī)同時(shí)具備數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能，支持離線存儲(chǔ)和斷點(diǎn)續(xù)傳(配備2GSD存儲(chǔ)卡)。通訊管理機(jī)采用多種技術(shù)來保證現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)安全，包括限制數(shù)據(jù)訪問IP地址，設(shè)置測點(diǎn)的讀寫權(quán)限等。采用分組采集數(shù)據(jù)的方案，如將分布相對集的3#、4#、5#、6#分為一組，各分組的總線傳輸距離小于1200m，同時(shí)滿足總線負(fù)載設(shè)備臺(tái)數(shù)小于32部分建如7#停車場與商場一路之隔，相距較遠(yuǎn)且布線困難。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，無線信號(hào)(射頻)傳輸方式穿墻較多，且停車場墻體為信號(hào)阻隔較強(qiáng)的磚混結(jié)構(gòu)，射頻信號(hào)衰減嚴(yán)重，數(shù)據(jù)基本無法傳出停車場，通信質(zhì)量不合格。通過多次現(xiàn)場測試，*終選擇GPＲS信號(hào)傳輸方案實(shí)現(xiàn)停車場能耗數(shù)據(jù)上傳。7#單獨(dú)配備通訊管理機(jī)，將GPＲS數(shù)據(jù)直接上傳云服務(wù)器。智能水表選用無線遠(yuǎn)傳智能水表，支持ModbusＲTU標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。智能水表與通訊管理機(jī)中間加設(shè)采集集中器，集中器采用無線透明傳輸技術(shù)，擴(kuò)展水表數(shù)據(jù)的傳輸距離。能耗管理統(tǒng)需要采集商場室內(nèi)外溫度和中央空調(diào)的啟停數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源來自樓宇BA系統(tǒng)。經(jīng)工程師多次現(xiàn)場勘察，通過施耐德工程師確認(rèn)，可利用現(xiàn)有UNC交換機(jī)網(wǎng)口，使用BA系統(tǒng)的配置工具，開啟BACnet功能，選取室內(nèi)外溫度和啟停信號(hào)數(shù)據(jù)并開放給能耗管理系統(tǒng)。通訊管理機(jī)通過網(wǎng)線連接到UNC交換機(jī)，并將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給云能耗管理系統(tǒng)。

2、云能耗管理系統(tǒng)功能

.       能耗概覽主要面向高層管理者，提供商場能耗總覽，單位建筑面積能耗、碳排放、能耗排名、能源成本及構(gòu)成等信息。顯示分類分項(xiàng)能耗實(shí)時(shí)或周、月、年變化趨勢。

.       數(shù)據(jù)分析包含分項(xiàng)分析、分區(qū)分析、示數(shù)查詢、能耗排名。管理人員根據(jù)時(shí)間、分項(xiàng)、分區(qū)等條件選擇性查詢商場能耗。示數(shù)查詢功能為用戶提供了所有智能電表電壓、電流、峰谷平電量歷史數(shù)據(jù)的查詢功能，顯示歷史變化曲線，時(shí)間范圍由秒到小時(shí)，用戶可根據(jù)需要自由設(shè)置。

.       報(bào)警管理記錄任何計(jì)量設(shè)備出現(xiàn)的異常情況和用能設(shè)備的異常用電情況。管理人員、工程人員都可以根據(jù)分類及時(shí)間條件查看異常歷史記錄。

.       單位信息展示項(xiàng)目單位及其下各個(gè)建筑的基本信息。包括基本信息欄、附加項(xiàng)信息欄、備注項(xiàng)信息欄。該商場包含多個(gè)建筑，可以通過下拉框進(jìn)行篩選。BA系經(jīng)數(shù)據(jù)共享方案如圖1所示。

.       報(bào)表管理為管理者查看商場的用電情況報(bào)表提供了便利，分為抄表記錄、支路用電、綜合統(tǒng)計(jì)、項(xiàng)目報(bào)告、用能計(jì)時(shí)等5個(gè)部分，選擇相關(guān)條件后，點(diǎn)擊“預(yù)覽"按鈕可以展示報(bào)表，點(diǎn)擊“導(dǎo)出"按鈕，報(bào)表會(huì)導(dǎo)出為excel格式，方面用戶再次編輯和打印。

計(jì)時(shí)功能是在能耗管理系統(tǒng)功能基礎(chǔ)上，結(jié)合節(jié)能公司工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)而二次研發(fā)設(shè)計(jì)的功能，無額外硬件投入。EMC合同能源管理照明節(jié)能改造效果評(píng)估指標(biāo)之節(jié)能量計(jì)算需要2個(gè)重要參數(shù)，分別是照明負(fù)荷和照明時(shí)間。照明負(fù)荷可以根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)的燈具數(shù)量、功率計(jì)算，而照明時(shí)間則通常是采用雙方商定的方法確定，容易引起爭議，且無法隨天氣、季節(jié)、客流量(商場)等因素變化而變化，與實(shí)際照明時(shí)間存在偏差。

計(jì)時(shí)功能分中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間是利用BA系統(tǒng)的啟停數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。照明計(jì)時(shí)功能是根據(jù)有功電能遞增斜率判斷回路照明的開關(guān)狀態(tài)并統(tǒng)計(jì)照明燈具開啟時(shí)間。如果智能電表僅測量單一回路，如以下室外燈箱照明回路，僅需判斷遞增斜率大于0即可;如果測量多個(gè)回路，需要首先了解每日回路開關(guān)組合規(guī)律及大致開關(guān)時(shí)間點(diǎn)，結(jié)合回路照明負(fù)荷或者歷史有功電能變化曲線，確定各開關(guān)組合依次開啟時(shí)功電能的遞增斜率，確定合理閥值作為回路開啟判斷的依據(jù)。如果智能電表為單相表，可以直接通過電流的變化來判斷照明回路的開關(guān)狀態(tài)。室外燈箱有功電能變化曲線如圖2所示。用能計(jì)時(shí)結(jié)果范例如圖5所示。

6）個(gè)人設(shè)定用于配置用戶的個(gè)人設(shè)定。用戶可以在此頁面中修改自己的基本信息。

3、Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)

3.1概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺(tái)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺(tái)。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

3.2應(yīng)用場所

本平臺(tái)適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

3.3平臺(tái)結(jié)構(gòu)

3.4平臺(tái)功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日報(bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

◆充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能，包括城市級(jí)大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺(tái)遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

◆安全用電

安全用電采用及時(shí)的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然"的目的。

◆智慧消防

通過云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。原先針對“九小場所"和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細(xì)化"的實(shí)際需求。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4、結(jié)束語

該項(xiàng)目將云概念導(dǎo)入能耗管理系統(tǒng)，結(jié)合上海市的能耗管理系統(tǒng)工程規(guī)范，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，充分利用商場已有條件，設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)施方案，完成能耗管理平臺(tái)的建設(shè)與運(yùn)行。根據(jù)前期運(yùn)行結(jié)果，創(chuàng)新性地研發(fā)出系統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備和照明設(shè)備的計(jì)時(shí)功能，一方面完善了系統(tǒng)功能，另一方面便利了節(jié)能改造工程的效果評(píng)估。目前，商場云能耗管理系統(tǒng)已通過驗(yàn)收并正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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［3］企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.

作者簡介：魏健輝，女，安科瑞電氣股份有限公司。