安科瑞 張奇峰

江蘇安科瑞電器制造有限公司

　　【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)能源資源分類分項(xiàng)精確計(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)別有效負(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)建筑的有效節(jié)能,。能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在黃龍?bào)w育中心的應(yīng)用

　　【關(guān)鍵詞】：體育中心;大型公共建筑;節(jié)能;能耗;跳水館

　　0 引言

　　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,，為提出有效的節(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)極大的壓力,，因此建筑節(jié)能勢(shì)在必行,。能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在黃龍?bào)w育中心的應(yīng)用

　　本文以浙江省黃龍?bào)w育中心游泳跳水館為例，通過(guò)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的搭建,、數(shù)據(jù)采集與分析等,，介紹了能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大型共建的應(yīng)用。

　　1 項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)

　　黃龍?bào)w育中心跳水館新建工程位杭州市西湖區(qū)黃龍路1號(hào),，地下層,主要功能為汽車庫(kù),、設(shè)備用房，地上部分,主要功能為跳水賽事,。本建筑為二類高層建筑,。

　　整個(gè)大樓采用兩路獨(dú)立的10KV高壓進(jìn)線，經(jīng)地下室10/0.4KV變配電所后供電,，供電工作電壓為三相五線 380/220V,。本工程地下室設(shè)置10/0.4KV變配電所，在樓層配電箱設(shè)分項(xiàng)計(jì)量,，共48路計(jì)量節(jié)點(diǎn),，包括照明、插座,、空調(diào)等，具體建設(shè)目標(biāo)如下：

　　Ø 實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)分項(xiàng)計(jì)量;

　　Ø 部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)分戶監(jiān)測(cè),、計(jì)量與集中管理;

　　Ø 清晰描述總的用能現(xiàn)狀,，找出能源管理存在的問(wèn)題，提供能源管理工作改進(jìn)的方向;

　　Ø 使能源管理部門對(duì)能源系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)與管理;

　　Ø 為節(jié)能降耗研究,、設(shè)計(jì)與建造提供參考數(shù)據(jù),。

　　綜合能耗：實(shí)現(xiàn)跳水館電資源消耗的自動(dòng)、實(shí)時(shí),、在線數(shù)據(jù)采集,、傳輸及存儲(chǔ)。

　　分類計(jì)量：根據(jù)用戶能源構(gòu)成,，統(tǒng)計(jì)各能源消耗進(jìn)行統(tǒng)籌管理,。

　　分項(xiàng)計(jì)量：電能消耗要根據(jù)用電類型細(xì)分計(jì)量：照明與插座用電、空調(diào)用電,、動(dòng)力用電,、其他特殊用電等。

　　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)是指分類能耗數(shù)據(jù)中的一類或多類再細(xì)分為若干項(xiàng),。如電能又可以分為4類分項(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)?？照{(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、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)傳輸是指原始分類分項(xiàng)數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器通過(guò)Internet或GPRS等遠(yuǎn)程通訊方式將能耗原始數(shù)據(jù)從有離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,，zui終接入采集器,，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

　　數(shù)據(jù)有效性驗(yàn)證

　　計(jì)量裝置采集數(shù)據(jù)一般性驗(yàn)證方法：根據(jù)計(jì)量裝置量程的zui大值和zui小值進(jìn)行驗(yàn)證,，凡小于zui小值或者大于zui大值的采集讀數(shù)屬于無(wú)效數(shù)據(jù),。

　　電表有功電能驗(yàn)證方法：除了需要進(jìn)行一般性驗(yàn)證外還要進(jìn)行二次驗(yàn)證，其方法是：兩次連續(xù)數(shù)據(jù)采讀數(shù)據(jù)增量和時(shí)間差計(jì)算出功率,，判斷功率不能大于本支路耗能設(shè)備的zui大功率的2倍,。

　　分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)計(jì)算

　　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zui大值,、zui小值,、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)及其zui大值,、zui小值與平均值。

　　當(dāng)電表有功電能的出現(xiàn)滿刻度跳轉(zhuǎn)時(shí),，必須在采集數(shù)上增加電表的zui大輸出數(shù),，保證計(jì)算處理結(jié)果的正確性。

　　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) 能耗在線監(jiān)測(cè)管理軟件系統(tǒng)組成

　　整個(gè)管理系統(tǒng)由4部分組成：OPC數(shù)據(jù)采集終端,、數(shù)據(jù)拆分存儲(chǔ)終端,、數(shù)據(jù)監(jiān)控終端、數(shù)據(jù)分析與展示終端,，各部分的功能如下：

　　OPC數(shù)據(jù)采集終端

　　通過(guò)通用的OPC接口,，采集終端每隔15分鐘將所有智能儀表中參數(shù)的當(dāng)前值存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于之后的能耗分析,。

　　數(shù)據(jù)拆分存儲(chǔ)終端

　　采集終端采集到的數(shù)據(jù)首先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)的原始數(shù)值表中,，為了方便之后的數(shù)據(jù)分析以及加快分析的速度，需將該表的數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分,，表數(shù)據(jù)拆分的結(jié)果分別存儲(chǔ)到能耗逐時(shí)匯總表(按小時(shí)匯總),、能耗逐日匯總表(按天匯總)中。系統(tǒng)通過(guò)在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立邏輯嚴(yán)密的數(shù)據(jù)拆分存儲(chǔ)過(guò)程,，保證了拆分結(jié)果的準(zhǔn)確,。

　　數(shù)據(jù)監(jiān)控終端

　　通過(guò)從數(shù)據(jù)采集終端讀取數(shù)據(jù)，集中顯示所有智能表具的當(dāng)前即時(shí)狀態(tài)信息,，顯示整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),，并根據(jù)客戶配置,，主動(dòng)顯示報(bào)警信息，并將異常數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以便今后分析,。

　　數(shù)據(jù)分析與展示

　　將數(shù)據(jù)庫(kù)中的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行多維分析和鉆取,，利用目前主流的數(shù)據(jù)圖形化展示組件，以圖表形式直觀反映和對(duì)比各項(xiàng)能耗數(shù)據(jù),，并統(tǒng)計(jì)能耗數(shù)據(jù)的數(shù)值,、趨勢(shì)和分布情況。圖表展示方式包括：餅圖,、柱狀圖,、堆積圖、線圖,、面積圖,、儀表盤等。

　　4) 軟件功能模塊

　　能耗綜合主界面

　　通過(guò)綜合能耗主界面可以反映建筑物當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗,，并計(jì)算得到單位面積能耗;界面下方顯示這能耗的當(dāng)日逐時(shí)用能曲線;單擊每個(gè)分類能耗的上部區(qū)域,，可跳轉(zhuǎn)到該分類能耗的用能分析主界面;可通過(guò)下拉框切換建筑物。

　　分項(xiàng)用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

　　將電耗進(jìn)行逐時(shí),、逐日,、逐月、逐年統(tǒng)計(jì),。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用餅圖,、柱狀圖、線圖,、區(qū)域圖等各種圖形展示方式,，直觀反映各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢(shì)和分布情況,。

　　用電支路趨勢(shì)分析

　　統(tǒng)計(jì)各區(qū)域,、各設(shè)備電能消耗，準(zhǔn)確定位用電消耗大戶,，制定節(jié)能績(jī)效考核制度,，推動(dòng)節(jié)能降耗的真正有效執(zhí)行,。為用能重點(diǎn)設(shè)備建立運(yùn)行記錄檔案,，長(zhǎng)期跟蹤記錄設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的能效分析評(píng)估結(jié)果，結(jié)合設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)記錄,，為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供依據(jù),。

　　能耗數(shù)據(jù)同環(huán)比分析

　　將各種類型和各主要耗能設(shè)備的能耗與去年同期值和上月值進(jìn)行同比環(huán)比分析，檢驗(yàn)節(jié)能效果,，根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績(jī)效考核,，以及節(jié)能目標(biāo)的修正,。

　　能耗數(shù)據(jù)分時(shí)統(tǒng)計(jì)

　　將能源類型、負(fù)載類型,、區(qū)域能耗按照時(shí)間區(qū)分,，按時(shí)、天,、月,、年、工作日,、非工作日等對(duì)用能數(shù)據(jù)進(jìn)行*對(duì)比分析,，精確掌握能源具體消耗情況?？蓪⒚刻煊媚馨磿r(shí)段設(shè)置峰,、平、谷,，統(tǒng)計(jì)各時(shí)段能耗,，降低閑時(shí)能耗。

　　電能數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警

　　通過(guò)高精度智能儀表以技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全實(shí)時(shí),、高密度的實(shí)時(shí)用能監(jiān)測(cè),，減少用能的“跑、冒,、滴,、漏”和計(jì)量誤差。實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)儀表的回傳數(shù)據(jù),，對(duì)電能進(jìn)行合理的管控和預(yù)警,，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正運(yùn)行中存在的用電異常，隨時(shí)處理,。按需設(shè)置重要設(shè)備的超標(biāo)預(yù)警值,，超標(biāo)時(shí)醒目提醒并主動(dòng)記錄。

　　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)有效的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)有效的末端監(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),。參考文獻(xiàn)

　　[1] 《能效管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝圖冊(cè)》