建筑物能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng).doc

10 建筑物能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1. 前言為全面掌握我國建筑能耗的實(shí)際狀況，加強(qiáng)能源領(lǐng)域的宏觀管理和科學(xué)決策，促進(jìn)建筑節(jié)能的發(fā)展，依據(jù)中華人民共和國統(tǒng)計(jì)法、建設(shè)部有關(guān)規(guī)章制度、民用建筑能耗數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)（JGJ/T154-2007）及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，建設(shè)部、各市建委等部門提出了建立既有建筑節(jié)能審計(jì)與建設(shè)監(jiān)管系統(tǒng)的要求，逐步實(shí)現(xiàn)民用建筑能耗數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)送、自動(dòng)采集、計(jì)算機(jī)抽樣、計(jì)算機(jī)計(jì)算，從而為我國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并為今后建筑能耗的及時(shí)監(jiān)控打下基礎(chǔ)。隨著能源企業(yè)的深化改革和能源供求關(guān)系的逐步轉(zhuǎn)變，實(shí)行以經(jīng)濟(jì)手段為基礎(chǔ)的商業(yè)化管理模式和加強(qiáng)能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理已迫在眉睫。傳統(tǒng)的計(jì)量方式已不能滿足商業(yè)化運(yùn)營的需要，采用高精度、高可靠的自動(dòng)化能耗計(jì)量系統(tǒng)是商業(yè)化運(yùn)營的必然趨勢(shì)，是建立節(jié)約型社會(huì)的技術(shù)基礎(chǔ)。建立既有建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)的目的是基于建立可持續(xù)發(fā)展的節(jié)約型社會(huì)的需要，將作為制定制度政策的基準(zhǔn)，將成為大型公建能源審計(jì)、節(jié)能改造和北方既有居住建筑的供熱計(jì)量、節(jié)能改造的技術(shù)支撐與政策的指針。它不同于普通意義的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考核，需提供基于開放式系統(tǒng)平臺(tái)上的自動(dòng)能量計(jì)量、統(tǒng)計(jì)及管理系統(tǒng)，作為建筑能耗的監(jiān)管手段。該系統(tǒng)要能根據(jù)不同時(shí)段劃分實(shí)現(xiàn)電能量的分段增加、統(tǒng)計(jì)和分析，是將來建立細(xì)分能耗監(jiān)管系統(tǒng)技術(shù)支持系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。因此，該系統(tǒng)應(yīng)從公平、公正、公開的原則出發(fā)，充分體現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的可靠性、完整性、準(zhǔn)確性、唯一性、安全性和不可修改性。它應(yīng)基于完全開放結(jié)構(gòu)的平臺(tái)，基于開放標(biāo)準(zhǔn)支持分布式系統(tǒng)，具有功能穩(wěn)定、模塊化、面向?qū)ο笠约傲己萌藱C(jī)界面等特點(diǎn)。該系統(tǒng)應(yīng)提供基于Web技術(shù)和廣域網(wǎng)技術(shù)的信息管理應(yīng)用服務(wù)，達(dá)到功能齊全、組合靈活，擴(kuò)展升級(jí)方便。為達(dá)到以上要求，關(guān)鍵在于要以分項(xiàng)計(jì)量為基礎(chǔ)，將能耗監(jiān)管系統(tǒng)建立在一個(gè)真正開放的系統(tǒng)支持平臺(tái)上，保證該系統(tǒng)可以滿足近期和將來發(fā)展的需求，從而節(jié)省投資，全面滿足建筑能耗監(jiān)管的要求。2. 能耗監(jiān)管系統(tǒng)概述我們建議的建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)自動(dòng)能量計(jì)量、抄表和能耗分析系統(tǒng)，是根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)并且結(jié)合中國的實(shí)際需求，推出的面向市場(chǎng)的新一代能量計(jì)量監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)的主站，由下列子系統(tǒng)構(gòu)成：l 能量數(shù)據(jù)采集及處理子系統(tǒng) ；l 數(shù)據(jù)管理應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)；l 人機(jī)交互MMI子系統(tǒng)；l 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信及Web服務(wù)子系統(tǒng)；l 報(bào)表及打印服務(wù)子系統(tǒng)；l 基于智能HUB局域網(wǎng)；l 時(shí)鐘、頻率/時(shí)差監(jiān)視子系統(tǒng)；它有別于常規(guī)的能量計(jì)量及計(jì)費(fèi)抄表系統(tǒng)，不僅能夠滿足系統(tǒng)的規(guī)范功能要求，還能夠滿足用戶新技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展要求，包括：實(shí)施網(wǎng)絡(luò)通信及數(shù)據(jù)共享的應(yīng)用；進(jìn)一步開發(fā)新的統(tǒng)計(jì)模式應(yīng)用；提供基于Web技術(shù)的能耗信息管理應(yīng)用服務(wù)； 提供各種能源單位能量標(biāo)準(zhǔn)；提供各種能耗指標(biāo)間的自動(dòng)換算；提供各種綜合、細(xì)分分析模式；提供根據(jù)用戶的需求，方便地實(shí)現(xiàn)不同費(fèi)率模型、時(shí)段劃分實(shí)現(xiàn)電能量的分段增加、統(tǒng)計(jì)和分析功能適應(yīng)細(xì)分分析管理需要。2.1 主要系統(tǒng)功能及特點(diǎn)l 即時(shí)能耗計(jì)量(Same-time Energy Tele-Metering System);l 支持廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(WAN)、撥號(hào)電話交換網(wǎng)絡(luò)(PSTN)、電力專，網(wǎng)等通信網(wǎng)等通信模式的能耗數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸應(yīng)用；l 支持直接表計(jì)接入網(wǎng)絡(luò)或電表經(jīng)電能數(shù)據(jù)集中器接入網(wǎng)絡(luò)；l 多模式電能（耗）數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；可實(shí)現(xiàn)即時(shí)(1-15分鐘級(jí)周期) 電能（耗）數(shù)據(jù)采集；l 能耗計(jì)量及管理 (Energy Accounting & Management System);l 分類能耗/能量數(shù)據(jù)庫管理；l 能耗監(jiān)管及結(jié)算 (Settlement and Billing System based on Certificate Authority)；l 能耗指標(biāo)設(shè)定、能耗獎(jiǎng)懲結(jié)算；l 能耗信息管理 (Energy Information Management System)；l 基于Web服務(wù)器、歷史能耗數(shù)據(jù)管理服務(wù)器等，提供面向煤炭、電力、石油天然氣等能耗信息瀏覽服務(wù)、電子郵件應(yīng)用服務(wù)；l 能耗負(fù)荷預(yù)測(cè)及計(jì)劃的數(shù)據(jù)管理；l 能耗負(fù)荷實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視，以及歷史數(shù)據(jù)管理；l 多模式數(shù)據(jù)采集方式 (Multi Mode Data Collect)；l 滿足不同通訊方式、不同采集模式，如自動(dòng)采集、人工在線錄入、數(shù)據(jù)文件自動(dòng)錄入等。2.2 系統(tǒng)技術(shù)特征系統(tǒng)應(yīng)基于完全開放體系結(jié)構(gòu)的支持平臺(tái)，基于開放標(biāo)準(zhǔn)和各種遠(yuǎn)傳通訊方式。主要的系統(tǒng)性能技術(shù)特征如下：l 開放體系1）系統(tǒng)對(duì)硬件和操作系統(tǒng)開放。在硬件、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫平臺(tái)上提供多種選擇，并且易于擴(kuò)展、易于升級(jí)和維護(hù)。系統(tǒng)可移植性，在系統(tǒng)開發(fā)上具備利用硬件和操作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。2）系統(tǒng)易于采用標(biāo)準(zhǔn)的硬件來擴(kuò)展，它的規(guī)?？梢詮膯螜C(jī)服務(wù)器/工作站系統(tǒng)到大量服務(wù)器和工作站的網(wǎng)絡(luò)式系統(tǒng)。應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫可以一起運(yùn)行在同一工作站上或靈活地分布在多個(gè)服務(wù)器和工作站上，以便用有效的方式利用資源，提供對(duì)重要應(yīng)用功能的備份等。3）系統(tǒng)具有良好的互操作性，系統(tǒng)能耗計(jì)量數(shù)據(jù)庫是高性能工業(yè)數(shù)據(jù)庫，任何外部應(yīng)用都可以用一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方式去訪問數(shù)據(jù)。可以與用戶內(nèi)部的其它數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)以及與第三方產(chǎn)品交互操作，同時(shí)提供了一個(gè)支持企業(yè)范圍內(nèi)計(jì)算的數(shù)據(jù)中心。4）系統(tǒng)的MMI/GUI環(huán)境友好，提供一個(gè)一致的圖形用戶和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)接口，對(duì)于集成新的應(yīng)用功能，不需要修改現(xiàn)有的軟件。系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用編程接口（API），包括數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和訪問例程，支持在線集成用戶開發(fā)的應(yīng)用。系統(tǒng)能支持多種不同RDBMS系統(tǒng)，使得將來軟件升級(jí)靈活方便。l 分布式結(jié)構(gòu)1）系統(tǒng)支持TCP/IP規(guī)約的客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)、B/S結(jié)構(gòu)。應(yīng)用數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用功能和圖形用戶接口（GUI）客戶機(jī)軟件，可以分布到任何系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)上，對(duì)客戶機(jī)服務(wù)器通信所期望的LAN也能被指定。能實(shí)現(xiàn)在多個(gè)服務(wù)器和LAN中優(yōu)化系統(tǒng)性能和平衡負(fù)載。2）系統(tǒng)的分布式DBMS支持節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)庫通信容錯(cuò)。系統(tǒng)的消息系統(tǒng)用于在所有的服務(wù)器和客戶機(jī)之間，包括異構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行發(fā)布信息和通信。系統(tǒng)的信息和進(jìn)程調(diào)度，支持網(wǎng)絡(luò)上從任何一個(gè)客戶或服務(wù)器到任何其它的客戶或服務(wù)器的執(zhí)行和程序觸發(fā)請(qǐng)求，提供客戶透明的應(yīng)用層管理。3）系統(tǒng)采用先進(jìn)的邏輯故障切換和恢復(fù)技術(shù), 遵循數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用功能對(duì)系統(tǒng)硬件的邏輯分配。當(dāng)一個(gè)客戶機(jī)應(yīng)用不能經(jīng)主網(wǎng)絡(luò)地址聯(lián)接到邏輯服務(wù)器上，它能自動(dòng)試圖經(jīng)由備份地址建立聯(lián)接，自動(dòng)恢復(fù)來自硬件服務(wù)器故障和LAN故障。備份數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)復(fù)制自動(dòng)保持最新數(shù)據(jù)，保證各類能量計(jì)量及其他數(shù)據(jù)的安全性，以及數(shù)據(jù)完整性及一致性。4）系統(tǒng)的圖形用戶接口（GUI）物理上駐留在客戶控制臺(tái)臺(tái)節(jié)點(diǎn)，并使用當(dāng)?shù)伛v留顯示定義。GUI是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的一個(gè)客戶，周期性地從各種系統(tǒng)服務(wù)器上接收更新的數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)變位和越死區(qū)時(shí)才傳輸?shù)娇蛻魴C(jī)，減少LAN堵塞并優(yōu)化系統(tǒng)性能。5）系統(tǒng)分布式結(jié)構(gòu)支持經(jīng)串行鏈路聯(lián)接到系統(tǒng)上的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，保證運(yùn)行在Windows 平臺(tái)上遠(yuǎn)程客戶能通過Modem、無線終端、寬帶等聯(lián)接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和更新?？蛻魴C(jī)應(yīng)用軟件能運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)的PC機(jī)和筆記本電腦，可提供當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)程的訪問。l 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳采集數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)是主站通過通信終端服務(wù)器直接采集和經(jīng)遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)處理終端采集。系統(tǒng)支持對(duì)每一個(gè)通道口的通信監(jiān)視，統(tǒng)計(jì)通信信息及運(yùn)行狀況，并能夠?qū)崿F(xiàn)通道故障、Modem故障和集中器故障的自動(dòng)恢復(fù)。系統(tǒng)的廣域網(wǎng)通信支持網(wǎng)橋、交換機(jī)或路由器，并支持多種標(biāo)準(zhǔn)通信模式，包括：分組交換、幀中繼、ATM，并適應(yīng)采用X.25、GPRS/CDMA和TCP/IP通信。對(duì)于電力內(nèi)部通信，系統(tǒng)并支持ICCP規(guī)約、WSCC規(guī)約，以及ELCOM-90規(guī)約。l 系統(tǒng)與其它系統(tǒng)互聯(lián)通信系統(tǒng)與用戶的信息系統(tǒng)互連，采用10/100/1000M自適應(yīng)快速以太網(wǎng)連接，防止網(wǎng)絡(luò)阻塞，保證數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議均采用TCP/IP協(xié)議。系統(tǒng)為第三方提供數(shù)據(jù)庫訪問接口。系統(tǒng)對(duì)廣域網(wǎng)絡(luò)的用戶接入，基于用戶所配置的網(wǎng)絡(luò)，或用戶配置的對(duì)外數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)路由器或網(wǎng)絡(luò)路由器+撥號(hào)MODEM池/無線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，采用分組交換技術(shù)載IP數(shù)據(jù)包模式，實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)互聯(lián)，以支持遠(yuǎn)程用戶對(duì)Web服務(wù)器的數(shù)據(jù)瀏覽查詢。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.3 系統(tǒng)各部分主要技術(shù)指標(biāo)建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)主要包括終端表計(jì)，終端采集器，通訊鏈路，主站系統(tǒng)四個(gè)部分。系統(tǒng)總體技術(shù)指標(biāo)：（1）系統(tǒng)容量：采集終端數(shù)目2000，測(cè)量點(diǎn)數(shù)目50000；（2）系統(tǒng)時(shí)鐘誤差：0.1秒；（3）主站與終端時(shí)鐘誤差：0.5秒；（4）數(shù)據(jù)精度：等于表計(jì)超讀數(shù)據(jù)精度；（5）數(shù)據(jù)通訊保證：網(wǎng)絡(luò)誤碼率10-4；（6）系統(tǒng)可用率：99.99%（7）系統(tǒng)平均無故障時(shí)間（CASTF）：5000小時(shí)；2.3.1 電能表本系統(tǒng)所接入的復(fù)費(fèi)率智能表，要適應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)、專線和撥號(hào)相結(jié)合的方式。其測(cè)量量宜包括分時(shí)段計(jì)量等。電子式電能表由用戶自行配置。（1）單相電能表主要功能指標(biāo)1、計(jì)量功能l 準(zhǔn)確度等級(jí)：1級(jí) 額定頻率：50Hz；l 精確測(cè)量正負(fù)有功功率，以同一個(gè)方向積算電能，解決電流反接竊電問題；l 至少具有峰（第2費(fèi)率），平（第3費(fèi)率），谷（第4費(fèi)率）三費(fèi)率分時(shí)電能計(jì)量功能，根據(jù)不同的費(fèi)率時(shí)段設(shè)置，分別計(jì)量峰電量、平電量、谷電量，總電量為3費(fèi)率之和；l 任意時(shí)段的起始及終止的實(shí)際時(shí)間和預(yù)置時(shí)間誤差不超過0.5s/d；l 電能量數(shù)據(jù)凍結(jié)轉(zhuǎn)存日為每月1-31日中任意指定日的任意時(shí)，缺省設(shè)置為每月1日零時(shí)（月末凍結(jié)）；l 時(shí)段切換由內(nèi)置硬時(shí)鐘切換，日歷、計(jì)時(shí)和閏年自動(dòng)切換功能，具有時(shí)鐘備用電池?cái)嚯姾螅写鎯?chǔ)數(shù)據(jù)不丟失，能保持10年以上；l 環(huán)境要求：溫度-20-+55；濕度：5%-95%，符合相關(guān)工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)；l 內(nèi)置UPS電源，電壓：220V土20%；頻率：50Hz土2.5Hz；l 使用壽命：大于等于10年；2、通訊功能l RS485通信接口，具有防靜電及瞬間過電壓、過電流抑制功能，具有防靜電及瞬間過電壓、過電流抑制功能；l 通信規(guī)約符合部頒標(biāo)準(zhǔn)：DL/T645-1997l 具有GSM/GPRS/CDMA或WiFi/無線數(shù)傳通訊模塊（選配）；（2）三相電能表主要功能指標(biāo)1、計(jì)量功能l 準(zhǔn)確度等級(jí)：有功0.5S級(jí)/0.5級(jí)/1級(jí) 無功2級(jí) 額定頻率：50Hz；l 具有負(fù)荷曲線和電量凍結(jié)功能，電能量數(shù)據(jù)凍結(jié)轉(zhuǎn)存日為每月1-31日中任意指定日的任意時(shí)，缺省設(shè)置為每月1日零時(shí)（月末凍結(jié)）；l 時(shí)段切換由內(nèi)置硬時(shí)鐘切換，日歷、計(jì)時(shí)和閏年自動(dòng)切換功能，具有時(shí)鐘備用電池?cái)嚯姾螅写鎯?chǔ)數(shù)據(jù)不丟失，能保持10年以上；l 環(huán)境要求：溫度-20-+55；濕度：5%-95%，符合相關(guān)工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)；l 內(nèi)置UPS電源，電壓：220V土20%；頻率：50Hz土2.5Hz；l 使用壽命：大于等于10年2 、通訊功能l RS485通信接口，具有防靜電及瞬間過電壓、過電流抑制功能，具有防靜電及瞬間過電壓、過電流抑制功能；l 通信規(guī)約符合部頒標(biāo)準(zhǔn)：DL/T645-1997；l 具有GSM/GPRS/CDMA或WiFi/無線數(shù)傳通訊模塊（選配）；l 精確測(cè)量正負(fù)有功功率，以同一個(gè)方向積算電能，解決電流反接竊電問題；l 至少具有峰（第2費(fèi)率），平（第3費(fèi)率），谷（第4費(fèi)率）三費(fèi)率分時(shí)電能計(jì)量功能，根據(jù)不同的費(fèi)率時(shí)段設(shè)置，分別計(jì)量峰電量、平電量、谷電量，總電量為3費(fèi)率之和。2.3.2 熱能表本系統(tǒng)所接入的智能表，要適應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)、專線、撥號(hào)或GPRS/CDMA/WiFi/無線數(shù)傳相結(jié)合的方式。主要技術(shù)指標(biāo)要求：l 安裝簡(jiǎn)單、方便。l 密封防水，可在潮濕環(huán)境下使用。l 具有RS485或CASTUS總線和GSM/GPRS/CDMA/WiFi/無線數(shù)傳通訊能力（選配）。l 抗干擾性能高：抗人為干擾、磁干擾、EMC干擾；l 對(duì)處于掉線、欠費(fèi)、危險(xiǎn)等情況警報(bào)；l 具有正常、超頻、超限等梯度計(jì)量方式；2.3.3 管道天然氣/煤氣表本系統(tǒng)所接入的智能表，要適應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)、專線、撥號(hào)或GPRS/CDMA/WiFi/無線數(shù)傳相結(jié)合的方式。主要技術(shù)指標(biāo)要求：l 智能傳感器與氣表基表為兩個(gè)獨(dú)立部件，可拆可裝，通用于所有國標(biāo)氣表，方便用戶升級(jí)。l 不需設(shè)置初始值，數(shù)據(jù)線直接輸出氣表表盤示值，無累計(jì)誤差。l 無需外加電源供電，內(nèi)置電池確保整只遠(yuǎn)傳氣表正常記錄數(shù)據(jù)。l 智能芯片具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，在數(shù)據(jù)線或總線斷線及系統(tǒng)停電等情況下不影響正常記錄數(shù)據(jù)。l 安裝簡(jiǎn)單、方便。l 密封防水，可在潮濕環(huán)境下使用。l 具有RS485或CASTUS總線和GSM/GPRS/CDMA/WiFi/無線數(shù)傳通訊能力（選配）。l 防反流：對(duì)反流計(jì)量，并指示；l 抗干擾性能高：抗人為干擾、磁干擾、EMC干擾；l 對(duì)處于掉線、欠費(fèi)、危險(xiǎn)等情況警報(bào)；l 具有正常、超頻、超限等梯度計(jì)量方式；2.3.4 （熱）水表本系統(tǒng)所接入的智能表，要適應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)、專線、撥號(hào)或GPRS/CDMA/WiFi/無線數(shù)傳相結(jié)合的方式。主要技術(shù)指標(biāo)要求：l 安裝簡(jiǎn)單、方便。l 密封防水，可在潮濕環(huán)境下使用。l 具有RS485或CASTUS總線和GSM/GPRS/CDMA/WiFi/無線數(shù)傳通訊能力（選配）。l 防反流：對(duì)反流計(jì)量，并指示；l 抗干擾性能高：抗人為干擾、磁干擾、EMC干擾；l 對(duì)處于掉線、欠費(fèi)、危險(xiǎn)等情況警報(bào)；l 具有正常、超頻、超限等梯度費(fèi)率計(jì)量方式；2.3.5 終端采集器系統(tǒng)（RTU）終端采集器系統(tǒng)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)中終端多塊終端表計(jì)數(shù)據(jù)的采集與緩存，具備較強(qiáng)的通訊功能，能更加有效的接入和管理的各種表計(jì)。集采器參與管理直接掛