EMS建筑能源監(jiān)控管理平臺系統(tǒng)

1、建筑能源監(jiān)控管理平臺系統(tǒng)設計方案2011年4月目 錄第1章建筑節(jié)能需求簡介31.1節(jié)能需求簡述31.2能源管理系統(tǒng)簡介31.3建筑能源管理系統(tǒng)應用41.4能源監(jiān)控系統(tǒng)市場前景分析5第2章實時能耗數據采集方案設計62.1電力能耗數據采集方式介紹62.2水力能耗數據采集方式介紹72.3m bus總線技術介紹72.4系統(tǒng)設計方案92.5實現(xiàn)功能與指標112.6電力系統(tǒng)設備132.7水力系統(tǒng)設備17第3章能源監(jiān)控管理軟件系統(tǒng)設計方案183.1系統(tǒng)方案設計原則183.2系統(tǒng)特點20第4章項目實施方案284.1組織方案284.2施工措施2829第1章 建筑節(jié)能需求簡介1.1 節(jié)能需求簡述建筑能耗在總能耗中

2、的比例，反映了一個國家或地區(qū)的經濟發(fā)展水平和生活質量。目前主要發(fā)達國家的建筑能耗均已占社會總能耗的1/3左右。我國建筑能耗比例雖然不及發(fā)達國家，但由于建筑市場的飛速發(fā)展，建筑能耗占總能耗比例逐年上升。資料顯示，未來幾年內寫字樓、公寓、飯店、會展中心等大型公共建筑會大幅度增加，在2020年前我國將新增約10億m2大型公共建筑。而我國約90%以上的大型公共建筑是典型的耗（電）能大戶，在能源需求日趨緊張的情況下，采用多種手段實現(xiàn)建筑節(jié)能是必然的選擇。如何進行建筑能耗量化管理以及效果評估，降低建筑運行過程中所消耗的能量，包括空調、照明、采暖、電梯以及辦公設備等的能耗，從而降低運行成本，成為大樓業(yè)主最為

3、關注的問題。 要想降低能源消耗就必須采取有效的方式管理能源。對于一棟現(xiàn)代化的大樓而言，在沒有安裝ems的時候，由于很難了解大樓內空調、照明等耗能設備的運行情況，統(tǒng)計顯示有35%50%的能源因此而浪費。另一方面，工業(yè)和商業(yè)用電付費時有一個參數是要加以考慮的：契約用電容量。耗能設備全部運行時會產生很強的用電需求，一個月中哪怕只有1520分鐘的用電負荷超出契約容量，全月的基本電費仍基于最高負荷收費。統(tǒng)計顯示這些額外的費用通常占企業(yè)用電帳單的25%左右。1.2 能源管理系統(tǒng)簡介能源管理系統(tǒng) 英文簡稱ems，ems就是將建筑物或者建筑群內的變配電、照明、電梯、空調、供熱、給排水等能源使用狀況，實行集中監(jiān)

4、視、管理和分散控制的管理與控制系統(tǒng)，是實現(xiàn)建筑能耗在線監(jiān)測和動態(tài)分析功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱。它由各計量裝置、數據采集器和能耗數據管理軟件系統(tǒng)組成。 ems通過實時的在線監(jiān)控和分析管理實現(xiàn)以下效果：1）對設備能耗情況進行監(jiān)視，提高整體管理水平；2）找出低效率運轉的設備；3）找出能源消耗異常；4）降低峰值用電水平。ems的最終目的是降低能源消耗，節(jié)省費用。能源管理系統(tǒng)的基本管理職能能源系統(tǒng)主設備運行狀態(tài)的監(jiān)視能源系統(tǒng)主設備的集中控制、操作、調整和參數的設定實現(xiàn)能源系統(tǒng)的綜合平衡、合理分配、優(yōu)化調度。異常、故障和事故處理。基礎能源管理。能源運行潮流數據的實時短時歸檔、數據庫歸檔和即時查詢。1

5、.3 建筑能源管理系統(tǒng)應用1）建立實時能耗數據采集系統(tǒng) 實時能耗數據采集系統(tǒng)包括各計量裝置、數據采集器和數據采集軟件。實時數據保存到能源管理系統(tǒng)的能耗數據庫中，各級管理人員在自己的辦公室里就可以利用瀏覽器訪問能源管理系統(tǒng)，根據權限瀏覽全部或部分相關能源計量信息。 2）建立能耗數據統(tǒng)計與分析系統(tǒng) 能耗數據統(tǒng)計與分析功能提供各分類分項能耗數據的逐時、逐日、逐月、逐年的統(tǒng)計圖表和文本報表，以及各類相關能耗指標的圖表，各級管理人員可以對能源的班用量、日用量、月用量進行比對，分析能源使用過程中的漏洞和不合理情況，調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費，達到節(jié)能降耗之目的。 3）建立能源使用計劃根據目

6、前的能源使用情況，做出能源使用計劃。根據能源使用需求，制訂能源采購、生產、供應計劃，做到生產有目的，使用有計劃，在能源方面保障生產平穩(wěn)且能源使用合理、節(jié)儉，避免浪費現(xiàn)象發(fā)生。 4）建立能源折標系統(tǒng)對于不同種類能源的使用情況，必須折合成標準單位才能進行比較和綜合，建立能源折標系統(tǒng)，以便能對不同的能源進行合并比較。 5）建立需量控制系統(tǒng)用戶通過組態(tài)的方式確定負荷組、負荷和契約容量信息。需量控制系統(tǒng)自動預測下一個時刻需量，根據負荷卸載優(yōu)先級別卸載或恢復負荷，確保系統(tǒng)需量不超過峰值契約容量，免受罰款或停電。1.4 能源監(jiān)控系統(tǒng)市場前景分析市場前景廣闊資料顯示，未來幾年內，我國的寫字樓、公寓、飯店、會展

7、中心等大型公共建筑會大幅度增加，在2020年前我國將新增約10億m2大型公共建筑。而我國約90%以上的大型公共建筑是典型的耗（電）能大戶。事實上，針對能源需求日趨緊張的情況，中國政府高度重視節(jié)能與環(huán)保，積極推進節(jié)能減排、發(fā)展綠色產業(yè)和綠色經濟，建設部科技司司長賴明曾大致估算了建筑節(jié)能這個市場的市場值，“建筑節(jié)能勢在必行，建筑節(jié)能市場容量很大，據測算，有5000億元的空間?！庇袑＜冶硎?，“在建筑節(jié)能方面，國家推出了一系列政策，2020年我國用于節(jié)能建筑項目的投資至少是1.5萬億，建筑能源管理系統(tǒng)的市場前景是很廣闊的?！钡?章 實時能耗數據采集方案設計2.1 電力能耗數據采集方式介紹目前電表集抄市

8、場的主流抄表方式分為，低壓載波集中抄表，和無線抄表。低壓載波集中抄表其技術方案具有較大的優(yōu)勢，它利用了現(xiàn)有低壓電力線作為通訊載體實施計算機自動抄表，不僅可省去敷設線路和日后維護線路的大量工作及費用，同時線路的安全也自然有了保障，運行通訊費用較低，它可以不更換舊表而是在原表上增裝一個小的傳感器來完成轉換和傳輸數據，這樣可省去大量換表資金。但它存在的缺點是，電網線路上周期性、持續(xù)性的干擾信號以及干擾的隨機突發(fā)性與多變性，影響了數據傳輸的穩(wěn)定性，盡管可采用規(guī)避干擾和中繼技術能夠提高一定的抄收成功率，可是產品的技術方案（電話線+載波通訊）從根本上無法適應國內各種電網結構，抄收數據的實時性又很低，很難穩(wěn)

9、定地保證每天采集到完整的臺區(qū)數據。由于電話線的通訊速率低，而且平常不能總保持連通狀態(tài)（會發(fā)生大量的通訊費用），無法實現(xiàn)在線監(jiān)測和自動報警功能，因此產品的實際用途受到很大的限制，其性能價格比直接影響了產品的推廣應用。gprs（general packet radio service），即通用分組無線業(yè)務，這種無線業(yè)務是在現(xiàn)有gsm網絡上開通的一種新型的分組數據傳輸業(yè)務，它是利用分封交換（packet-switched）的概念所發(fā)展出的一套無線傳輸方式。gprs采用分組交換技術，它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源。gprs特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據

10、量傳輸。gprs相對有線電話還具有通訊信道安全可靠、速率高、實時在線不發(fā)生費用、通訊費用低、普及面廣、安裝便利等優(yōu)勢，尤其是它所提供的點對多點無連接型網絡業(yè)務非常適合抄表項目。針對于學校的目前情況，我們推薦利用m-bus總線集中器和gprs分組交換系統(tǒng)，進行無線電力抄表和監(jiān)控系統(tǒng)的建設。對樓層內的電表數據采用m-bus總線集中器，而從樓宇到學校抄表中心的遠程數據傳送則由gprs網絡來完成。具有簡單、易維護及管理方便等特點。2.2 水力能耗數據采集方式介紹在自來水系統(tǒng)的信息化過程中，單表數據的自動抄送具有十分重要的意義，也是集團用戶迫切想要解決的問題，因為水表數據抄送的準確性、及時性，直接影響自

11、來水系統(tǒng)的信息化水平、甚至管理決策、經濟效益。傳統(tǒng)的手工抄表費時、費力，準確性和及時性得不到可靠的保障，這導致了相關營銷和企業(yè)管理類軟件不能獲得足夠詳細和準確的原始數據；一般人工抄表都按月抄表，對于用戶計量來說是可行的，但對于相關的管理、供應部門進行更深層次的分析和管理決策卻不夠。行業(yè)的實際需求催生著自動抄表系統(tǒng)的技術和應用不斷發(fā)展。隨著無線通信技術的快速發(fā)展，近年來出現(xiàn)了面向低成本設備無線聯(lián)網要求的智能無線遠傳水表，電子遠傳水表（直讀型）集水表的計量、遠程抄讀、遠程監(jiān)控于一體，是集中抄表系統(tǒng)的最佳選擇。由光電直讀水表、微控制器系統(tǒng)、總線接口等幾部分組成。我們采用m-bus總線集中器和gprs

12、分組交換系統(tǒng)進行技術結合，可以為水表的無線抄表提供很好的解決方案。 2.3 m bus總線技術介紹目前工業(yè)控制中采用較多的通訊方式仍然以485總線為主，這使得原本為工業(yè)自動化數據采集而設計的少結點（一般不多于100點）、短距離（一般數百米）、可規(guī)范布線的485總線通訊在多結點（以千、萬計）、長距離（數千米）、任意分布的布線方式的通訊中難以可靠應用，即使目前在工業(yè)自動化應用領域中，多結點、遠距離的數據通訊也早以采用了prfbus、can、hart、ff等通訊方式。在歐洲，戶用儀表的通訊方式以m-bus為主，它可以解決多結點、長距離的通訊問題。 目前國內諸多大型水、電、氣、熱表企業(yè)已采用或擬采用m

13、bus總線通訊技術。 技術概述: m-bus是一種低成本的一點對多點的總線通訊系統(tǒng)，具有通訊設備容量大（500點），通訊速率高（9600bps），成本低，設計簡單，布線簡便（無極性可任意分支，普通雙絞線），抗干擾能力強，并且總線可提供高達500ma電源的特點。系統(tǒng)具有自動登錄功能，此功能可完成設備的自動登錄、結點中斷報警等雙向可中斷的先進通訊功能?？偩€隔離設備具有總線故障隔離性能，保證部分總線故障時其它部分正常通訊。以該芯片為核心構成的總線通訊系統(tǒng)可廣泛應用于三表集抄、智能家庭控制網絡、消防報警及聯(lián)動網絡、小區(qū)智能化控制網絡、中央空調控制系統(tǒng)等。 系統(tǒng)由來 近年來，隨著各種電子設備的發(fā)展，越來

14、越需要進行低端電子設備的低成本聯(lián)網管理。雖然各種高速通訊網絡迅速發(fā)展并得以應用，但對于低端設備，其接口顯然復雜而昂貴，過去多年來，485技術主導著這一技術的應用，但已經不能滿足大容量集中抄表網絡的需要，在應用過程中存在以下問題： 1. 485的通訊設備容量少，理論上最多容許接入量不超過128個設備，這顯然不適用以樓宇為結點的多用戶容量要求。 2. 485的通訊速率低，并且其速率與通訊距離有直接關系，當達到數百米以上通訊距離時，其可靠通訊速率10年 性能特點1、選用tms430系列超低功耗單片機，大幅度降低靜態(tài)功耗。2、使用光電直讀技術，平時表具不需要供電。3、抄表快捷可靠，瞬間（不大于1s）完

15、成水量采集。4、直接讀取字輪數據，保證機電數據一致性。5、使用符合國際標準和國家標準的無極性兩線制總線技術，總線同時傳遞信號和電能，使通信可靠，布線簡單。6、安全防護級別高無磁性元件，磁干擾不會對計量數據產生任何影響；無電池，無存儲器，沒有電池壽命和丟失數據之憂；全防水灌封，具有ip65防水級別。第3章 能源監(jiān)控管理軟件系統(tǒng)設計方案3.1 系統(tǒng)方案設計原則能耗監(jiān)控軟件系統(tǒng)的總體設計原則是：以計算機網絡為基礎、軟件為核心，通過信息交換和共享，將各個具有完整功能的獨立分單元組合成一個有機的整體，提高系統(tǒng)維護和管理的自動化水平、協(xié)調運行能力及詳盡的管理功能，徹底實現(xiàn)功能集成、網絡集成和軟件界面集成。

16、具體如下：標準性 系統(tǒng)結構設計和功能符合2009年頒布國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)軟件開發(fā)指導說明書中定義的各項標準。管理系統(tǒng)的通訊接口可以將能耗數據按照國家機關辦公建筑及大型公共建筑分項能耗數據傳輸技術導則遠傳至上層的數據中轉站或省部級數據中心。 開放性 集成系統(tǒng)是一個完全開放性的系統(tǒng)，通過編制各個子系統(tǒng)的接口軟件將解決不同系統(tǒng)和產品間接口協(xié)議的“標準化”，以使它們之間具備“互操作性”。集成系統(tǒng)可以通過大樓局域網以瀏覽器方式實現(xiàn)監(jiān)控和管理操作。在數據接口上能提供多種與第三方系統(tǒng)銜接的工具。如opc，dde等。 可擴展性 水電監(jiān)控軟件系統(tǒng)的總體結構將是結構化和模塊化的，具有很好的

17、兼容性和可擴充性，既可使不同廠商的系統(tǒng)集成到一個管理平臺中，又可使系統(tǒng)能在日后得以方便地擴充，并擴展另外廠商的系統(tǒng)。 互連接性 系統(tǒng)確保了硬件和軟件的可集成，提供了準確的通訊協(xié)議和開放的數據庫接口，各子系統(tǒng)可實現(xiàn)信息和數據庫共享；同時考慮未來發(fā)展的需求，能與未來擴展子系統(tǒng)具有互聯(lián)性和互操作性。 安全性 為了確保系統(tǒng)硬件和信息的高安全性，采用windows安全措施，設立系統(tǒng)密碼。設立防火墻，使系統(tǒng)受到非法攻擊時對系統(tǒng)的破壞性降到最低。 先進性 考慮到電子信息及軟件技術的迅速發(fā)展，水電監(jiān)控軟件系統(tǒng)設計在技術上采用國內外先進的技術和國內產品，所采用的設備產品和軟件不僅成熟而且能代表當今世界的技術水平

18、。 經濟性 在保證先進性的同時，以提高工作效率，降低系統(tǒng)造價和運行維護成本，充分考慮系統(tǒng)的實用和效益，使之有較高的性能價格比，爭取獲得最大的投資回報率。 可靠性 系統(tǒng)集成是一個可靠性和容錯性極高的系統(tǒng)，系統(tǒng)能不間斷正常運行和有足夠的延時來處理系統(tǒng)的故障，確保在發(fā)生意外故障和突發(fā)事件時，系統(tǒng)都應該保持正常運行。 人機界面的友好性 系統(tǒng)采用圖形、表格等多種形式來顯示信息點的狀態(tài)，設備選型時操作簡單、維護方便。 合理性 系統(tǒng)應采用準確的方法來計量、合理的算法來統(tǒng)計及分析大樓的能源消耗，計算出能源使用成本，向智能樓宇管理者提供運轉狀況和節(jié)能降耗決策依據，以達到節(jié)能管理的目的。3.2 系統(tǒng)特點水電能耗監(jiān)

19、控軟件系統(tǒng)數據庫為oracle數據庫，運行于win98/2000/xp、nt的操作系統(tǒng)，易于使用。軟件所能管理的用戶數量沒有限制。 系統(tǒng)的功能與特點有： (一)安全可靠：安全性由三方面構成：第一，oracle數據庫是大型的、多用戶的數據庫，它的安全性高，允許多用戶同時使用同一數據庫而不會破壞完整性，用它來做抄表系統(tǒng)的數據引擎可以保證數據的安全；第二，系統(tǒng)對用戶實現(xiàn)分級授權管理功能，通過檢查使用者的名字和授權密碼，賦予使用者相應的操作權限，借鑒銀行系統(tǒng)的密碼管理模式限制無關人員改變數據庫和硬件設置；第三，防火墻功能及完善的數據備份功能，防備系統(tǒng)受到人為的惡意攻擊，數據備份功能確保在硬件系統(tǒng)故障時

20、，也能隨時在新的硬件設備上數據無丟失地啟動抄表系統(tǒng)。 (二)完善的系統(tǒng)日志：系統(tǒng)日志記錄了進入系統(tǒng)、離開系統(tǒng)，實時監(jiān)控，設置硬件、改變運行參數操作等及操作者、操作時間，凡是改變數據庫的操作都被記錄下來。 (三)抄表速度快：抄表快、數據準確，抄表時pc機只讀采集器的數據，數據傳輸速度快，并對每個數據塊都有效驗碼，保證了傳輸的準確性。 (四)自動抄表功能：按照設置的抄表開始時間和抄表間隔，到預定的抄表時刻，系統(tǒng)便會依次撥號去查抄采集器或電表內的數據。如果抄不上數據，系統(tǒng)會自動補抄或人工發(fā)布命令進行補抄。 系統(tǒng)功能介紹1據庫設計:本系統(tǒng)采用了三層b/s結構，表述層（用戶操作界面），業(yè)務邏輯層與數據據

21、庫層三個層次相分離，并支持oracle、sysbase、sql server等大型dbms系統(tǒng)（數據庫管理系統(tǒng)），本系統(tǒng)目前采用的是sql server2000數據庫。2系統(tǒng)曲線:在單位能耗分析中，用戶可以查詢出某一個時間段的小時、日、月份、年度的曲線并且可以動態(tài)選擇所關心的數據項；可以選擇出曲線圖和柱狀圖。1）能耗報告（energy profile）各能源管理組逐時、逐日、逐月、逐年能耗值報告，幫助用戶掌握自己的能源消耗情況，找出能源消耗異常值。2）能耗排名（energy ranking）不同時間范圍下能源管理組的能耗值排序，幫助找出能效最低和最高的設備單位。3）能耗比較（energy co

22、mparison）不同時間范圍內能源管理組能耗值的比較。4）偏差分析（deviation report）任何一天不同時段能耗值與管理設定值的偏差表示。紅色偏差值表示實際能耗值超出了能耗使用計劃值，指出能源消耗的增加傾向。5）最大值/最小值分析（max/min value analysis）不同時間范圍內能耗值的最大值/最小值分析?？梢苑治龈飨到y(tǒng)和設備能源消耗與時間的相關關系。6）一次能源折算（primary energy profile）將企業(yè)能耗值折算為熱量(mj)、標準煤以及原油、原煤等一次能源消耗量和相對的co2釋放量。3報表設計:在單位能耗區(qū)間進行報表查詢，用戶可以通過選擇2個時間段，

23、再選擇一個報表，模塊會動態(tài)的載入當前pdf或excel報表格式的文件。用戶可以在生成的報表文件中進行編輯打印等工能。也可以跟據用戶需求，自定義報表查詢模板。如下圖所示：4數據在線實時顯示功能:打開平臺系統(tǒng)后進入在線地圖，用戶會在 在線地圖的頁面上看到，供電拓撲圖上水、電表的實時數據。使用戶一目了然的就看到了當前的實時電表數據。如果想看更多的參數，則可以將鼠標移動到電表點位圖上，就會出現(xiàn)了一個詳細數據表。方便用戶查詢。如下圖所示：5系統(tǒng)權限系統(tǒng)提供了一套完善的權限管理模式，只有當用戶被授權后才能登錄到系統(tǒng)，并進入授權內的操作，拒絕了非法用戶的入侵。使用戶數據的安全性得到了保證 6水電表信息管理對相應的水電表基本信息進行管理，并可以進行詳細查詢和數據錄入。7數據查詢系統(tǒng)有實時數據查詢和歷史數據查詢，實時數據查詢是查看最近一次數據上報的數據，歷史數據查詢是用戶可以查詢某一時間段的數據。8數據的