能源管理系統(tǒng)與能耗監(jiān)測的解決方案

1、能源管理系統(tǒng)與能耗監(jiān)測的解決方案1 概述能源管理系統(tǒng)是以幫助工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在擴(kuò)大生產(chǎn)的同時，合理計劃和利用能源，降低單位產(chǎn)品能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益為目的信息化管控系統(tǒng)。  通過能源計劃，能源監(jiān)控，能源統(tǒng)計，能源消費(fèi)分析，重點能耗設(shè)備管理，能源計量設(shè)備管理等多種手段，使企業(yè)管理者對企業(yè)的能源成本比重，發(fā)展趨勢有準(zhǔn)確的掌握，并將企業(yè)的能源消費(fèi)計劃任務(wù)分解到各個生產(chǎn)部門車間，使節(jié)能工作責(zé)任明確，促進(jìn)企業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。  能源管理系統(tǒng)的基本管理職能：能源系統(tǒng)主設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視能源系統(tǒng)主設(shè)備的集中控制、操作、調(diào)整和參數(shù)的設(shè)定實現(xiàn)能源系統(tǒng)的綜合平衡、合理分配、優(yōu)化調(diào)度。異常、故障和事故

2、處理?；A(chǔ)能源管理。能源運(yùn)行潮流數(shù)據(jù)的實時短時歸檔、數(shù)據(jù)庫歸檔和即時查詢。  在我國的能源消耗中，工業(yè)與大型公建是我國能源消耗的大戶，能源消耗量占全國能源消耗總量的70%左右，而不同類型工業(yè)企業(yè)的工藝流程，裝置情況、產(chǎn)品類型、能源管理水平對能源消耗都會產(chǎn)生不同的影響。建設(shè)一個全廠級的集中統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)可以完成對能源數(shù)據(jù)進(jìn)行在線的采集、計算、分析及處理從而實現(xiàn)對能源物料平衡、調(diào)度與優(yōu)化、能源設(shè)備運(yùn)行與管理等方面發(fā)揮著重要的作用。  能源管理系統(tǒng)（簡稱EMS）是企業(yè)信息化系統(tǒng)的一個重要組成部分，因此在企業(yè)信息化系統(tǒng)的架構(gòu)中，把能源管理作為MES系統(tǒng)中的一個基本應(yīng)用構(gòu)件，作為

3、大型企業(yè)自動化和信息化的重要組成部分，安科瑞（Acrel）公司的Acrel-5000產(chǎn)品以實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為核心可以從數(shù)據(jù)采集、聯(lián)網(wǎng)、能源數(shù)據(jù)海量存儲、統(tǒng)計分析、查詢等提供一個EMS的整體解決方案，達(dá)到公司調(diào)度管理人員在能源管控中心實時對系統(tǒng)的動態(tài)平衡進(jìn)行直接控制和調(diào)整，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 2 系統(tǒng)軟件Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)以計算機(jī)、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一般分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層，如圖

4、1所示。 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1）站控管理層  站控管理層針對能耗監(jiān)測系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級計算機(jī)、打印機(jī)、UPS 電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有良好的人機(jī)交互界面，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運(yùn)行狀況。  監(jiān)控主機(jī)：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口，進(jìn)行系統(tǒng)管理、維護(hù)和分析工作。打印機(jī)：系統(tǒng)召喚打印或自動打印圖形、報表等。模擬屏：系統(tǒng)通過通訊方式與智能模擬屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，形象顯示整個系統(tǒng)運(yùn)行狀況。UPS：保

5、證計算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行。 2）網(wǎng)絡(luò)通訊層  通訊層主要是由通訊管理機(jī)、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。通訊管理機(jī)：是系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和智能通訊管理中心。它具備了數(shù)據(jù)采集與處理、通訊控制器、前置機(jī)等功能。以太網(wǎng)設(shè)備：包括工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)。通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線、光纖以及無線通訊等。 3）現(xiàn)場設(shè)備層  現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場總

6、線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳存儲的建筑能耗數(shù)據(jù)。測量儀表擔(dān)負(fù)著最基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其監(jiān)測的能耗數(shù)據(jù)必須完整、準(zhǔn)確并實時傳送至數(shù)據(jù)中心。 3 能源管理系統(tǒng)與能耗監(jiān)測系統(tǒng)的功能3.1能源管理功能數(shù)據(jù)的采集和存儲數(shù)據(jù)的采集和存儲是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，沒有大量的數(shù)據(jù)就無法進(jìn)行有效的分析，沒有有效的分析就無法得到正確的能源管理措施。數(shù)據(jù)可通過建筑設(shè)備管理系統(tǒng)（BAS系統(tǒng)）采集。 數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括：建筑物環(huán)境參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、各設(shè)備能耗數(shù)據(jù)等。獲取的參數(shù)越多、運(yùn)行的周期越長，越容易得到準(zhǔn)確的結(jié)論。但若參數(shù)過多，又會造成建設(shè)成本的大量增加，因此可根據(jù)各建筑物的具體

7、情況把數(shù)據(jù)分為：系統(tǒng)運(yùn)行所必須的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)（可選數(shù)據(jù)），在管理效果和建設(shè)成本間取得平衡。 建筑物參照模型和能耗計算  按照世界能源委員1979年提出的“節(jié)能”定義：采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、環(huán)境和社會可接受的一切措施，來提高能源資源的利用效率。即盡可能地減少能源消耗量，生產(chǎn)出與原來同樣數(shù)量、同樣質(zhì)量的產(chǎn)品；或者是以原來同樣數(shù)量的能源消耗量，生產(chǎn)出比原來數(shù)量更多或數(shù)量相等質(zhì)量更好的產(chǎn)品。以此延伸開來，建筑物的節(jié)能可以定義為：在基本不影響建筑物功能和舒適性的前提下，盡量減少能耗。所以，判斷一個建筑物節(jié)能與否，節(jié)能多少需要有個參照物，通過和參照物比較才能得出結(jié)論。對于改

8、造的建筑，通常可以用同一氣候條件下的歷史能耗數(shù)據(jù)作為參照。而新建建筑則相對比較復(fù)雜，日前在實際工程中常見下列幾種方式：  類比法：以類型、規(guī)模、功能相仿的建筑的能耗作為參照。主要適用于連鎖酒店、連鎖超市、連鎖商場等建筑條件相仿，管理模式相同的同一集團(tuán)或管理公司旗下的建筑物。  測試法：在建筑物正常運(yùn)行后，分別在各氣候條件下測試采取能耗管理措施和未采取措施的日能耗數(shù)量。通常可以在夏、冬兩季各選擇數(shù)天，采取隔日測試法，即第一天，測試采取能源管理措施日能耗量；第二天，關(guān)閉能源管理軟件測試日能耗量；以此類推。這種方式缺陷是測試的時間跨度偏長。  計算法：通過為建筑建立模型

9、，設(shè)定參數(shù)，模擬計算出該建筑物的能耗。這種方式優(yōu)點很明顯，通過模型能對建筑物的各設(shè)備能耗全面計算，為能耗管理提供方向性指導(dǎo)。但采用不同的軟件計算出的能耗值有差距，目前對計算出的能耗值的準(zhǔn)確性和權(quán)威性均存在爭議，計算結(jié)果能否作為節(jié)能合同內(nèi)的節(jié)能率計算依據(jù)是主要的分歧點。 能耗數(shù)據(jù)分析  通過對建筑的能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析，結(jié)合模型建筑物能耗對比，確定建筑物能耗對比，確定建筑物的能耗狀況和設(shè)備能耗效率，從而提供建筑物能源管理優(yōu)化措施。能耗數(shù)據(jù)分析模塊是能耗管理軟件的精髓所在，目前市場上各家軟件的算法不盡相同，其效果還需市場驗證。然而，以模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計算機(jī)智能控

10、制技術(shù)的發(fā)展將極大推動能源管理水平。 能源控制和管理  建筑物的節(jié)能措施主要通過建筑設(shè)備管理系統(tǒng)（BAS系統(tǒng)）來執(zhí)行。能源管理平臺和BAS系統(tǒng)的完美結(jié)合，是能源控制和管理措施實現(xiàn)的保障。目前，能源管理和BAS還分屬不同智能化系統(tǒng)，兩系統(tǒng)的相互融合應(yīng)該是智能化系統(tǒng)發(fā)展的方向。 能源管理報表  用表格和圖片的形式體現(xiàn)建筑物的能源使用情況、設(shè)備能耗、設(shè)備運(yùn)行效率、能耗歷史曲線等，以適應(yīng)不同人群的需求。系統(tǒng)一般應(yīng)能提供WEB服務(wù)，獲得授權(quán)許可的遠(yuǎn)程用戶能通過瀏覽器了解建筑物的能源使用狀況。 3.2能耗分析軟件功能  Acrel-5000建筑能

11、耗分析管理系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)采集方式包括人工采集方式和自動采集方式。通過人工采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑基本情況數(shù)據(jù)采集指標(biāo)和其它不能通過自動方式采集的能耗數(shù)據(jù)，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤氣等能耗量。通過自動采集方式采集的數(shù)據(jù)包括建筑分項能耗數(shù)據(jù)和分類能耗數(shù)據(jù)，由自動計量裝置實時采集，通過自動傳輸方式實時傳輸至數(shù)據(jù)中心。 大型公建或樓宇建筑的信息管理  系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的手工信息錄入界面，可對各棟監(jiān)控建筑的基本信息進(jìn)行整理和錄入，并支持手工錄入歷史能耗數(shù)據(jù)的功能。  Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建立也完全依據(jù)114號文，根據(jù)建筑的使用功能和用能特點

12、，將國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑分為如下8類：1、辦公建筑                   2、商場建筑3、賓館飯店建筑               4、文化教育建筑5、醫(yī)療衛(wèi)生建筑       

13、0;       6、體育建筑7、綜合建筑                   8、其它建筑 能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測  系統(tǒng)采集站定時采集各監(jiān)控點的儀表參數(shù)并上傳至本地建筑能耗分析管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，用戶可于當(dāng)?shù)貙崟r查詢能耗監(jiān)測情況。 建筑分類能耗分析  系統(tǒng)在完成數(shù)據(jù)處理與上傳的同時，將建筑能耗進(jìn)行分類分析，該部分功能符合1

14、14號文的定義，即將建筑能耗分類為如下六類：1、耗電量2、耗水量3、耗氣量（天然氣量或者煤氣量）4、集中供熱耗熱量5、集中供冷耗冷量6、其他能源應(yīng)用量（如集中熱水供應(yīng)量、煤、油、可再生能源等） 電量分項能耗分析  照明插座用電：為建筑物主要功能區(qū)域的照明、插座等室內(nèi)設(shè)備用電。主要包括照明和插座用電、走廊和應(yīng)急照明用電、室外景觀照明用電?？照{(diào)用電：主要包括冷熱站用電、空調(diào)末端用電。動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機(jī)用電。特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。建筑總能耗為建筑各分類能耗（除水耗量外）所折算的標(biāo)準(zhǔn)煤量之和。總用電量

15、各變壓器總表直接計量值分類能耗量各分類能耗計量表的直接計量值分項用電量各分項用電計量表的直接計量值單位建筑面積用電量總用電量/總建筑面積單位空調(diào)面積用電量總用電量/總空調(diào)面積用能情況的同、環(huán)比分析統(tǒng)計建筑或片區(qū)能耗的時用量、日用量和年用量，以曲線圖、柱狀圖等不同方式顯示，支持報表輸出。 建筑節(jié)能輔助診斷  系統(tǒng)可提取各能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行同、環(huán)對比分析，確立標(biāo)桿值并對各監(jiān)控點的能耗情況進(jìn)行能耗水平判定，對能耗改善提出一套完整的診斷流程，并給出能耗分析報告。 4 結(jié)束語  隨著國家發(fā)展節(jié)能減排工作力度的加大，Acrel-5000建筑能耗管理系統(tǒng)利用現(xiàn)代測控技術(shù)、數(shù)

16、據(jù)處理與通訊技術(shù)，基于完善的能耗監(jiān)測管理手段，采用分散控制器和交流采樣技術(shù)，憑借功能強(qiáng)大的大流量高可靠性通訊網(wǎng)絡(luò)，為工業(yè)民用建筑、生產(chǎn)企業(yè)和大型基礎(chǔ)設(shè)施等的能源設(shè)施的全時動態(tài)的能源管理控制提供全面專業(yè)的解決方案,達(dá)到對用戶能耗設(shè)施能耗細(xì)節(jié)和能耗過程的完全掌握。 參考文獻(xiàn)：1江蘇安科瑞電器制造有限公司產(chǎn)品手冊.2010.08版.2南京長江都市建筑設(shè)計股份有限公司產(chǎn)品手冊. 如需更多詳細(xì)資料，請聯(lián)系：江蘇安科瑞電器制造有限公司聯(lián)系人:徐玉麗  Q：1759867226MSN：xuyuli808284 電話真：0510-86179

17、975郵箱：xuyuli808284 主頁：地址：江蘇省江陰市南閘鎮(zhèn)東盟路5號物聯(lián)網(wǎng)（ZigBee）技術(shù)在能源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用字體大?。捍?- 中 - 小 shacrel   發(fā)表于 11-08-08 10:12     閱讀(107)   評論(0)     分類：技術(shù)論文 無所不在的物聯(lián)網(wǎng)通信時代即將來臨，物聯(lián)網(wǎng)被專家及多個國家認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)浪潮之后的又一次科技革命。不管是IBM提出的智慧地球，還是溫家寶總理在無錫提出的感知中國，都意味著物聯(lián)網(wǎng)將是當(dāng)下最熱門最具競爭性的產(chǎn)業(yè)。傳統(tǒng)的能源管理系統(tǒng)一般需要布設(shè)現(xiàn)場總線，然后將現(xiàn)場設(shè)備連

18、接到一臺電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并向用戶顯示界面，當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時可能需要單獨的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，而如果需要實現(xiàn)跨地區(qū)的遠(yuǎn)程管理，更是需要在互聯(lián)網(wǎng)上架設(shè)一臺專門的服務(wù)器，這樣，不僅需要投入服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及開發(fā)相應(yīng)的服務(wù)軟件，系統(tǒng)的維護(hù)除現(xiàn)場級設(shè)備和總線鏈路外還需要IT部門的管理員協(xié)助維護(hù)服務(wù)器設(shè)備，避免服務(wù)器故障而造成損失。因此，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到遠(yuǎn)程能源管理系統(tǒng)中來，底層運(yùn)用無線傳感網(wǎng)絡(luò)連接現(xiàn)場傳感器及設(shè)備，上層使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)，消除現(xiàn)場級布線的煩惱，可以消除網(wǎng)絡(luò)硬件的投入及日常的IT維護(hù)，同時可以輕松實現(xiàn)基于WEB服務(wù)的遠(yuǎn)程管理。由于本文所述的能源管理系統(tǒng)采用安科瑞（Acrel）公司提供的平臺及

19、解決方案，因此，在系統(tǒng)具體實現(xiàn)的設(shè)計均按照Acrel平臺的要求，但這并不影響借鑒和參考此平臺和解決方案來討論物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架、問題，及前景。  1 什么是物聯(lián)網(wǎng) 1.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義  目前國內(nèi)對物聯(lián)網(wǎng)也還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義，只是在大體的技術(shù)框架上做了一個概念性的表述：通過射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)就字面意義上理解就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是

20、在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。從物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上看，物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升，將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用，使人與物智慧對話，創(chuàng)造一個智慧的世界。因為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展幾乎涉及到了信息技術(shù)的方方面面，是一種聚合性、系統(tǒng)性的創(chuàng)新應(yīng)用與發(fā)展，也因此才被稱為是信息技術(shù)的第三次革命性創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)概括起來主要體現(xiàn)在三個方面：一是互聯(lián)網(wǎng)特征，即對需要聯(lián)網(wǎng)的物一定要能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；二是識別與通信特征，即納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動識別與物物通信

21、的功能；三是智能化特征，即網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)具有自動化、自我反饋與智能控制的特點。  1.2 物聯(lián)網(wǎng)的組成  物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)主要由三大塊組成：  一、包括各類傳感器、控制器等數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備，及構(gòu)成這些設(shè)備互聯(lián)的底層傳感網(wǎng)絡(luò)組成的設(shè)備感知層。感知層中的智能終端、智能傳感器、射頻識別，以及傳感網(wǎng)絡(luò)，組成了物聯(lián)網(wǎng)的底層基礎(chǔ)。 二、將底層傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)用各種接入技術(shù)：如以太網(wǎng)、GPRS、3G、Wi-Fi，甚至衛(wèi)星通訊等，最終接入互聯(lián)網(wǎng)。云技術(shù)強(qiáng)大的存儲、查詢、計算能力，也都?xì)w屬在這一層。  三、根據(jù)客戶自身需求，利用感知數(shù)據(jù)或狀態(tài)為

22、用戶提供有效的特定服務(wù)的應(yīng)用層。應(yīng)用層是對感知數(shù)據(jù)的一種特定形式的呈現(xiàn)。 1.3 ZigBee技術(shù)的特點 ZigBee協(xié)議基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，從2004年發(fā)布ZigBee V10到最新的增加了ZigBee-PRO擴(kuò)展指令集的ZigBee2006版本，ZigBee功能不斷強(qiáng)大。ZigBee具備強(qiáng)大的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能(見圖1)，它支持3種主要的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)構(gòu)(Star)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)和樹型結(jié)構(gòu)(Cluster Tree)，特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。與目前普遍應(yīng)用的wi-Fi、Bluetooth等短距離無線通信技術(shù)相比較

23、，ZigBee的特點主要有。  (1)工作周期短、收發(fā)信息功耗較低，并且RFD(Reduced Function Device，簡化功能器件)采用了休眠模式，不工作時都可以進(jìn)入睡眠模式。 (2)低成本。通過大幅簡化協(xié)議(不到藍(lán)牙的1/10)，降低了對通信控制器的要求，以8051的8位微控制器測算，全功能的主節(jié)點需要32KB代碼，子功能節(jié)點少至4 KB代碼。 (3)低速率、短延時。ZigBee的最大通信速率達(dá)到250 kbs(工作在2.4GHz時)，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點連接進(jìn)入網(wǎng)

24、絡(luò)只需30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較，藍(lán)牙需310S、Wi-Fi需3S。 (4)近距離，高容量。傳輸范圍一般介于10100 m，在增加RF發(fā)射功率后，亦可增加到13km。這指的是相鄰節(jié)點間的距離，若通過路由和節(jié)點間通信的接力，擴(kuò)展后達(dá)到幾百米甚至幾公里。ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點，最多一個主節(jié)點可管理254個子節(jié)點。 (5)高可靠性和高安全性。ZigBee的媒體接入控制層(Medium Access Control，MAC)采用CSMA/CA的碰撞避免機(jī)制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖

25、突。ZigBee還提供了3級安全模式，包括無安全設(shè)定、使用接人控制清單防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標(biāo)準(zhǔn)(Advanced Encryption Standard，AES)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。 (6)免執(zhí)照頻段。采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(Industrial Scientific Medical，ISM)頻段，分別為2.4GHz(全球)、915MHz(美國)和868MHz(歐洲)。 1.4 ZigBee的性能參數(shù)  以Acrel公司ANEZB-485 ZigBee采集器和ANEZB-GTW ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端為例，其主要參數(shù)見表1.表1&#

26、160;   型 號          參 數(shù)ANEZB-485ZigBee采集器ANEZB-GTWZigBee網(wǎng)絡(luò)終端無線頻率范圍2.41GHz2.48GHzRF信道16接收靈敏度-94dbm發(fā)射功率-27dbm25dbm天  線外置SMA天線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)狀尋址方式IEEE802.15.4/ZigBee標(biāo)準(zhǔn)地址網(wǎng)絡(luò)容量最大255個節(jié)點通信接口通信接口RS485工業(yè)以太網(wǎng)波特率9600bps（默認(rèn)）、4800bps、2400bps、1200bps可選；通信協(xié)議MODB

27、US-RTU協(xié)議LED指示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示綠燈POWER指示紅燈數(shù)據(jù)指示綠燈電源輔助電源220V AC功耗4W電磁兼容浪涌電壓4000V快速瞬變?nèi)好}沖4000V靜電8000V機(jī)械尺寸89×76×74mm工作溫度-2065儲藏溫度-4085  2 能源管理系統(tǒng)的設(shè)計  2.1 工作原理  能源管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)用電設(shè)備的智能管理，采用基于Acrel公司解決方案，感知層采用ZigBee無線通訊技術(shù)。由于ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有設(shè)備成本低、設(shè)備體積小、省電、網(wǎng)絡(luò)自愈能力強(qiáng)等特點，非常適合廣泛應(yīng)用在智能家庭、工業(yè)控制、能源管理、醫(yī)療監(jiān)控等物聯(lián)網(wǎng)

28、領(lǐng)域。網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)電力儀表、智能開關(guān)組成一個ZigBee私域網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)相互之間的連接。網(wǎng)關(guān)可進(jìn)行本地邏輯運(yùn)算，實現(xiàn)本地智能。 2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  能源管理系統(tǒng)由現(xiàn)場采集執(zhí)行器、本地數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用服務(wù)程序等幾個部分組成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。   (1)現(xiàn)場采集執(zhí)行器：主要有ACR330ELH、ACR220EL卡表  (2)應(yīng)用服務(wù)程序：運(yùn)行于Google云技術(shù)服務(wù)平臺，基于Google App Engine開發(fā)的web應(yīng)用程序，具有權(quán)限的用戶在任何可以接入互聯(lián)網(wǎng)的地方，使用Web瀏覽器登錄，即可查看該能源管理系統(tǒng)中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以及能耗數(shù)據(jù)報表等信

29、息。   3 能源管理系統(tǒng)計量體系宜選電力儀表      建立能源管理系統(tǒng)應(yīng)先建立計量體系。數(shù)據(jù)先于決策，節(jié)能始于計量。為了不重復(fù)投資，造成浪費(fèi)，能源管理系統(tǒng)應(yīng)與配電系統(tǒng)一體化，直接在配電系統(tǒng)中采集能耗數(shù)據(jù)。       電能計量宜采用電力儀表作為內(nèi)部管理電表，不宜用收費(fèi)電表。在電能管理中，供電部門一般會在總進(jìn)線處安裝收費(fèi)電表?？紤]內(nèi)部電能計量與節(jié)能管理的需要，在用戶安裝收費(fèi)電表的基礎(chǔ)上安裝電力儀表，用于內(nèi)部電能管理。因此用戶可自主選擇采購，但應(yīng)注意制造商是否有電力

30、儀表（電能部分）的計量許可證。電力儀表可以完成對各回路、各功能區(qū)的分項電能數(shù)據(jù)的采集，通過后臺電能管理系統(tǒng)完成電能分項計量。   4 ZigBee無線抄表解決方案      圖3為ZigBee能源管理系統(tǒng)，遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中電表的通信協(xié)議采用MODBUS-RTU協(xié)議。整個系統(tǒng)中監(jiān)控主機(jī)通過以太網(wǎng)按照TCP/IP協(xié)議把MODBUS-RTU命令數(shù)據(jù)傳遞給ZigBee網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點再通過單點對多點的通信模式，以廣播的方式把命令數(shù)據(jù)幀傳遞給ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)中的各個ZigBee采集器，通過Z

31、igBee采集器傳遞給485總線上的各個表計，如果表計的地址與命令幀中所涉及的地址吻合，則做出相應(yīng)的數(shù)據(jù)回復(fù)，通過原路返回給監(jiān)控主機(jī)。      整個系統(tǒng)可以監(jiān)測整個廠區(qū)或整幢樓宇等的各個分項的電能計量，譬如一個廠區(qū)路燈耗電量、各個辦公室的耗電量、各條生產(chǎn)線的耗電量等等，還可以以報表的形式分析該工廠在一段時時間內(nèi)的各個分項能耗占總能耗的百分比，以便工廠了解這段時間里的各個分項的能耗，以制定出往后能耗管理方案，已達(dá)到節(jié)能減耗的效果。      安科瑞為生產(chǎn)基地江蘇安科瑞電器制造有限公司設(shè)計的針對生

32、產(chǎn)用電進(jìn)行管理的電能管理分析系統(tǒng)，是基于ZigBee（物聯(lián)網(wǎng)）無線網(wǎng)絡(luò)的電能管理系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的組網(wǎng)采用ZigBee與RS485混合組網(wǎng)模式。 整個廠區(qū)共設(shè)8個集中監(jiān)測點，分別位于配電間、層配生產(chǎn)動力柜、空調(diào)動力柜、排風(fēng)機(jī)控制箱及位于配電末端的幾個照明控制箱。每個監(jiān)測點各設(shè)置無線ZigBee采集器一只，通過RS485總線對位于該監(jiān)測點的電能計量儀表進(jìn)行通訊組網(wǎng)；監(jiān)控中心設(shè)置ZigBee網(wǎng)絡(luò)終端一只，結(jié)合現(xiàn)場實際情況及考慮通訊的可靠性，于適當(dāng)位置設(shè)置數(shù)只ZigBee中繼路由器。系統(tǒng)的組網(wǎng)示意如圖4。