安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要： 本文介紹安科瑞能耗監(jiān)測系統(tǒng)在武清體育中心項(xiàng)目上的應(yīng)用，系統(tǒng)采用智能電力儀表、遠(yuǎn)傳水表采集各種用電、用水、的數(shù)據(jù)，通過能耗平臺進(jìn)行綜合分析能耗的消耗過程及趨勢，實(shí)現(xiàn)能源管理的可視化及可量化，為客戶管理提供支持。

關(guān)鍵詞：大型公共建筑；能耗監(jiān)測系統(tǒng)；ACREL-5000; 建筑能耗管理系統(tǒng)。  

1 引言

2010年城鄉(xiāng)建設(shè)部下發(fā)《關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)政府辦公和大型公共建筑節(jié)能管理工作的通知》，要求各地結(jié)合本地區(qū)的實(shí)際情況，深入推進(jìn)國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測體系建設(shè)，抓緊建立健全政府辦公建筑和公共建筑室溫監(jiān)控及空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行管理體系，積極探索建立公共建筑節(jié)能運(yùn)行管理激勵制度。要求繼續(xù)深入做好國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)及能效公示等工作，并在此基礎(chǔ)上選擇重要建筑安裝用能分項(xiàng)計(jì)量裝置，推進(jìn)能耗監(jiān)測平臺建設(shè)。  

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

本技術(shù)規(guī)范書引用的國家和行業(yè)標(biāo)注如下：
ISO/IEC 11801 《國際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》
GB 50052 《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB 50054 《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB/T 50063 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
IEC 61587 《電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)系列》
DL/T448 《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》
《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)——分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》
《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)——分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》
《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)——樓宇分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)安裝技術(shù)導(dǎo)則》
《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)——數(shù)據(jù)中心建設(shè)與維護(hù)技術(shù)導(dǎo)則》
《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)——建設(shè)、驗(yàn)收與運(yùn)行管理規(guī)范》

《國家機(jī)關(guān)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(dǎo)說明書》  

3 項(xiàng)目概況

武清體育中心是2017年全運(yùn)會天津賽區(qū)兵乓球比賽主賽場，是武清區(qū)政府的重要工程，武清體育中心主要包括體育館、熱身館、體育場、室內(nèi)訓(xùn)練館、全民健身館和集訓(xùn)樓以及戶外體育設(shè)施及其它附屬設(shè)施，非賽事時間還將在專業(yè)隊(duì)伍訓(xùn)練、大型文化演出、群眾體育及健身活動、會展等方面發(fā)揮積極的作用。

本項(xiàng)目遠(yuǎn)傳水表共計(jì)55臺，多功能電表52臺，多功能電表及水表通過RS485通信線接入網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)到后臺是通過內(nèi)部局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本項(xiàng)要解決的是基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)的智能化、自動化、可視化、可量化的采集與存儲,從而降低能源使用費(fèi)用，為建立節(jié)約型社會發(fā)揮作用。  

4 系統(tǒng)架構(gòu)

建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng) 以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，該系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)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。
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(jì)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(jì)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(bào)表等。
UPS:保證計(jì)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)著基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其監(jiān)測的能耗數(shù)據(jù)要完整、準(zhǔn)確并實(shí)時傳送至數(shù)據(jù)中心。  

5 系統(tǒng)軟件功能

5.1綜合能耗主界面

主頁面顯示該建筑的建筑圖片，建筑基本信息,建筑當(dāng)月分項(xiàng)用電餅圖和各種能源的消耗量。根據(jù)所選的建筑，對其建筑圖片進(jìn)行加載，可以選擇時間查看建筑能耗情況，選擇建筑或時間后自動刷新，默認(rèn)為當(dāng)天。
5.2支路用能
系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)各支路某段時間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。系統(tǒng)可查看各支路用能趨勢，可根據(jù)已有的日期或者自定義時間進(jìn)行查詢，并可以將支路用能顯示合計(jì)，以圖表形式顯示。

5.3分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)  

系統(tǒng)可以按照分項(xiàng)進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)與顯示。其中，日分項(xiàng)用能同比分析圖顯示不同分項(xiàng)的當(dāng)日與昨日能耗柱狀圖（藍(lán)色柱表示今日，綠色柱表示昨日）；用能餅圖顯示各分項(xiàng)過去31天的用能占比；堆積圖顯示各分項(xiàng)過去31天的能耗趨勢；分項(xiàng)用能排名圖顯示被選中分項(xiàng)對應(yīng)能耗值靠前位的支路。
5.4分項(xiàng)用能報(bào)表

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)各分項(xiàng)某段時間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能?？刹榭捶猪?xiàng)中各支路用能趨勢，可根據(jù)已有的日期或者自定義時間進(jìn)行查詢，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel。

5.5能耗的同比環(huán)比分析

系統(tǒng)可將各主要耗能設(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)能績效考核，以及節(jié)能目標(biāo)的修正。統(tǒng)計(jì)各支路當(dāng)年每月用能及去年同期用能。
5.6用能數(shù)據(jù)檢查
系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)某段時間內(nèi)各回路與下級支路的用能差值，超過一定百分比后醒目顯示（紅色區(qū)域），確保計(jì)量體系的完整性、準(zhǔn)確性。
5.7配置選項(xiàng)
依照相關(guān)技術(shù)規(guī)范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面積、空調(diào)面積、建筑地址等，其中建筑面積等信息將用能單位面積能耗分析；
配置項(xiàng)目中使用的儀表的類型、型號、生產(chǎn)廠家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監(jiān)測參數(shù)信息，此處配置情況影響能耗統(tǒng)計(jì)、分時段用能統(tǒng)計(jì)、參數(shù)查詢功能；
配置項(xiàng)目中使用到的所有計(jì)量儀表，保存計(jì)量儀表的地址、變比、對應(yīng)的采集器、代碼、監(jiān)測回路的名稱等信息；
配置分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)時涉及到的計(jì)量表計(jì)、所占比例、運(yùn)算方式等信息，可根據(jù)項(xiàng)目情況靈活配置，此處配置信息將影響各分類能耗分項(xiàng)用能分析小模塊中的功能；
配置各部門用能對應(yīng)的計(jì)量儀表、運(yùn)算方式、所占比例以及部門用能計(jì)劃，完成此項(xiàng)配置后將啟用部門能耗分析功能模塊；

配置建筑物中某用能區(qū)域?qū)?yīng)的計(jì)量儀表、運(yùn)算方式、所占比例，完成此項(xiàng)配置后將啟用區(qū)域能耗分析功能模塊  

6 前景展望

根據(jù)防化學(xué)院閱兵村項(xiàng)目能耗運(yùn)行效果分析，建立典型能耗分析模型，統(tǒng)一分析。
6.1對采集數(shù)據(jù)存儲，并形成可視化圖表：系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后存儲到數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)可滿足報(bào)表查詢及導(dǎo)出，并且系統(tǒng)可由柱狀圖等形式展現(xiàn)能耗趨勢，給客戶更好的體驗(yàn)。
6.2診斷出高能耗點(diǎn)：管理人員可通過系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，正對性的對各個回路同比及環(huán)比分析，通過一階段分析可找出高能耗點(diǎn)。

6.3通過能耗分析改進(jìn)管理運(yùn)營模式：針對高能耗點(diǎn)，針對性的改進(jìn)管理運(yùn)行如：在下班期間通知各個部門關(guān)燈、關(guān)機(jī)器，同時列入績效考核；如發(fā)現(xiàn)白天空調(diào)溫度不符合規(guī)定不按規(guī)定時間開關(guān)空調(diào)等情況，追究公司人員的責(zé)任等。通過能耗數(shù)據(jù)可減低公司運(yùn)營成本提高效益。

7結(jié)束語

能耗管理系統(tǒng)通過對用戶端電、水、氣、熱(冷)量等所有能耗的集中采集與分析，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，能耗監(jiān)測系統(tǒng)的意義，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。系統(tǒng)功能按日月年份統(tǒng)計(jì)能源消耗量并以曲線圖形展現(xiàn)，能耗量的同比、環(huán)比分析，便于判斷用能走勢。在建設(shè)能耗管理系統(tǒng)后，不但能減輕工作人員的工作負(fù)擔(dān)，提供工作效率對促進(jìn)和帶動節(jié)能工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。