安科(kē)瑞 陳(chén)聰

 摘(zhāi)要：國家提出(chū)了全社會節(jié)能減排(pái)的戰略(lüè)舉措(cuò)，節(jié)約型校園的建(jiàn)設(shè)是(shì)實現這(zhè)一(yī)舉(jǔ)措(cuò)的(dí)重要(yào)內(nèi)容(róng)。為了對校(xiào)園(yuán)能(néng)耗實行量化(huà)管(guǎn)理，實時(shí)監(jiān)測，需要建(jiàn)立一(yī)個(gè)*的監(jiān)管體係(xì)校園節能監管體(tǐ)係。而(ér)節(jié)能監管體(tǐ)係的核心(xīn)是能耗(hào)監測(cè)平台(tái)，本(běn)文(wén)介紹了(liǎo)一種(zhǒng)基於智(zhì)能(néng)網(wǎng)關的(dí)能(néng)耗監(jiān)測係(xì)統(tǒng)的建(jiàn)設(shè)方(fāng)法，並給(gěi)出(chū)了(liǎo)係統(tǒng)的(dí)具體建設實(shí)施(shī)方法(fǎ)，具有(yǒu)一定(dìng)的理論價值和實(shí)際工程意(yì)義(yì)。

   關鍵(jiàn)詞：節能校(xiào)園；智能網(wǎng)關；能耗監測

0引言(yán)

   隨著(zhuó)近(jìn)幾(jī)年來(lái)招生規模的(dí)擴大，能源(yuán)開支(zhī)占學校(xiào)運營成本的比(bǐ)重也會(huì)越來越大(dà)。在學(xué)習(xí)和(hé)借(jiè)鑒(jiàn)國內外理(lǐ)念，管理(lǐ)經驗(yàn)及技(jì)術(shù)體(tǐ)係的基礎上，強化(huà)對學(xué)校的水(shuǐ)，電(diàn)等能耗(hào)進(jìn)行精細(xì)化(huà)管理(lǐ)將會大幅(fú)度降低學校運營(yíng)成(chéng)本，建(jiàn)設綠色(sè)校園(yuán)，落實(shí)節能(néng)減(jiǎn)排工作任務(wù)，指(zhǐ)導(dǎo)學校(xiào)基(jī)礎(chǔ)設施(shī)建設，能耗(hào)監(jiān)管(guǎn)平(píng)台建(jiàn)設具有重(zhòng)要意(yì)義。因此(cǐ)建(jiàn)立(lì)高等院(yuàn)校能(néng)耗(hào)監測與監控管理平台是非常(cháng)有必要的(dí)。

1係統(tǒng)總體設計

   節約型校(xiào)園建築能耗實時(shí)監管平台的建設以(yǐ)有(yǒu)綫Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸為(wéi)主，GPRS為(wéi)輔的建(jiàn)築(zhù)能(néng)耗(hào)監測，數據分(fēn)析，數據管理(lǐ)，信息發布(bù)係(xì)統。平台(tái)采用(yòng)485通訊(xùn)與(yǔ)TPC/IP網(wǎng)絡相(xiāng)結合的(dí)建築(zhù)能(néng)耗統計技術。係統(tǒng)由命令接收(shōu)/發送(sòng)服務(wù)器(qì)，數(shù)據(jù)接(jiē)收/發(fā)送服務器，數據處理(lǐ)服(fú)務器，信(xìn)息展(zhǎn)示(shì)服(fú)務(wù)器(qì)，防火(huǒ)牆(qiáng)，防病(bìng)毒，文件(jiàn)存儲(chǔ)/數(shù)據備份服(fú)務(wù)器，監控工作站(zhàn)，變送器(qì)，中繼器(qì)，前端傳感(gǎn)器，網絡轉(zhuǎn)換器(qì)，UPS電源，通訊(xùn)電(diàn)纜與建(jiàn)築(zhù)能耗實時(shí)監測(cè)軟(ruǎn)件等(děng)構成。係統能夠(gòu)可(kě)靠(kào)，穩(wěn)定地實現建築能(néng)耗(hào)數(shù)據(jù)的監(jiān)測和傳(chuán)輸(shū)，並(bìng)具有(yǒu)數據分析，處(chǔ)理(lǐ)和信(xìn)息(xī)展(zhǎn)示(shì)發布功能(néng)B-9。能耗監測平台係統結構(gòu)圖(tú)如圖(tú)1所示。

圖 1 能(néng)耗(hào)監(jiān)管平(píng)台(tái)係統結構(gòu)圖(tú)

2能(néng)耗數據采集與(yǔ)傳輸

   建(jiàn)築能耗監測(cè)的(dí)能耗數據(jù)采(cǎi)集(jí)采用自動采(cǎi)集(jí)方式，即(jí)通(tōng)過自(zì)動采集方(fāng)式將采(cǎi)集的(dí)建(jiàn)築分(fēn)項能耗數據和分類能耗(hào)數(shù)據(jù)由自(zì)動(dòng)計(jì)量裝置(zhì)實(shí)時(shí)采集(jí)，通(tōng)過自(zì)動(dòng)傳輸方式實時(shí)傳(chuán)輸(shū)至項目(mù)的數據(jù)中心。見(jiàn)圖(tú)2能耗(hào)數據(jù)采集(jí)網(wǎng)關(guān)應用(yòng)拓撲(pū)圖。

2.1數(shù)據網(wǎng)關設置(zhì)

   智(zhì)能能源(yuán)網關與(yǔ)能(néng)源管理信息係(xì)統主(zhǔ)站係(xì)統，能(néng)源(yuán)管理工作站(zhàn)和(hé)各種(zhǒng)能(néng)源計量設(shè)備構(gòu)成(chéng)完(wán)整(zhěng)的能(néng)耗監測與管理信息係(xì)統。智(zhì)能(néng)能(néng)源網(wǎng)關負責主(zhǔ)動與(yǔ)每(měi)一終端(duān)電(diàn)表進行(háng)數據通信(xìn)(抄表(biǎo))並(bìng)存(cún)儲數據5。定時(shí)或實時(shí)采(cǎi)集(jí)的數據(jù)可通(tōng)過電話(huà)綫(或GSM無綫(xiàn)方(fāng)式)，中壓載波(RS232)485總綫(xiàn)等(děng)形(xíng)式直接傳(chuán)回(huí)到(dào)管理(lǐ)部(bù)門的數(shù)據(jù)服務器中(zhōng)，並(bìng)對這(zhè)些數據(jù)分析處理(lǐ)。將結果以各(gè)種(zhǒng)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，圖(tú)示(shì)等形(xíng)式(shì)報(bào)告給(gěi)管理部門(mén)，能(néng)自(zì)動計(jì)算電(diàn)費，生成報(bào)表(biǎo)。

2.2數據(jù)采集監(jiān)測點(diǎn)設置

   包括(kuò)照(zhào)明(míng)插座用(yòng)電，空調用(yòng)電，動(dòng)力用電(diàn)和特(tè)殊用電。 

圖 2 能(néng)耗(hào)數(shù)據(jù)采集網關(guān)應用拓撲圖(tú)

   照(zhào)明(míng)插座(zuò)用電是(shì)指建築物主要功(gōng)能(néng)區(qū)域的照(zhào)明(míng)，插(chā)座(zuò)等室(shì)內(nèi)設備(bèi)用電(diàn)的總稱。照明(míng)插(chā)座(zuò)用電(diàn)包括(kuò)照明和插座用(yòng)電，走(zǒu)廊和(hé)應(yīng)急照明(míng)用(yòng)電，室外景觀照(zhào)明用電(diàn)。照明(míng)和(hé)插座是(shì)指(zhǐ)建(jiàn)築物(wù)主要功(gōng)能區域(yù)的(dí)照明燈具和(hé)從插座取(qǔ)電(diàn)的(dí)室內(nèi)設備。走(zǒu)廊(láng)和應(yīng)急(jí)照明是指建築物(wù)的公共(gòng)區(qū)域燈具，如(rú)走廊等(děng)的公(gōng)共照(zhào)明(míng)設備。室外(wài)景(jǐng)觀照(zhào)明是(shì)指(zhǐ)建築(zhù)物外(wài)立麵用於(yú)裝飾用的燈具及(jí)用於室外(wài)園林景觀(guān)照(zhào)明的(dí)燈(dēng)具。

   空調用電是為建築物(wù)提供(gōng)空調(tiáo)，采暖服務的設備用(yòng)電(diàn)的(dí)統稱(chēng)。空(kōng)調用電(diàn)包括冷熱站用電(diàn)，空(kōng)調末(mò)端用電(diàn)，共(gòng)2個子(zǐ)項。冷(lěng)熱(rè)站是空(kōng)調係統中製備，輸(shū)配冷量(liáng)的設(shè)備總稱。空調(tiáo)末(mò)端是指可(kě)單獨測(cè)量的(dí)所(suǒ)有(yǒu)空(kōng)調(tiáo)係統末端(duān)，包括(kuò)全空氣機組，新(xīn)風機組(zǔ)，空調區(qū)域的(dí)排(pái)風機組，風機盤(pán)管(guǎn)和分體(tǐ)式(shì)空調器等。

   動力用電是集中提供各(gè)種動(dòng)力服務(wù)(包(bāo)括電梯(tī)，非(fēi)空(kōng)調(tiáo)區域通風，生(shēng)活(huó)熱水，自(zì)來(lái)水加壓(yā)，排(pái)汙(wū)等)的設備(不(bù)包括空調(tiáo)采暖係統(tǒng)設(shè)備)用電(diàn)的統(tǒng)稱(chēng)。動(dòng)力(lì)用電包括(kuò)電(diàn)梯用電(diàn)，水泵(bèng)用電，通風(fēng)機用電(diàn)，

   特殊(shū)區域用(yòng)電(diàn)是(shì)指不(bù)屬於建(jiàn)築物(wù)常規功(gōng)能(néng)的用(yòng)電設備(bèi)的耗電(diàn)量(liáng)，特殊用電(diàn)的特點(diǎn)是能(néng)耗密(mì)度高(gāo)，占(zhān)總(zǒng)電(diàn)耗(hào)比重大的用電區(qū)域及設(shè)備(bèi)。特殊用電(diàn)包括信息中心(xīn)，洗衣房，廚(chú)房餐廳(tīng)，遊泳池(chí)，健(jiàn)身(shēn)房(fáng)或(huò)其它特(tè)殊(shū)用電。

3數據采(cǎi)集係統布綫方式(shì)

   在(zài)建(jiàn)築(zhù)能(néng)耗監測(cè)中計量裝(zhuāng)置和數(shù)據(jù)采(cǎi)集子係統之間(jiān)采用(yòng)了(liǎo)符合(hé)各相關(guān)行業智(zhì)能(néng)儀表標準的(dí)各種有(yǒu)綫或無綫(xiàn)物理接口(kǒu)，數(shù)據采(cǎi)集(jí)子係統具有(yǒu)兼(jiān)容不同協議類(lèi)型(xíng)的(dí)計(jì)量裝置(zhì)的(dí)能力(lì)。計(jì)量(liáng)裝(zhuāng)置(zhì)和數(shù)據采(cǎi)集子係(xì)統(tǒng)之間(jiān)采用主-從(cóng)結構的半雙(shuāng)工(gōng)通信(xìn)方式。從(cóng)機(jī)在(zài)主(zhǔ)機的請求(qiú)命(mìng)令下應(yīng)答數據(jù)采集(jí)子係統是(shì)通(tōng)信主機，計(jì)量(liáng)裝(zhuāng)置(zhì)是通信(xìn)從機。

   在(zài)進(jìn)行(háng)樓內(nèi)布(bù)綫時(shí)，考慮係統安裝(zhuāng)成本，數據采集末(mò)端(duān)的變(biàn)送器(qì)采(cǎi)用電信號或RS485通(tōng)信方(fāng)式進(jìn)行(háng)連(lián)接(jiē)。當(dāng)連綫(xiàn)距離小於50m時，采(cǎi)用屏蔽綫連接(jiē)；當連(lián)綫距(jù)離大於50m時(shí)，由於(yú)屏蔽綫(xiàn)電流或電壓信號(hào)衰減較大，采用RS485通(tōng)信方(fāng)式進行I/O模塊(kuài)的(dí)連(lián)接，使有(yǒu)效(xiào)傳輸距離達(dá)到(dào)1200m。當(dāng)現場條(tiáo)件不滿(mǎn)足(zú)采用(yòng)電信(xìn)號或RS485通信(xìn)方(fāng)式條件(jiàn)時，采用(yòng)無(wú)綫(xiàn)方式進行連接(jiē)。在項目布綫(xiàn)中為保證(zhèng)監(jiān)測(cè)數據(jù)的獨立性(xìng)，能耗數據遠程傳(chuán)輸(shū)係統均(jūn)盡可能的(dí)不與建(jiàn)築原(yuán)有的(dí)自動控(kòng)製係統發生(shēng)信息互連和共享，即構造獨立布置能耗(hào)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸係(xì)統(tǒng)。

4建築能耗數據傳輸(shū)係(xì)統(tǒng)

   能(néng)耗(hào)數據傳輸係(xì)統(tǒng)由(yóu)數據(jù)采集子係統(tǒng)和(hé)監(jiān)測建築(zhù)到(dào)數據(jù)中心(xīn)傳(chuán)輸子係(xì)統組成。數據(jù)采(cǎi)集子係(xì)統(tǒng)負責對(duì)建築內(nèi)電能或(huò)其(qí)它能耗信息進(jìn)行采(cǎi)集(jí)。它通(tōng)過(guò)信(xìn)道對其(qí)管(guǎn)轄的(dí)各(gè)類表計的信息進(jìn)行采集，處(chǔ)理和(hé)存儲(chǔ)，並通過(guò)遠程信(xìn)道(dào)與數據中心交換數(shù)據。能耗(hào)數據傳輸(shū)係統(tǒng)采集並緩(huǎn)存其管(guǎn)理區(qū)域內監測(cè)建(jiàn)築(zhù)的(dí)能(néng)耗(hào)數據(jù)，完整(zhěng)轉(zhuǎn)發給上(shàng)級數(shù)據(jù)中(zhōng)心。計(jì)量裝(zhuāng)置和(hé)數據(jù)采集子係(xì)統之間應采(cǎi)用(yòng)符合各相(xiāng)關行業智能(néng)儀(yí)表標準(zhǔn)的各種有綫(xiàn)或(huò)無綫物理接口，數(shù)據采(cǎi)集(jí)子係統應具(jù)有(yǒu)兼容不同(tóng)協議類(lèi)型的計(jì)量裝置的能(néng)力。數(shù)據采(cǎi)集子(zǐ)係統和數(shù)據中心應使用專綫方式接(jiē)入傳(chuán)輸(shū)網絡，並(bìng)具有固(gù)定IP地(dì)址(zhǐ)或者網絡域名。

5 安(ān)科瑞(ruì)網(wǎng)關介(jiè)紹(shào)

5.1通信管理機

5.1.1概(gài)述(shù)

   本係列(liè)智(zhì)能(néng)通信管理(lǐ)機是(shì)一(yī)款采(cǎi)用嵌入式(shì)硬(yìng)件計算(suàn)機平台(tái)，具有多個下(xià)行通信接口及一個(gè)或者多個上行(háng)網絡(luò)接(jiē)口(kǒu)，用於將一個目標(biāo)區域(yù)內所(suǒ)有的智能(néng)監(jiān)控(kòng)/保護裝置(zhì)的(dí)通(tōng)信(xìn)數(shù)據整(zhěng)理(lǐ)匯總(zǒng)後，實(shí)時(shí)上(shàng)傳主站(zhàn)係(xì)統(tǒng)，完成遙(yáo)信，遙(yáo)測等能(néng)源數據采集功能。

   同(tóng)時，本(běn)係列(liè)智能通(tōng)信管理(lǐ)機支(zhī)持接(jiē)收上(shàng)級主(zhǔ)站係統下(xià)達的命令(líng)，並(bìng)轉發(fā)給目標區域(yù)內的(dí)智(zhì)能(néng)係列單元(yuán)，完成(chéng)對廠(chǎng)站(zhàn)內(nèi)各開關(guān)設(shè)備的分，合閘遠(yuǎn)方控製(zhì)或(huò)裝置的參數(shù)整定，實現(xiàn)遙(yáo)控和遙調(tiáo)功能，以達到(dào)遠動(dòng)輸(shū)出調度(dù)命令(líng)的目標(biāo)。

5.1.2產(chǎn)品介(jiè)紹

5.2數據(jù)轉換模塊

5.2.1概述(shù)

            AF-GSM是安科瑞(ruì)電氣推出的新型的4G遠程無(wú)綫數據采(cǎi)集設(shè)條(tiáo)，采用(yòng)嵌(qiàn)入式設計。內(nèi)嵌TCP/IP協議(yì)棧，同時采用(yòng)了功能*的(dí)微處理(lǐ)芯(xīn)片，配(pèi)合內置(zhì)看門狗，性能可(kě)靠穩定。

   本(běn)產品提供標準RS485數據(jù)接口，可以方便(biàn)的(dí)連接RTU，PLC，工控(kòng)機等(děng)設備，僅需(xū)一次(cì)性完成(chéng)初始(shǐ)化配置。就可以(yǐ)完(wán)成(chéng)對(duì)MODBUS設(shè)備(bèi)的(dí)數據采(cǎi)集(jí)，並(bìng)且(qiě)與(yǔ)安(ān)科(kē)瑞(ruì)服(fú)務器進行(háng)通訊。

5.2.2產品介(jiè)紹

5.3 無(wú)綫通訊轉(zhuǎn)換器

5.3.1概(gài)述(shù)

AEW110係列(liè)無(wú)綫(xiàn)通(tōng)訊(xùn)轉(zhuǎn)換器(qì)主(zhǔ)要用於(yú)輔助(zhù)RS485設備進(jìn)行(háng)無(wú)綫(xiàn)組網，通過(guò)將通訊數據在RS485信(xìn)號與(yǔ)無綫(xiàn)信(xìn)號(hào)之(zhī)間(jiān)互轉，完成(chéng)普(pǔ)通(tōng)RS485設(shè)備的(dí)無(wú)綫(xiàn)通訊。降低用(yòng)戶通訊組(zǔ)網的施(shī)工成本與(yǔ)改(gǎi)造時(shí)間(jiān)。可(kě)與(yǔ)RS485通訊設備靈活安裝，實現局部(bù)通訊的無(wú)綫(xiàn)組(zǔ)網。

5.3.2產品介(jiè)紹(shào)

5.4無(wú)綫通訊(xùn)終端

5.4.1概述

         AWT100數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(huàn)模塊是安(ān)科(kē)瑞電氣(qì)推(tuī)出(chū)的(dí)新型(xíng)數(shù)據轉換(huàn)DTU，通訊數據(jù)轉(zhuǎn)換(huàn)包括 2G，4G，NB，LoRa，LoRaWAN，GPS,WiFi,CE,DP 等(děng)通(tōng)訊方式，下行接口(kǒu)提(tí)供了標準RS485數據接(jiē)口，可以(yǐ)方便(biàn)的連接電力(lì)儀表(biǎo)，RTU，PLC，工控機等設(shè)備，僅需一次性完成(chéng)初(chū)始(shǐ)化(huà)配(pèi)置(zhì)，就(jiù)可以完(wán)成(chéng)對MODBUS設(shè)備的數據采(cǎi)集；同(tóng)時AWT100係(xì)列無(wú)綫通訊終端采(cǎi)用(yòng)了(liǎo)功能(néng)*的微(wēi)處(chǔ)理(lǐ)芯片(piàn)，配合內(nèi)置看(kàn)門(mén)狗(gǒu)技術，性能可靠穩定。

         AWT200數據通(tōng)訊網關應用於(yú)各種(zhǒng)終(zhōng)端設備的數據(jù)采(cǎi)集與數(shù)據(jù)分析。實現設備的監(jiān)測，控製(zhì)，計算，為係(xì)統與設備之(zhī)間(jiān)建(jiàn)立(lì)通訊(xùn)紐(niǔ)帶，實現(xiàn)雙向的(dí)數(shù)據(jù)通訊(xùn)。實時監測並(bìng)及(jí)時(shí)發現異(yì)常(cháng)數據，同時自身(shēn)根據(jù)用(yòng)戶(hù)規則進(jìn)行邏輯判(pàn)斷(duàn)，大(dà)大(dà)的(dí)節省了人力(lì)和(hé)通訊成本。

5.4.2產品介(jiè)紹(shào)

6結(jié)束語 

   本文(wén)介(jiè)紹(shào)了節能(néng)監(jiān)管(guǎn)體(tǐ)係(xì)，能(néng)耗監(jiān)測(cè)平(píng)台建(jiàn)設(shè)的實施(shī)過程(chéng)，從總(zǒng)體上對監(jiān)測(cè)平(píng)台係統構(gòu)成(chéng)進行介紹，並(bìng)對數據的傳(chuán)輸，采集點(diǎn)的設置等進行了具體分析。該係統不僅(jǐn)可以(yǐ)充分發揮(huī)能耗監測平台(tái)在節約型(xíng)校(xiào)園(yuán)建(jiàn)設(shè)中的(dí)作用(yòng)，還可擴(kuò)展為(wéi)其他(tā)建築的能耗監測(cè)平台(tái)，具有(yǒu)一(yī)定(dìng)的推(tuī)廣價(jià)值(zhí)。

參(cān)考文(wén)獻(xiàn)

[1]譚(tán)洪(hóng)衛，徐(xú)鈺(yù)琳.高(gāo)校校(xiào)園(yuán)建築能耗監(jiān)管(guǎn)體係建設(shè)的(dí)探討[A].上海(hǎi)市製(zhì)冷學會.2009.

[2]張福(fú)麟，阮應君.推進節約(yuē)型校(xiào)園(yuán)示範建設(shè)[J].建(jiàn)設科技.2009(05):25.

[3]智能電網(wǎng)用戶端(duān)電(diàn)力監控/電能管(guǎn)理/電(diàn)氣安全(quán)（產(chǎn)品(pǐn)報(bào)價手冊(cè)）.2023.01版

[4]企(qǐ)業(yè)微(wēi)電(diàn)網(wǎng)設計與(yǔ)應用手(shǒu)冊.2022.05版.