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隨著節能減排政策推進,建築能耗問題越來越受到人們(men) 關(guan) 注。為(wei) 了方便人們(men) 了解建築實時能耗和改變用戶的用電習(xi) 慣,降低用能客戶能源成本,同時便於(yu) 電網企業(ye) 實施區域性建築樓群的需求側(ce) 管理,滿足對建築領域技術節能和管理節能的整體(ti) 要求,本文主要介紹建築的能耗監測與(yu) 智能控製係統。
係統基本結構圖如圖1所示。
傳(chuan) 感器—輸入操作指令,發送到管理主機或執行器。執行器—輸出動作指令,執行樓宇設備的通斷及調節。
管理主機—信息處理中心,接收指令和傳(chuan) 達指令到執行器,執行器動作。通信模塊—傳(chuan) 遞信息指令,信息聯接指令傳(chuan) 輸通信。動作元件—接收信息指令,執行相關(guan) 動作的配套元件。雲(yun) 平台—分析處理采集的各方麵數據,並發出告警及管理指令。
建築能耗檢測與(yu) 智能控製的能效服務,通過采集器和智能管理主機進行數據采集與(yu) 智能控製。智能管理主機一方麵通過Rs485總線與(yu) 底層各種設備連接通訊,另一方麵通過互聯網與(yu) 頂層設備的建築能效監測與(yu) 控製管理中心連接通訊,有關(guan) 電表、水表、煤氣表、熱能表則通過Rs485總線與(yu) 能耗采集器連接,並將實時數據緩存至能耗采集器,能耗采集器通過互聯網與(yu) 頂層(設備)的監測與(yu) 控製管理中心連接通訊,對建築實現主動控製或智能控製的方式,實現對建築的節能服務管理。
底層各種設備包括:帶有Rs485總線接口的電表、水表、煤氣表、熱能表、能耗監測控製插座、能耗監測控製開關(guan) 執行器、智能照明控製麵板、數據采集器、紅外轉發器等。
頂層設備包括:服務器、電腦以及管理係統軟件等,頂層設備對對底層各種設備、四表進行數據收集、監測和數據分析,同時做出相應的判斷、操作,必要時對底層各種設備進行控製、設置或編程。
該係統可以通過服務器向手機AP端推送各種信息,同時也接收手機AP端的操作指令,就是通過互聯網進行遠程監控與(yu) 控製,實現與(yu) 上級平台的通訊,實現更大範圍用能終端的監測與(yu) 管理,形成電能服務管理平台與(yu) 建築能效服務雲(yun) 平台的融合對接,以實現對所有用戶進行數據監測、分析、預警,並實施主動控製或智能控製的方式,實現建築能效的動態優(you) 化控製策略,進而提供用戶運行經濟指導方案。
建築能耗監測與(yu) 智能控製係統的基本構成,是由各元件通過總線連接成一條支線,幾條支線組成一個(ge) 區域,幾個(ge) 區域構成一個(ge) 大的係統。一條支線可以連接64個(ge) 總線元件,每個(ge) 區域可以容納15條支線,每個(ge) 係統可以有15個(ge) 區域。係統組成構架如圖2所示。
在係統比較小、一條支線足以容納的情況下,可以不必配置線路耦合器,如圖3所示。在同一條支線內(nei) ,電源模塊與(yu) MG元件的距離為(wei) 350m,兩(liang) 個(ge) 元件距離為(wei) 700m,整條支線的長度不超過1000m。支線與(yu) 支線之間的相連稱為(wei) 主幹線,同樣需要一個(ge) 電源進行供電,對總線元件數量和距離的要求與(yu) 支線相同。
係統也可以通過智能管理主機直接與(yu) 以太網相連,如圖4所示。在這種情況下,智能管理主機可以替代線路耦合器或者中轉器的作用。這種方式可以解決(jue) 超遠距離傳(chuan) 輸的問題,同時可以提高係統主幹線的傳(chuan) 輸速率。
針對物聯網感知及信息處理向智能化、網絡化方向發展,本研究方向從(cong) 多功能傳(chuan) 感芯片與(yu) 元器件、嵌入式傳(chuan) 感係統、感知信息融合處理等3個(ge) 層次開展研究工作[2-3]。
(1)多功能傳(chuan) 感芯片與(yu) 元器件
物聯網係統在很多情況下都需要在一個(ge) 複雜環境下感知多個(ge) 多類物理信息,本方向研究多傳(chuan) 感在芯片級、元器件級的集成創新。
(2)嵌入式傳(chuan) 感係統
傳(chuan) 感器網絡綜合了傳(chuan) 感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等,能夠通過各類集成化的微型傳(chuan) 感器協作實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息,是物聯網感知的重要手段。
(3)感知信息融合處理
物聯網係統中多類多個(ge) 傳(chuan) 感器感知信息的融合處理,直接關(guan) 係到信息采集的有效性、準確性與(yu) 可靠性。通過有效信息的提取、網絡自適應感知和自適應編碼等手段,提高多媒體(ti) 信號在網絡傳(chuan) 輸過程中的服務質量。
建築能耗監測與(yu) 智能控製,主要是針對建築物的水、電、煤、氣的消耗使用情況進行監測,並以此為(wei) 基礎進行各個(ge) 耗能設備的智能控製。本平台的基礎數據為(wei) 建築、設備管理、物聯網數據采集中間部件、數據接口、權限體(ti) 係,並在此基礎上搭建能源管理係統,通過對配電房、燃氣轉壓、供水泵房、換熱站進行各項耗能情況的檢測,通過空調管理、路燈管理、工程管理優(you) 化耗能結構,實現實時能耗、分項能耗、設備狀態、實時預警,以此實現能源公示,並取得建築節能方案的優(you) 化。平台功能框架圖5所示。
平台通過工業(ye) 組態數據采集接口、安防數據接口等各種接口，向各個(ge) 數據單元傳(chuan) 輸數據,通過建模分析各個(ge) 數據,生成實時數據、曆史數據、預警數據,並與(yu) 各終端應用相結合,實現建築的能耗檢測與(yu) 智能控製。平台技術架構如圖6所示。
(1)建築基本信息采集與(yu) 統計,含建築物基本信息調查,建築近年能耗水耗賬單采集與(yu) 統計;
(2)建築分類能耗,包括電量、水量、燃氣、集中供熱量、集中供冷量、煤、液化石油氣、人工煤氣、汽油、煤油、柴油、可再生能源、其他能源應用量;
(3)建築分類水耗,包括市政自來水耗量、非傳(chuan) 統水源利用量;
(4)室內(nei) 耗能設備或係統基本信息采集與(yu) 統計;
(5)運行管理節能及行為(wei) 節能調查(含建築用能管理製度)、建築內(nei) 人員行為(wei) 節能調查。
設計一套實用的能耗分析初步方案,包括能耗參考值設置、能源使用量分析、能源使用費用分析、能耗總基準分析、能耗平均基準分析、分項回路分析和能耗分析報告,實現能耗數據的統計處理和節能分析。
(1)建築基本信息
建築基本信息,包括建築名稱、建築麵積、建築層高、建築層數、建築功能、建成及使用年份、常駐人數、主要用能方式等。
(2)能耗水耗指標
能耗水耗指標,包括年度總能耗量、年度總水耗量。能耗水耗公示,包括實際能耗水耗量和標準量。年度分類能耗量:年度耗電量、年度燃料(煤、氣、油等)消耗量、年度集中供熱量、年度水耗量等。年度分類水耗量:市政自來水耗量、非傳(chuan) 統水(雨水、中水)耗量。年度單位麵積能耗量、年度單位麵積水耗量、年度生均能耗量、年度生均水耗量。
係統以實現建築節能為(wei) 目標,以強大的數學模型為(wei) 基礎,以優(you) 化的控製算法為(wei) 核心,以帶有自學習(xi) 功能的能耗趨勢為(wei) 開環運算依據,以客觀的能耗分析為(wei) 評價(jia) 指標,以用戶的多元需求為(wei) 服務宗旨,以對原有係統改動量為(wei) 前導,體(ti) 現優(you) 異的降耗指標。
係統能夠根據應用需求給出係統統計區域內(nei) 任意範圍、任意時間段、任意能耗係統、任意單個(ge) 設備的詳細能耗數據;用戶可根據查詢需求個(ge) 性化選擇匯總方式生成詳細的能耗數據報表,還可將能耗數據報表生成諸如柱型圖、曲線圖、餅圖、點圖、麵積圖等統計圖表,從(cong) 而直觀地對數據進行能耗分析,如圖7-圖8所示。
Acrel-5000web建築能耗分析係統是用戶端能源管理分析係統，在電能管理係統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與(yu) 分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決(jue) 策層展示各類能源的使用消耗情況，便於(yu) 找出高耗能點或不合理的耗能習(xi) 慣，有效節約能源，為(wei) 用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關(guan) 規定實施能源計算，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，並向縣級以上管理節能工作的部門報送能源計算報告。
適用於(yu) 公共建築、集團公司、工業(ye) 園區、大型物業(ye) 、學校、醫院、企業(ye) 等不同行業(ye) 的能耗監測與(yu) 管理的係統設計、施工和運行維護。
平台運行狀態，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。
對建築、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗同環比對比。
對建築、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建築數據進行生成柱狀圖。
複費率報表按日、月、年統計對單棟建築下不同支路的尖、峰、平、穀用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。
對建築、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。
能源流向圖展示單棟建築時段內(nei) 各類能源從(cong) 源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。
夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與(yu) 非工作時間用能統計對比，支持導出報表。
設備管理包括，設備類型、設備台賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。
用戶報告針對選定的建築自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，並提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的複費率用能分析，報告可編輯。
建築能耗檢測與(yu) 智能控製係統,通過實時監測建築能耗數據與(yu) 智能控製相結合,能夠得出建築能耗的優(you) 化方案,大大降低傳(chuan) 統建築的能耗。係統采用統一的485協議,各個(ge) 設備隻需符合協議便可在係統中使用,方便了係統設計者的設計和集成商的集成、布線簡單清晰,減少了線材的使用,方便後期的維護工作,同時便於(yu) 用戶的統一管理。
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