“智慧能源云”——解碼城市能源綜合管控

文｜朗德華信（北京）自控技術(shù)有限公司 姜永東

“智慧能源云”
——解碼城市能源綜合管控

文｜朗德華信（北京）自控技術(shù)有限公司 姜永東

現(xiàn)階段，中國面臨節(jié)能減排的重大壓力，不僅僅在能源供給方面面臨發(fā)展和增長的雙重壓力，而且因能源消費(fèi)引起的環(huán)境污染，已使環(huán)境不堪重負(fù)。其中，城市作為人群的主要聚集地，低碳城市建設(shè)和城市節(jié)能成為中國節(jié)能減排的主要戰(zhàn)場。2012年5月3日，在布魯塞爾舉辦的中歐高層能源會議閉幕式上，國務(wù)院副總理李克強(qiáng)致辭提到，在低碳城市、綠色建筑、工業(yè)和交通節(jié)能等領(lǐng)域攜手創(chuàng)新是中歐合作的要點(diǎn)之一。5月11日，世界銀行發(fā)布的《中國可持續(xù)性低碳城市發(fā)展》報(bào)告指出，中國實(shí)現(xiàn)“十二五”減排目標(biāo)必須實(shí)現(xiàn)“城市低碳”。

但低碳城市如何與現(xiàn)在的智慧城市相關(guān)聯(lián)？如何滿足城市低碳、生態(tài)、環(huán)保、智慧的多重需求？如何實(shí)現(xiàn)城市“資源的智能監(jiān)控”？

1 建筑節(jié)能催生“智慧能源云”

單單給城市的每一棟樓宇、市政工程等安裝成千上萬件節(jié)能產(chǎn)品和監(jiān)測傳感器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更重要的在于必須完成對這千萬個(gè)能耗節(jié)點(diǎn)實(shí)施“一體化監(jiān)測管控”，這種管控要求同步監(jiān)測水、電、燃?xì)?、供熱等能耗?jié)點(diǎn)，若實(shí)現(xiàn)真正節(jié)能還需要監(jiān)測相關(guān)的環(huán)境參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，并要求實(shí)現(xiàn)對所有節(jié)點(diǎn)的信息采集、統(tǒng)計(jì)、分析、優(yōu)化、資源調(diào)配。難題是：這些節(jié)點(diǎn)分屬于不同的領(lǐng)域，分管于不同的單位，產(chǎn)品來自不同的廠家，沒有預(yù)設(shè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，要實(shí)現(xiàn)這種跨領(lǐng)域、跨部門、跨行業(yè)、跨產(chǎn)品、跨標(biāo)準(zhǔn)、海量的信息收集與整合，幾乎是無法完成的任務(wù)。如何整合？誰來整合？各地城市在推進(jìn)這個(gè)任務(wù)時(shí)無處落腳、舉步維艱。

針對城市能源綜合管理問題，朗德華推出了“智慧能源云”平臺，其定義為：利用云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為建筑、工業(yè)、交通等各個(gè)領(lǐng)域的單棟建筑、建筑群落以及跨區(qū)域建筑群落（包括IDC機(jī)房），提供城市區(qū)域和建筑群落的能源管控和優(yōu)化整體解決方案。

“智慧能源云”可支持十萬棟級別城市智能建筑群能源管控，實(shí)現(xiàn)建筑群內(nèi)水/電/氣/熱/油等全部能源數(shù)據(jù)，溫度、濕度、光照、氣候環(huán)境參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的采集、存儲、分析、應(yīng)用和能耗仿真，為實(shí)現(xiàn)城市建筑節(jié)能提供強(qiáng)有力的服務(wù)支撐。如圖1所示。

2 “智慧能源云平臺”優(yōu)化節(jié)點(diǎn)管控

具體來講，就是將大量分散在城市各區(qū)域的成千上萬個(gè)用能及能耗節(jié)點(diǎn)，用云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)匯集、分析和處理，再進(jìn)行排序、優(yōu)化、控制和合理調(diào)配，形成建筑群落和區(qū)域分布式能源的整體控制、優(yōu)化、服務(wù)與再分配的體系平臺，并將城市區(qū)域和建筑群落的所有能耗、控制等信息采集、分析、統(tǒng)計(jì)和處理，反饋至IP物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整體化的能源管理和智能化控制功能，為能源總量控制提供真實(shí)的數(shù)據(jù)支持。

要完成整個(gè)城市的“資源智能監(jiān)控”，就要求同步監(jiān)測水、電、燃?xì)?、供熱等能耗?jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測相關(guān)的環(huán)境參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，并要求實(shí)現(xiàn)對所有這些節(jié)點(diǎn)的信息采集、統(tǒng)計(jì)、分析、優(yōu)化、資源調(diào)配。

“智慧能源云”可以實(shí)現(xiàn)在不同品牌設(shè)備上進(jìn)行信息采集，以及將千萬個(gè)節(jié)點(diǎn)精確定位以實(shí)現(xiàn)針對性的管控功能。這得益于云計(jì)算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大發(fā)展，朗德華利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成功研發(fā)一套帶有全球唯一身份識別，且與主流產(chǎn)品互通、互換、互聯(lián)的新型能源智慧化控制系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)跨區(qū)域、跨系統(tǒng)、跨專業(yè)的融合交互，各控制設(shè)備除具有應(yīng)有的能源數(shù)據(jù)自動(dòng)化、優(yōu)化、發(fā)送和傳輸功能外，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)分層存儲、處理和分析的功能，在遵循“物物相聯(lián)，智慧協(xié)同”的功能下，達(dá)到自我優(yōu)化和調(diào)配，實(shí)現(xiàn)智慧能源控制和優(yōu)化。如圖2所示。

3 “智慧能源云平臺”技術(shù)系統(tǒng)

“智慧能源云平臺”主要包含四大部分，依次為：現(xiàn)場感知層、IP 控制網(wǎng)絡(luò)層、系統(tǒng)應(yīng)用層和云計(jì)算管理控制及優(yōu)化配置平臺。其平臺架構(gòu)如圖3所示。

“智慧能源云平臺”（如圖4所示）具有多項(xiàng)核心技術(shù)，基本要點(diǎn)說明如下：

（1）IP物聯(lián)網(wǎng)能耗采集系統(tǒng)：IP物聯(lián)網(wǎng)傳感器對需求側(cè)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集與監(jiān)測，可采集到每一個(gè)用能設(shè)備。對于普通監(jiān)測數(shù)據(jù)能提供最高5分鐘的采集頻率，對于用戶操作和各種報(bào)警異常能提供精確到毫秒級的實(shí)時(shí)記錄。

（2）IP物聯(lián)網(wǎng)能源控制系統(tǒng)：通過對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與校驗(yàn)，IP物聯(lián)網(wǎng)能源控制系統(tǒng)可對需求側(cè)工藝及過程參數(shù)進(jìn)行控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

（3）IP物聯(lián)網(wǎng)能源優(yōu)化系統(tǒng)：IP物聯(lián)網(wǎng)能源優(yōu)化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)單棟建筑內(nèi)系統(tǒng)的單一能源的需求與匹配管理，包括設(shè)備的工作順序、運(yùn)行時(shí)間及具體操作方式等。

（4）云計(jì)算能源管理優(yōu)化控制平臺：通過云計(jì)算能源管理優(yōu)化控制平臺，可實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的建筑群落各類能源的綜合優(yōu)化、匹配及再分配。

（5）云計(jì)算第三方API萬能接口軟件系統(tǒng)：云計(jì)算第三方API萬能接口軟件系統(tǒng)兼容性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)與第三方設(shè)備及系統(tǒng)的互通、互換、互聯(lián)。其硬件為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，可兼容主流廠家產(chǎn)品；軟件可兼容行業(yè)主流協(xié)議。

（6）云計(jì)算安全防范、身份識別及防火墻技術(shù)：云計(jì)算安全防范、身份識別及防火墻技術(shù)，可提供國家涉密安全級別的信息防護(hù)安全體系。

（7）海量云存儲平臺：海量云存儲平臺可提供所有參數(shù)及數(shù)據(jù)的永久存儲、統(tǒng)計(jì)、分析及應(yīng)用。

（8）網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用技術(shù)：在符合IPv4、IPv6的技術(shù)條件下，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)及下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的傳輸與應(yīng)用。

（9）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)：以現(xiàn)代分布式、虛擬化等云計(jì)算技術(shù)為架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)SaaS軟件即服務(wù)、PaaS平臺即服務(wù)模式。

當(dāng)今，節(jié)能減排工作的需求和期望在不斷變化，市場的競爭、科技的進(jìn)步等，都在促使改造項(xiàng)目持續(xù)改進(jìn)，持續(xù)改進(jìn)是城市節(jié)能減排改造工作的永恒目標(biāo)，因此，實(shí)現(xiàn)從直覺性向系統(tǒng)性的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、從粗放式管理向集成管理的轉(zhuǎn)型、從城市能源管理從單棟建筑管理向區(qū)域管理轉(zhuǎn)型的三大轉(zhuǎn)型，成為整體上推動(dòng)節(jié)能減排工作，確保節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的必然性。

朗德華“智慧能源云”主要的應(yīng)用方向是“智慧城市”中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)“智慧能源”管控領(lǐng)域，為建筑、工業(yè)、交通等各個(gè)領(lǐng)域建筑節(jié)能提供以云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)能源管理控制解決方案，解決城市能源需求側(cè)整體化管理、優(yōu)化、控制和再分配問題。