電力能效評估系統(tǒng)通信架構(gòu)研究

石元興

【摘要】 能效評估是按照建筑節(jié)能有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，對建筑物的能效水平進(jìn)行核查、計(jì)算，評定其相應(yīng)等級的過程，必需采集大量電工、熱工等參數(shù)，并在遠(yuǎn)程主站中完成評估與計(jì)算。論文就能效評估的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研究了能效評估下的通信結(jié)構(gòu)方案。

【關(guān)鍵詞】 能效評估 WSN 組網(wǎng)規(guī)劃

一、引言

安全、可靠的能源供應(yīng)和高效清潔的能源利用是實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要保證[1]。能效評估是按照建筑節(jié)能有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，對建筑物的能效水平進(jìn)行核查、計(jì)算，必要時(shí)進(jìn)行檢測，評定其相應(yīng)等級，主要運(yùn)行過程包括現(xiàn)場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數(shù)）與后臺服務(wù)器的計(jì)算能系統(tǒng)效率等性能指標(biāo)的計(jì)算。

能效評估的采集數(shù)據(jù)包括現(xiàn)場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數(shù)）。能效評估一般持續(xù)時(shí)間從數(shù)天到數(shù)周不等，其過程中，必需采集大量電工、熱工等參數(shù)，并在遠(yuǎn)程主站中完成評估與計(jì)算。其測試的短時(shí)性、終端布置的隨機(jī)性對于參數(shù)的回傳帶來一定的困難，論文在能效評估的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，對其通信架構(gòu)進(jìn)行研究。

二、能效評估結(jié)構(gòu)研究

圖 1 能效評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

能效評估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，通過能效終端采集現(xiàn)場采集建筑能源消耗量，集中器集中并預(yù)處理信息，最終通過回傳網(wǎng)絡(luò)返回遠(yuǎn)方的能效評估主站。

能效評估終端用于采集熱工參數(shù)（流量、溫度、壓力、濕度等）信息，電工參數(shù)（電能、相角、電能質(zhì)量、諧波等）信息，能夠與數(shù)據(jù)集中器交換數(shù)據(jù)的設(shè)備。數(shù)據(jù)集中器是對電力能效評估系統(tǒng)采集終端、電表、水表、氣表等用能系統(tǒng)采集設(shè)備進(jìn)行采集的設(shè)備，收集各采集終端、電能表、水表、氣表的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理儲存，與主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

能效評估主站在遠(yuǎn)方收集能效終端與其他表計(jì)的數(shù)據(jù)信息，對企業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、電能和環(huán)境信息，按指標(biāo)體系進(jìn)行評估，給出評估結(jié)果與改進(jìn)建議。企業(yè)能夠通過遠(yuǎn)程訪問主站的發(fā)布信息，獲得評估結(jié)果，從而對進(jìn)行相應(yīng)的整改。

三、能效評估系統(tǒng)通信架構(gòu)研究

能效評估系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要包括部署于能效評估區(qū)域的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和集中器到能效評估主站的回傳網(wǎng)絡(luò)。

由于能效評估一般持續(xù)時(shí)間從數(shù)天到數(shù)周不等，測評的首要工作通常是對每個(gè)顯著能耗設(shè)備部署能效終端，及相應(yīng)的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)；在測評結(jié)束后對能效終端，現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拆除。應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的通信方式主要包括PLC、RS485/232、紅外通信、WSN等。能效評估的短時(shí)性、終端布置的隨機(jī)性對于有線網(wǎng)絡(luò)而言，存在著布線困難，管理不變等諸多難題，而紅外通信又具有速率低下，傳輸距離短等不便，因此現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)采用如Zigbee、WIA-PA等WSN協(xié)議進(jìn)行多跳自組織組網(wǎng)是較為優(yōu)秀的選擇。

回傳網(wǎng)絡(luò)必需考慮到臨時(shí)布置網(wǎng)絡(luò)情況下回傳帶寬的問題。對于能效評估而言，每個(gè)終端產(chǎn)生的信息量并不大，但是在數(shù)據(jù)集中器集中后，多個(gè)集中器的信息量較大，并且類似于視頻等多媒體信息，是可變的、持續(xù)的、大帶寬信息流。數(shù)據(jù)的回傳可以通過公網(wǎng)，也可以通過專網(wǎng)，但對于部分保密信息而言，專網(wǎng)的安全性要高于公網(wǎng)。在不占用工廠本身的帶寬的原則下，可以采用3G、4G等寬帶無線公網(wǎng)通信回傳，也可以使用專網(wǎng)的衛(wèi)星通信回傳。

四、結(jié)論

能效評估的采集數(shù)據(jù)包括現(xiàn)場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數(shù)）。能效評估一般持續(xù)時(shí)間從數(shù)天到數(shù)周不等，其測試具有短時(shí)性、終端布置的隨機(jī)性密集性等特點(diǎn)，論文研究了能效監(jiān)測系統(tǒng)的一般組成，并在此基礎(chǔ)上對滿足能效評估性質(zhì)的通信結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了研究，采用WSN與衛(wèi)星/3G通信相結(jié)合的方法，能夠滿足能效評估的特殊需求，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李丹，余岳峰，虞亞輝. 工業(yè)企業(yè)能效評估方法研究[J]. 上海節(jié)能，2007，05：17-21.

[2]羅耀明等. 電力用戶綜合能效評估模型[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2011，05：104-109.

[3]甘凌霄等. 基于SCADA平臺的能效評估系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J]. 電氣應(yīng)用，2012，12：36-40.

【摘要】 能效評估是按照建筑節(jié)能有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，對建筑物的能效水平進(jìn)行核查、計(jì)算，評定其相應(yīng)等級的過程，必需采集大量電工、熱工等參數(shù)，并在遠(yuǎn)程主站中完成評估與計(jì)算。論文就能效評估的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研究了能效評估下的通信結(jié)構(gòu)方案。

【關(guān)鍵詞】 能效評估 WSN 組網(wǎng)規(guī)劃

一、引言

安全、可靠的能源供應(yīng)和高效清潔的能源利用是實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要保證[1]。能效評估是按照建筑節(jié)能有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，對建筑物的能效水平進(jìn)行核查、計(jì)算，必要時(shí)進(jìn)行檢測，評定其相應(yīng)等級，主要運(yùn)行過程包括現(xiàn)場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數(shù)）與后臺服務(wù)器的計(jì)算能系統(tǒng)效率等性能指標(biāo)的計(jì)算。

能效評估的采集數(shù)據(jù)包括現(xiàn)場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數(shù)）。能效評估一般持續(xù)時(shí)間從數(shù)天到數(shù)周不等，其過程中，必需采集大量電工、熱工等參數(shù)，并在遠(yuǎn)程主站中完成評估與計(jì)算。其測試的短時(shí)性、終端布置的隨機(jī)性對于參數(shù)的回傳帶來一定的困難，論文在能效評估的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，對其通信架構(gòu)進(jìn)行研究。

二、能效評估結(jié)構(gòu)研究

圖 1 能效評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

能效評估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，通過能效終端采集現(xiàn)場采集建筑能源消耗量，集中器集中并預(yù)處理信息，最終通過回傳網(wǎng)絡(luò)返回遠(yuǎn)方的能效評估主站。

能效評估終端用于采集熱工參數(shù)（流量、溫度、壓力、濕度等）信息，電工參數(shù)（電能、相角、電能質(zhì)量、諧波等）信息，能夠與數(shù)據(jù)集中器交換數(shù)據(jù)的設(shè)備。數(shù)據(jù)集中器是對電力能效評估系統(tǒng)采集終端、電表、水表、氣表等用能系統(tǒng)采集設(shè)備進(jìn)行采集的設(shè)備，收集各采集終端、電能表、水表、氣表的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理儲存，與主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

能效評估主站在遠(yuǎn)方收集能效終端與其他表計(jì)的數(shù)據(jù)信息，對企業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、電能和環(huán)境信息，按指標(biāo)體系進(jìn)行評估，給出評估結(jié)果與改進(jìn)建議。企業(yè)能夠通過遠(yuǎn)程訪問主站的發(fā)布信息，獲得評估結(jié)果，從而對進(jìn)行相應(yīng)的整改。

三、能效評估系統(tǒng)通信架構(gòu)研究

能效評估系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要包括部署于能效評估區(qū)域的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和集中器到能效評估主站的回傳網(wǎng)絡(luò)。

由于能效評估一般持續(xù)時(shí)間從數(shù)天到數(shù)周不等，測評的首要工作通常是對每個(gè)顯著能耗設(shè)備部署能效終端，及相應(yīng)的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)；在測評結(jié)束后對能效終端，現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拆除。應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的通信方式主要包括PLC、RS485/232、紅外通信、WSN等。能效評估的短時(shí)性、終端布置的隨機(jī)性對于有線網(wǎng)絡(luò)而言，存在著布線困難，管理不變等諸多難題，而紅外通信又具有速率低下，傳輸距離短等不便，因此現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)采用如Zigbee、WIA-PA等WSN協(xié)議進(jìn)行多跳自組織組網(wǎng)是較為優(yōu)秀的選擇。

回傳網(wǎng)絡(luò)必需考慮到臨時(shí)布置網(wǎng)絡(luò)情況下回傳帶寬的問題。對于能效評估而言，每個(gè)終端產(chǎn)生的信息量并不大，但是在數(shù)據(jù)集中器集中后，多個(gè)集中器的信息量較大，并且類似于視頻等多媒體信息，是可變的、持續(xù)的、大帶寬信息流。數(shù)據(jù)的回傳可以通過公網(wǎng)，也可以通過專網(wǎng)，但對于部分保密信息而言，專網(wǎng)的安全性要高于公網(wǎng)。在不占用工廠本身的帶寬的原則下，可以采用3G、4G等寬帶無線公網(wǎng)通信回傳，也可以使用專網(wǎng)的衛(wèi)星通信回傳。

四、結(jié)論

能效評估的采集數(shù)據(jù)包括現(xiàn)場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數(shù)）。能效評估一般持續(xù)時(shí)間從數(shù)天到數(shù)周不等，其測試具有短時(shí)性、終端布置的隨機(jī)性密集性等特點(diǎn)，論文研究了能效監(jiān)測系統(tǒng)的一般組成，并在此基礎(chǔ)上對滿足能效評估性質(zhì)的通信結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了研究，采用WSN與衛(wèi)星/3G通信相結(jié)合的方法，能夠滿足能效評估的特殊需求，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李丹，余岳峰，虞亞輝. 工業(yè)企業(yè)能效評估方法研究[J]. 上海節(jié)能，2007，05：17-21.

[2]羅耀明等. 電力用戶綜合能效評估模型[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2011，05：104-109.

[3]甘凌霄等. 基于SCADA平臺的能效評估系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J]. 電氣應(yīng)用，2012，12：36-40.

【摘要】 能效評估是按照建筑節(jié)能有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，對建筑物的能效水平進(jìn)行核查、計(jì)算，評定其相應(yīng)等級的過程，必需采集大量電工、熱工等參數(shù)，并在遠(yuǎn)程主站中完成評估與計(jì)算。論文就能效評估的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研究了能效評估下的通信結(jié)構(gòu)方案。

【關(guān)鍵詞】 能效評估 WSN 組網(wǎng)規(guī)劃

一、引言

安全、可靠的能源供應(yīng)和高效清潔的能源利用是實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要保證[1]。能效評估是按照建筑節(jié)能有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，對建筑物的能效水平進(jìn)行核查、計(jì)算，必要時(shí)進(jìn)行檢測，評定其相應(yīng)等級，主要運(yùn)行過程包括現(xiàn)場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數(shù)）與后臺服務(wù)器的計(jì)算能系統(tǒng)效率等性能指標(biāo)的計(jì)算。

能效評估的采集數(shù)據(jù)包括現(xiàn)場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數(shù)）。能效評估一般持續(xù)時(shí)間從數(shù)天到數(shù)周不等，其過程中，必需采集大量電工、熱工等參數(shù)，并在遠(yuǎn)程主站中完成評估與計(jì)算。其測試的短時(shí)性、終端布置的隨機(jī)性對于參數(shù)的回傳帶來一定的困難，論文在能效評估的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，對其通信架構(gòu)進(jìn)行研究。

二、能效評估結(jié)構(gòu)研究

圖 1 能效評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

能效評估系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，通過能效終端采集現(xiàn)場采集建筑能源消耗量，集中器集中并預(yù)處理信息，最終通過回傳網(wǎng)絡(luò)返回遠(yuǎn)方的能效評估主站。

能效評估終端用于采集熱工參數(shù)（流量、溫度、壓力、濕度等）信息，電工參數(shù)（電能、相角、電能質(zhì)量、諧波等）信息，能夠與數(shù)據(jù)集中器交換數(shù)據(jù)的設(shè)備。數(shù)據(jù)集中器是對電力能效評估系統(tǒng)采集終端、電表、水表、氣表等用能系統(tǒng)采集設(shè)備進(jìn)行采集的設(shè)備，收集各采集終端、電能表、水表、氣表的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理儲存，與主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

能效評估主站在遠(yuǎn)方收集能效終端與其他表計(jì)的數(shù)據(jù)信息，對企業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、電能和環(huán)境信息，按指標(biāo)體系進(jìn)行評估，給出評估結(jié)果與改進(jìn)建議。企業(yè)能夠通過遠(yuǎn)程訪問主站的發(fā)布信息，獲得評估結(jié)果，從而對進(jìn)行相應(yīng)的整改。

三、能效評估系統(tǒng)通信架構(gòu)研究

能效評估系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要包括部署于能效評估區(qū)域的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和集中器到能效評估主站的回傳網(wǎng)絡(luò)。

由于能效評估一般持續(xù)時(shí)間從數(shù)天到數(shù)周不等，測評的首要工作通常是對每個(gè)顯著能耗設(shè)備部署能效終端，及相應(yīng)的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)；在測評結(jié)束后對能效終端，現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拆除。應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的通信方式主要包括PLC、RS485/232、紅外通信、WSN等。能效評估的短時(shí)性、終端布置的隨機(jī)性對于有線網(wǎng)絡(luò)而言，存在著布線困難，管理不變等諸多難題，而紅外通信又具有速率低下，傳輸距離短等不便，因此現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)采用如Zigbee、WIA-PA等WSN協(xié)議進(jìn)行多跳自組織組網(wǎng)是較為優(yōu)秀的選擇。

回傳網(wǎng)絡(luò)必需考慮到臨時(shí)布置網(wǎng)絡(luò)情況下回傳帶寬的問題。對于能效評估而言，每個(gè)終端產(chǎn)生的信息量并不大，但是在數(shù)據(jù)集中器集中后，多個(gè)集中器的信息量較大，并且類似于視頻等多媒體信息，是可變的、持續(xù)的、大帶寬信息流。數(shù)據(jù)的回傳可以通過公網(wǎng)，也可以通過專網(wǎng)，但對于部分保密信息而言，專網(wǎng)的安全性要高于公網(wǎng)。在不占用工廠本身的帶寬的原則下，可以采用3G、4G等寬帶無線公網(wǎng)通信回傳，也可以使用專網(wǎng)的衛(wèi)星通信回傳。

四、結(jié)論

能效評估的采集數(shù)據(jù)包括現(xiàn)場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數(shù)）。能效評估一般持續(xù)時(shí)間從數(shù)天到數(shù)周不等，其測試具有短時(shí)性、終端布置的隨機(jī)性密集性等特點(diǎn)，論文研究了能效監(jiān)測系統(tǒng)的一般組成，并在此基礎(chǔ)上對滿足能效評估性質(zhì)的通信結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了研究，采用WSN與衛(wèi)星/3G通信相結(jié)合的方法，能夠滿足能效評估的特殊需求，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李丹，余岳峰，虞亞輝. 工業(yè)企業(yè)能效評估方法研究[J]. 上海節(jié)能，2007，05：17-21.

[2]羅耀明等. 電力用戶綜合能效評估模型[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2011，05：104-109.

[3]甘凌霄等. 基于SCADA平臺的能效評估系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J]. 電氣應(yīng)用，2012，12：36-40.