智能建筑能源管理監(jiān)測平臺解決方案

周林

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，大型建筑逐年增多，能耗不斷增大，大型公建高耗能的問題日益突出，對節(jié)能減排的需求也來越迫切，如何解決建筑能耗成為國家總能耗的重要組成部分；全球有40% 的能耗和21%的溫室氣體排放來源建筑，我國也有30%的能源消耗在建筑物上，因此，做好大型公共建筑的節(jié)能管理工作，對實現(xiàn)“十一五”建筑節(jié)能規(guī)劃目標(biāo)具有重要的意義。能源管理平臺采用技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理、環(huán)境和社會可接受的一切措施，通過通訊技術(shù)采集對建筑能耗進行管理監(jiān)測，通過對建筑能耗的現(xiàn)狀進行分析，提出智能建筑的解決方案，促進高效利用能源，對于國家節(jié)能減排以及建筑的經(jīng)濟效益具有推動作用。

【關(guān)鍵詞】智能建筑；節(jié)能減排；能源傳輸；能耗監(jiān)測平臺

1 監(jiān)測平臺背景和目的

我國現(xiàn)有建筑面積400億平方米，只有4%采取了節(jié)能措施，每年新建房屋建筑面積近20億平方米，并且80%以上為高耗能建筑，能源利用率比較低，如何利用與管理能源是當(dāng)今急需迫切解決的問題。為了使建筑內(nèi)能耗數(shù)據(jù)透明化，需要建立一套能源管理監(jiān)測平臺，對建筑內(nèi)的配電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)等進行有效管理，使管理者能實時掌握能源現(xiàn)狀，為節(jié)能提供有效數(shù)據(jù)，達到節(jié)能減排的目的。

2 監(jiān)測平臺的意義

1）有利于實行國家的政策、標(biāo)準等的實施，有助于管理者科學(xué)管理建筑能源，靈活制定各項節(jié)能減排措施，提高能源利用效率，為建筑節(jié)能降耗提供數(shù)據(jù)支撐。

2）有利于以科學(xué)的能源監(jiān)測計量為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)由宏觀到微觀，從整體粗略到詳細，全方面的掌握建筑內(nèi)能源使用情況，完善節(jié)能解決方案。

3）有利于分類分項管理能耗，不同的建筑類型關(guān)注重點不同，從而需要根據(jù)建筑類型不同與特殊需求，量身定制監(jiān)測平臺，各智能化子系統(tǒng)資源共享，為決策者提供有效決策依據(jù)。

4）有利于建立分散控制和集中管理機制，幫助決策人員及時掌握能源消耗的總體情況和能耗結(jié)構(gòu)，降低智能建筑的運行能耗，減少能源浪費和支出費用，挖掘節(jié)能空間。

3 監(jiān)測平臺架構(gòu)及數(shù)據(jù)傳輸

（1）能源管理監(jiān)測平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分為間隔層、管理層、決策層；

間隔層主要為現(xiàn)場采集終端，設(shè)備主要以計量儀表為主，采用帶有現(xiàn)場總線連接的智能儀表包括電力測量儀表、智能水表、智能熱（冷）表等，采集到的電量通過通信接口上傳到管理層。

管理層主要為數(shù)據(jù)處理平臺，是數(shù)據(jù)交換的橋梁，將采集到的信息進行分類處理，將有效信息傳送到?jīng)Q策層，主要設(shè)備為通訊管理機、以太網(wǎng)交換機、串口服務(wù)器等。

決策層將所有采集上來的數(shù)據(jù)進行管理，是人機交換的窗口，協(xié)助管理人員對建筑能源進行全面監(jiān)控與管理，對各項能耗細化分析，并對管理平臺效果進行考核，主要設(shè)備為監(jiān)控主機、打印機、UPS等設(shè)備。

（2）能源管理監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)采集有如下幾種方式：

1）有線方式：現(xiàn)場通過RS485串行通信線以及建筑內(nèi)已有局域網(wǎng)等方式連接，這種方式既充分利用了原有的網(wǎng)絡(luò)，傳輸遠，抗干擾能力強，適用于大部分智能建筑。

2）無線方式：GPRS無線遠傳、zigbee等方式連接，使用無線傳輸技術(shù)，施工簡單，適合用于一些改造的建筑以及比較分散不易布線的建筑。

3）手動錄入：對于一些不方便采集的建筑物或需要大量資金改造的監(jiān)測點，可用人工手動定期錄入方式，這樣在減少資金投入的同時，可以最大限度的對各種能源數(shù)據(jù)進行信息化管理。為了保證數(shù)據(jù)安全，一般情況下能源數(shù)據(jù)不允許外網(wǎng)人員進行數(shù)據(jù)錄入和修改，對錄入人員也有相應(yīng)的權(quán)限要求。

4 監(jiān)管平臺功能

監(jiān)測平臺采用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同建筑提供不同的策略，并具備自學(xué)功能，在系統(tǒng)運行過程中尋找最佳運行效率。該監(jiān)測平臺根據(jù)大型公建、高等院校、政府平臺、工業(yè)企業(yè)、醫(yī)院等行業(yè)，定制適合該行業(yè)的高效解決方案，進一步實現(xiàn)節(jié)能目的。

1）節(jié)能型高校監(jiān)測平臺

綠色校園一直是校園發(fā)展的主要方向，也是國家推動校園建設(shè)向智慧型校園建設(shè)的方向，高校監(jiān)測平臺通過校園網(wǎng)采集學(xué)校中各公共設(shè)施如：教學(xué)樓、圖書館、寢室、食堂、禮堂等建筑的數(shù)據(jù)，距離較遠或者是改造建筑可以用GPRS進行采集，主要功能如下：

（1）實時采集：系統(tǒng)實時采集并顯示電流、電壓、電能等實時數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)變配電室少人或無人看守。

（2）定時控制：高等院校作息時間以及各建筑使用時間與其他大型公建有所不同，供暖、照明、供水、空調(diào)等系統(tǒng)的開閉時間可由系統(tǒng)定時自動控制，減少能源浪費，也可以手動遠程控制。

（3）子模塊定制：校園內(nèi)供電供水等需要收費資源，可定制特殊模塊，通過安裝預(yù)付費電表水表，與校內(nèi)的一卡通通用，管理校內(nèi)人員能源使用和收費情況，使用方便合理。

（4）分類統(tǒng)計：高校內(nèi)不同建筑使用能耗不同，通過不同建筑的分類統(tǒng)計，可直觀通過報表、柱狀圖、波形等畫面，排列出時間和能耗的對比圖，通過對比分析能耗情況，合理利用高校各資源。

2）連鎖集團監(jiān)測平臺

連鎖集團分布在各省市，建筑分布零散，數(shù)據(jù)集中管理比較困難，需要監(jiān)測平臺有云存儲功能，集團子公司把采集到的數(shù)據(jù)上送到云存儲或者通過公網(wǎng)IP上送到集團數(shù)據(jù)服務(wù)中心，管理人員通過數(shù)據(jù)中心對比各集團使用情況，做出決策方案，主要功能如下：

（1）地圖導(dǎo)航：通過地圖導(dǎo)航可切換各子公司所在位置，點擊查看各子公司能源使用情況，通過各子公司能耗排名，數(shù)據(jù)對比分析發(fā)現(xiàn)能耗使用漏洞，為節(jié)能提供依據(jù)。

（2）設(shè)備管理：設(shè)備能耗與日常維護是企業(yè)關(guān)注的重點，通過平臺內(nèi)數(shù)據(jù)可對各設(shè)備的能耗實時監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備使用異常情況，定時對設(shè)備進行維護管理，優(yōu)化設(shè)備用能。

（3）計劃用能：用戶可通過用能計劃值與實際值對比，查看到能耗考核及節(jié)能情況，使集團內(nèi)根據(jù)歷史能耗科學(xué)合理的制定用能計劃，發(fā)現(xiàn)用能問題，并改善用能環(huán)境，提高用能效率。

（4）權(quán)限管理：集團內(nèi)管理和使用人員可通過Internet訪問監(jiān)測平臺，全網(wǎng)用戶進行分級授權(quán)，提高系統(tǒng)的安全性，不同的權(quán)限登陸可查看不同的用戶畫面和完成不同的系統(tǒng)操作。

3）工業(yè)企業(yè)監(jiān)測平臺

工業(yè)企業(yè)是國家的經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)，也是能源消耗的主體，建立工業(yè)企業(yè)監(jiān)測平臺可以更好管理能耗使用情況，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。在配電室用RS485串行通信線和以太網(wǎng)組網(wǎng)，更科學(xué)的計量能耗，更全面的掌握能耗，更有效的管理能耗。主要功能如下：

（1）實時監(jiān)控：監(jiān)控界面以一次電力系統(tǒng)圖顯示方式，直觀查看各配電室內(nèi)電氣測量 參數(shù)、運行參數(shù)和狀態(tài)量參數(shù)的動態(tài)實時監(jiān)測及異常故障報警、預(yù)警等，具有大畫面漫游功能，當(dāng)有變位及故障跳閘時，畫面將彈出報警窗口并有聲光報警。

（2）績效指標(biāo)分析：客戶可以通過KPI指數(shù)清晰直觀的查看企業(yè)本年各季度，每月每平方米的能耗和總能耗以及KPI所處的等級。參照國家標(biāo)準、行業(yè)標(biāo)準、地方標(biāo)準對指標(biāo)進行分析，考核企業(yè)用電耗能水平，尋找節(jié)能空間。

（3）趨勢分析：通過數(shù)據(jù)可查看建筑分區(qū)下各能耗分項對比，使管理人員通過趨勢分析，了解到耗能的主要時間和設(shè)備，觀察發(fā)展趨勢，找到節(jié)約路徑，并可持續(xù)跟蹤調(diào)控。

（4）智能報表：提供個性化定制各種報表，方便用戶靈活管理各模塊，包括歷史能耗、費用/成本報表、報警歷史查詢報表、設(shè)備運行數(shù)據(jù)報告等。

5 結(jié)束語

隨著智能建筑越來越多，國家對智能建筑能耗越來越關(guān)注，傳統(tǒng)的節(jié)能方式已不能滿足各個行業(yè)的多種能耗的需求，能源管理監(jiān)測平臺采用自動化監(jiān)控，使智能建筑依據(jù)先進的節(jié)能技術(shù)，依據(jù)國家規(guī)范對能耗進行有效管理與使用，節(jié)省運行和管理費用，提高智能建筑的能源使用效率，使建筑內(nèi)各智能子系統(tǒng)資源共享，協(xié)調(diào)工作。

【參考文獻】

[1]周斌.能源信息管理系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用[J].2004年.

[責(zé)任編輯：張濤]