面向能耗監(jiān)測(cè)管理的樓宇自控系統(tǒng)分析

摘 要：對(duì)于傳統(tǒng)意義的樓宇而言，已難以滿足現(xiàn)代人們對(duì)于高質(zhì)量生活環(huán)境的追求。對(duì)于現(xiàn)代樓宇而言，不僅要求具備華麗而藝術(shù)的外觀，還應(yīng)營(yíng)造一個(gè)舒適、安全的內(nèi)在環(huán)境，為使用者提供智能化、人性化的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的目的，最大限度地降低使用成本。鑒于此，文章面向能耗監(jiān)測(cè)管理，就樓宇自控系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行了分析，以便進(jìn)一步提升樓宇的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：能耗監(jiān)測(cè)管理；樓宇；自控系統(tǒng)

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，人們對(duì)于各種樓宇使用功能的要求日趨提升，面向自動(dòng)化控制技術(shù)的樓宇自控系統(tǒng)的應(yīng)用日趨廣泛，但是，如何保障建筑內(nèi)環(huán)境的舒適度、安全性，同時(shí)，最大程度地提高樓宇的使用效率、提高節(jié)能效果成為樓宇自控系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中有關(guān)人員關(guān)注的重點(diǎn)，文章結(jié)合面向能耗監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)的樓宇自控系統(tǒng)進(jìn)行研究，旨在及時(shí)、科學(xué)地監(jiān)控能耗情況，以最大限度地減少不必要的能源消耗，提高節(jié)能效果。

1 能耗監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)的技術(shù)要求

對(duì)于能耗監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)而言，要求其必須滿足我國(guó)所出臺(tái)的《國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)技術(shù)原則》的相關(guān)規(guī)定。該平臺(tái)重點(diǎn)就樓宇能耗源頭展開實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、分析、對(duì)比等處理，確保其能夠科學(xué)、準(zhǔn)確、全面地對(duì)使用單位能耗情況進(jìn)行全面反映，為樓宇使用過(guò)程的節(jié)能管理提供科學(xué)、全面、完善的數(shù)據(jù)支持與決策基礎(chǔ)，不僅實(shí)現(xiàn)了能耗數(shù)據(jù)采集、分析、處理的實(shí)時(shí)性與自動(dòng)化，還自動(dòng)生成了多種形式的圖表、報(bào)表，就能源使用率進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)的能源分析報(bào)告。

該平臺(tái)通過(guò)構(gòu)建節(jié)能監(jiān)管體系能耗報(bào)表制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種能耗的實(shí)時(shí)分類、計(jì)量分項(xiàng)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與對(duì)比，對(duì)于政府所強(qiáng)制要求的能源消耗統(tǒng)計(jì)、審計(jì)、能耗公示等，均提供了科學(xué)、全面的數(shù)據(jù)支持與決策依據(jù)，也為節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用與改造提供了完善的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)。

2 樓宇自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

樓宇自控系統(tǒng)通常包括兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)，一級(jí)為高速局域網(wǎng)，負(fù)責(zé)提供一級(jí)控制器、工作站、服務(wù)器等；二級(jí)為現(xiàn)場(chǎng)控制總線，提供一系列區(qū)網(wǎng)域控制器、燈光、暖通空調(diào)設(shè)備等。其中，后者與前者借助于一級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制器，實(shí)現(xiàn)雙向通訊，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息的傳遞。

2.1 一級(jí)網(wǎng)絡(luò)

就樓宇自控系統(tǒng)而言，一級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括中央工作站、互聯(lián)網(wǎng)通訊網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)控制器、路由器等設(shè)備。其中，一級(jí)網(wǎng)絡(luò)主要是ARCNET網(wǎng)、EtherNet以太網(wǎng)等。二級(jí)網(wǎng)絡(luò)信息借助于主控制器，于一級(jí)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳遞。局域網(wǎng)提供了多用戶通信、對(duì)話活動(dòng)，而源自于互聯(lián)網(wǎng)等其他遠(yuǎn)程命令也能夠在一級(jí)網(wǎng)絡(luò)下傳送至二級(jí)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)控制器中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)、控制。

2.2 二級(jí)網(wǎng)絡(luò)總線

就系統(tǒng)二級(jí)網(wǎng)絡(luò)而言，主要包括網(wǎng)絡(luò)總線、若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器等設(shè)備。二級(jí)網(wǎng)絡(luò)總線為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)控制器間的總線網(wǎng)絡(luò)，其同一級(jí)網(wǎng)絡(luò)通信、支持區(qū)域控制設(shè)備，對(duì)系統(tǒng)各子系統(tǒng)進(jìn)行控制。雖然，網(wǎng)絡(luò)的名稱不同，但不是基于RS485總線協(xié)議，就是基于Lonwork協(xié)議構(gòu)成，傳輸速率在9.6到76.8kbps之間。就二級(jí)網(wǎng)絡(luò)總線而言，其提供了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信線，二級(jí)服務(wù)器為現(xiàn)場(chǎng)控制器、便攜式服務(wù)器間提供通信，若一級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制器存在故障，不會(huì)對(duì)二級(jí)網(wǎng)絡(luò)總線的通信造成影響。若現(xiàn)場(chǎng)所需監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備量存在差異，則其組網(wǎng)形式也不盡相同。

3 面向能耗監(jiān)測(cè)管理的樓宇自控系統(tǒng)構(gòu)建

文章采用PV2008能耗監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)與樓宇自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)搭接。而設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)按如下方式提供：一是被編號(hào)或被命名，以文本作為數(shù)據(jù)形式；二是實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，以開關(guān)量作為數(shù)據(jù)形式；三是運(yùn)行電壓、電流，以模擬量為數(shù)據(jù)形式；四是運(yùn)行實(shí)時(shí)功率，以模擬量為數(shù)據(jù)形式，通過(guò)此，實(shí)現(xiàn)了能耗監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)、樓宇自控系統(tǒng)的有效搭接：（1）保障了樓宇能耗數(shù)據(jù)得以及時(shí)采集和上傳；（2）保障了受監(jiān)測(cè)設(shè)備能夠按需加以運(yùn)行；（3）保障了分時(shí)電價(jià)區(qū)域內(nèi)設(shè)備運(yùn)行的總功率在峰值以內(nèi)；（4）保障了設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中功率的最小化；（5）提供了設(shè)備運(yùn)維報(bào)警提示，保障設(shè)備的順利運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

3.1 數(shù)據(jù)形式

設(shè)備能耗包括如下兩種計(jì)算方式：（1）以設(shè)備運(yùn)行為基礎(chǔ)展開計(jì)算：運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)與標(biāo)稱功率的積；（2）以能源消耗為基礎(chǔ)的計(jì)算：電壓與電流的積。由于樓宇內(nèi)各種變頻設(shè)備的廣泛運(yùn)用，致使設(shè)備運(yùn)行功率難以受控，因而能耗采集應(yīng)結(jié)合第二種模式方可加以表達(dá)。就系統(tǒng)而言，還需要提供能耗數(shù)據(jù)形式，為能耗監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)進(jìn)行分類能源形態(tài)能耗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的構(gòu)建。

3.2 數(shù)據(jù)采集頻率

系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線采用RS485形式，采用最高速率76.8Kpbs，采用的通信協(xié)議為BACnetMSTP，該速率較以太網(wǎng)通訊10或100Mbps而言，仍存在較大的差距。此外，結(jié)合BACnetMSTP通訊協(xié)議，進(jìn)行一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)變量傳輸，所需字節(jié)數(shù)為1Kbit。

4 系統(tǒng)主要功能的實(shí)現(xiàn)

面向能耗監(jiān)測(cè)管理的樓宇自控系統(tǒng)，提供了如下功能：（1）單棟樓宇每天不同監(jiān)測(cè)回路能耗的監(jiān)測(cè)，并就該區(qū)域內(nèi)樓宇建筑概況加以統(tǒng)計(jì)；（2）能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，分類、分項(xiàng)、單位、監(jiān)測(cè)回路等能耗統(tǒng)計(jì)，可選日、月、年報(bào)作為各自的統(tǒng)計(jì)時(shí)段，獲取用戶所需統(tǒng)計(jì)報(bào)表；（3）各單位公攤能耗統(tǒng)計(jì)功能。包括電梯、公共走廊、廁所等公共能耗進(jìn)行分?jǐn)?；?）能耗趨勢(shì)分析，明確樓宇能耗變化趨勢(shì)與規(guī)律，為節(jié)能管理提供依據(jù)；（5）能耗對(duì)比功能。如總能耗、分類能耗、分項(xiàng)能耗對(duì)比等，便于管理人員制定完善的獎(jiǎng)懲政策；（6）能耗趨勢(shì)分析功能，明確樓宇能耗變化趨勢(shì)，為節(jié)能管理提供依據(jù)；（7）提供能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果自動(dòng)化生成功能，可進(jìn)行能源統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告的打印，為決策者提供數(shù)據(jù)支持；（8）提供完善的能源管理標(biāo)準(zhǔn)、政策等資料上傳、下載、刪除等多項(xiàng)功能；（9）數(shù)據(jù)自動(dòng)上報(bào)功能；（10）提供預(yù)警功能。便于管理人員及時(shí)掌握能耗超標(biāo)情況；（11）提供帳號(hào)、權(quán)限管理功能。

文章所構(gòu)建面向能耗監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)的樓宇自控系統(tǒng)，主要針對(duì)的是樓宇內(nèi)部機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控與管理，依據(jù)該平臺(tái)的技術(shù)要求及特點(diǎn)，在保障可行性的前提下，實(shí)現(xiàn)與機(jī)電設(shè)備專業(yè)領(lǐng)域的有機(jī)融合，對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行科學(xué)控制，最終保障樓宇設(shè)備運(yùn)營(yíng)能耗管理等各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)。

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