安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

摘要： 本文介紹安科瑞能耗監(jiān)測系統(tǒng)在武清體育中心項目上的應用，系統(tǒng)采用智能電力儀表、遠傳水表采集各種用電、用水、的數據，通過能耗平臺進行綜合分析能耗的消耗過程及趨勢，實現能源管理的可視化及可量化，為客戶管理提供支持。

關鍵詞：大型公共建筑；能耗監(jiān)測系統(tǒng)；ACREL-5000; 建筑能耗管理系統(tǒng)。  

1 引言

2010年城鄉(xiāng)建設部下發(fā)《關于切實加強政府辦公和大型公共建筑節(jié)能管理工作的通知》，要求各地結合本地區(qū)的實際情況，深入推進國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測體系建設，抓緊建立健全政府辦公建筑和公共建筑室溫監(jiān)控及空調系統(tǒng)節(jié)能運行管理體系，積極探索建立公共建筑節(jié)能運行管理激勵制度。要求繼續(xù)深入做好國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗統(tǒng)計、能源審計及能效公示等工作，并在此基礎上選擇重要建筑安裝用能分項計量裝置，推進能耗監(jiān)測平臺建設。  

2 設計依據

本技術規(guī)范書引用的國家和行業(yè)標注如下：
ISO/IEC 11801 《國際綜合布線標準》
GB 50052 《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》
GB 50054 《低壓配電設計規(guī)范》
GB/T 50063 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》
IEC 61587 《電子設備機械結構系列》
DL/T448 《電能計量裝置技術管理規(guī)程》
《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)——分項能耗數據采集技術導則》
《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)——分項能耗數據傳輸技術導則》
《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)——樓宇分項計量設計安裝技術導則》
《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)——數據中心建設與維護技術導則》
《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)——建設、驗收與運行管理規(guī)范》

《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)——軟件開發(fā)指導說明書》  

3 項目概況

武清體育中心是2017年全運會天津賽區(qū)兵乓球比賽主賽場，是武清區(qū)政府的重要工程，武清體育中心主要包括體育館、熱身館、體育場、室內訓練館、全民健身館和集訓樓以及戶外體育設施及其它附屬設施，非賽事時間還將在專業(yè)隊伍訓練、大型文化演出、群眾體育及健身活動、會展等方面發(fā)揮積極的作用。

本項目遠傳水表共計55臺，多功能電表52臺，多功能電表及水表通過RS485通信線接入網關。網關到后臺是通過內部局域網進行數據傳輸。本項要解決的是基礎能耗數據的智能化、自動化、可視化、可量化的采集與存儲,從而降低能源使用費用，為建立節(jié)約型社會發(fā)揮作用。  

4 系統(tǒng)架構

建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng) 以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網絡結構，一般分為三層:站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。
1)站控管理層
站控管理層針對能耗監(jiān)測系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS 電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況。
監(jiān)控主機:用于數據采集、處理和數據轉發(fā)。為系統(tǒng)內或外部提供數據接口，進行系統(tǒng)管理、維護和分析工作。
打印機:系統(tǒng)召喚打印或自動打印圖形、報表等。
UPS:保證計算機監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行。
2)網絡通訊層
通訊層主要是由通訊管理機、以太網設備及總線網絡組成。該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場設備回送的數據信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現場設備的各種控制命令。
通訊管理機:是系統(tǒng)數據處理和智能通訊管理中心。它具備了數據采集與處理、通訊控制器、前置機等功能。
以太網設備:包括工業(yè)級以太網交換機。
通訊介質:系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線、光纖以及無線通訊等。
3)現場設備層

現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現場總線連接的分布式I/O控制器構成數據采集終端，向數據中心上傳存儲的建筑能耗數據。測量儀表擔負著基層的數據采集任務，其監(jiān)測的能耗數據要完整、準確并實時傳送至數據中心。  

5 系統(tǒng)軟件功能

5.1綜合能耗主界面

主頁面顯示該建筑的建筑圖片，建筑基本信息,建筑當月分項用電餅圖和各種能源的消耗量。根據所選的建筑，對其建筑圖片進行加載，可以選擇時間查看建筑能耗情況，選擇建筑或時間后自動刷新，默認為當天。
5.2支路用能
系統(tǒng)可以統(tǒng)計各支路某段時間內逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。系統(tǒng)可查看各支路用能趨勢，可根據已有的日期或者自定義時間進行查詢，并可以將支路用能顯示合計，以圖表形式顯示。

5.3分項能耗統(tǒng)計  

系統(tǒng)可以按照分項進行能耗統(tǒng)計與顯示。其中，日分項用能同比分析圖顯示不同分項的當日與昨日能耗柱狀圖（藍色柱表示今日，綠色柱表示昨日）；用能餅圖顯示各分項過去31天的用能占比；堆積圖顯示各分項過去31天的能耗趨勢；分項用能排名圖顯示被選中分項對應能耗值靠前位的支路。
5.4分項用能報表

系統(tǒng)可以統(tǒng)計各分項某段時間內逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能?？刹榭捶猪椫懈髦酚媚苴厔?，可根據已有的日期或者自定義時間進行查詢，統(tǒng)計數據可導出至Excel。

5.5能耗的同比環(huán)比分析

系統(tǒng)可將各主要耗能設備的能耗與去年同期值和上月值進行同比環(huán)比分析，檢驗節(jié)能效果，根據分析結果執(zhí)行節(jié)能績效考核，以及節(jié)能目標的修正。統(tǒng)計各支路當年每月用能及去年同期用能。
5.6用能數據檢查
系統(tǒng)可以統(tǒng)計某段時間內各回路與下級支路的用能差值，超過一定百分比后醒目顯示（紅色區(qū)域），確保計量體系的完整性、準確性。
5.7配置選項
依照相關技術規(guī)范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面積、空調面積、建筑地址等，其中建筑面積等信息將用能單位面積能耗分析；
配置項目中使用的儀表的類型、型號、生產廠家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監(jiān)測參數信息，此處配置情況影響能耗統(tǒng)計、分時段用能統(tǒng)計、參數查詢功能；
配置項目中使用到的所有計量儀表，保存計量儀表的地址、變比、對應的采集器、代碼、監(jiān)測回路的名稱等信息；
配置分項能耗統(tǒng)計時涉及到的計量表計、所占比例、運算方式等信息，可根據項目情況靈活配置，此處配置信息將影響各分類能耗分項用能分析小模塊中的功能；
配置各部門用能對應的計量儀表、運算方式、所占比例以及部門用能計劃，完成此項配置后將啟用部門能耗分析功能模塊；

配置建筑物中某用能區(qū)域對應的計量儀表、運算方式、所占比例，完成此項配置后將啟用區(qū)域能耗分析功能模塊  

6 前景展望

根據防化學院閱兵村項目能耗運行效果分析，建立典型能耗分析模型，統(tǒng)一分析。
6.1對采集數據存儲，并形成可視化圖表：系統(tǒng)采集數據后存儲到數據庫，系統(tǒng)可滿足報表查詢及導出，并且系統(tǒng)可由柱狀圖等形式展現能耗趨勢，給客戶更好的體驗。
6.2診斷出高能耗點：管理人員可通過系統(tǒng)采集數據，正對性的對各個回路同比及環(huán)比分析，通過一階段分析可找出高能耗點。

6.3通過能耗分析改進管理運營模式：針對高能耗點，針對性的改進管理運行如：在下班期間通知各個部門關燈、關機器，同時列入績效考核；如發(fā)現白天空調溫度不符合規(guī)定不按規(guī)定時間開關空調等情況，追究公司人員的責任等。通過能耗數據可減低公司運營成本提高效益。

7結束語

能耗管理系統(tǒng)通過對用戶端電、水、氣、熱(冷)量等所有能耗的集中采集與分析，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，能耗監(jiān)測系統(tǒng)的意義，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，節(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設備升級提供準確的數據支撐。系統(tǒng)功能按日月年份統(tǒng)計能源消耗量并以曲線圖形展現，能耗量的同比、環(huán)比分析，便于判斷用能走勢。在建設能耗管理系統(tǒng)后，不但能減輕工作人員的工作負擔，提供工作效率對促進和帶動節(jié)能工作，實現節(jié)能減排目標具有重要意義。