建筑物能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

10建筑物能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1.前言為全面掌握我國(guó)建筑能耗的實(shí)際狀況，加強(qiáng)能源領(lǐng)域的宏觀管理和科學(xué)決策，促進(jìn)建筑節(jié)能的開(kāi)展，依據(jù)《中華人民共和國(guó)統(tǒng)計(jì)法》、建設(shè)部有關(guān)規(guī)章制度、《民用建筑能耗數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)》〔JGJ/T154-2007〕及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，建設(shè)部、各市建委等部門(mén)提出了建立既有建筑節(jié)能審計(jì)與建設(shè)監(jiān)管系統(tǒng)的要求，逐步實(shí)現(xiàn)民用建筑能耗數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)送、自動(dòng)采集、計(jì)算機(jī)抽樣、計(jì)算機(jī)計(jì)算，從而為我國(guó)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)制定提供根底數(shù)據(jù)，并為今后建筑能耗的及時(shí)監(jiān)控打下根底。隨著能源企業(yè)的深化改革和能源供求關(guān)系的逐步轉(zhuǎn)變，實(shí)行以經(jīng)濟(jì)手段為根底的商業(yè)化管理模式和加強(qiáng)能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理已迫在眉睫。傳統(tǒng)的計(jì)量方式已不能滿足商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的需要，采用高精度、高可靠的自動(dòng)化能耗計(jì)量系統(tǒng)是商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的必然趨勢(shì)，是建立節(jié)約型社會(huì)的技術(shù)根底。建立既有建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)的目的是基于建立可持續(xù)開(kāi)展的節(jié)約型社會(huì)的需要，將作為制定制度政策的基準(zhǔn)，將成為大型公建能源審計(jì)、節(jié)能改造和北方既有居住建筑的供熱計(jì)量、節(jié)能改造的技術(shù)支撐與政策的指針。它不同于普通意義的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考核，需提供基于開(kāi)放式系統(tǒng)平臺(tái)上的自動(dòng)能量計(jì)量、統(tǒng)計(jì)及管理系統(tǒng)，作為建筑能耗的監(jiān)管手段。該系統(tǒng)要能根據(jù)不同時(shí)段劃分實(shí)現(xiàn)電能量的分段增加、統(tǒng)計(jì)和分析，是將來(lái)建立細(xì)分能耗監(jiān)管系統(tǒng)技術(shù)支持系統(tǒng)的重要根底。因此，該系統(tǒng)應(yīng)從公平、公正、公開(kāi)的原那么出發(fā)，充分表達(dá)能耗數(shù)據(jù)的可靠性、完整性、準(zhǔn)確性、唯一性、平安性和不可修改性。它應(yīng)基于完全開(kāi)放結(jié)構(gòu)的平臺(tái)，基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)支持分布式系統(tǒng)，具有功能穩(wěn)定、模塊化、面向?qū)ο笠约傲己萌藱C(jī)界面等特點(diǎn)。該系統(tǒng)應(yīng)提供基于Web技術(shù)和廣域網(wǎng)技術(shù)的信息管理應(yīng)用效勞，到達(dá)功能齊全、組合靈活，擴(kuò)展升級(jí)方便。為到達(dá)以上要求，關(guān)鍵在于要以分項(xiàng)計(jì)量為根底，將能耗監(jiān)管系統(tǒng)建立在一個(gè)真正開(kāi)放的系統(tǒng)支持平臺(tái)上，保證該系統(tǒng)可以滿足近期和將來(lái)開(kāi)展的需求，從而節(jié)省投資，全面滿足建筑能耗監(jiān)管的要求。2.能耗監(jiān)管系統(tǒng)概述我們建議的建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)—自動(dòng)能量計(jì)量、抄表和能耗分析系統(tǒng)，是根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)并且結(jié)合中國(guó)的實(shí)際需求，推出的面向市場(chǎng)的新一代能量計(jì)量監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)的主站，由以下子系統(tǒng)構(gòu)成：能量數(shù)據(jù)采集及處理子系統(tǒng)；數(shù)據(jù)管理應(yīng)用效勞子系統(tǒng)；人機(jī)交互MMI子系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信及Web效勞子系統(tǒng)；報(bào)表及打印效勞子系統(tǒng)；基于智能HUB局域網(wǎng)；時(shí)鐘、頻率/時(shí)差監(jiān)視子系統(tǒng)；它有別于常規(guī)的能量計(jì)量及計(jì)費(fèi)抄表系統(tǒng)，不僅能夠滿足系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)功能要求，還能夠滿足用戶新技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)展要求，包括：實(shí)施網(wǎng)絡(luò)通信及數(shù)據(jù)共享的應(yīng)用；進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新的統(tǒng)計(jì)模式應(yīng)用；提供基于Web技術(shù)的能耗信息管理應(yīng)用效勞；提供各種能源單位能量標(biāo)準(zhǔn)；提供各種能耗指標(biāo)間的自動(dòng)換算；提供各種綜合、細(xì)分分析模式；提供根據(jù)用戶的需求，方便地實(shí)現(xiàn)不同費(fèi)率模型、時(shí)段劃分實(shí)現(xiàn)電能量的分段增加、統(tǒng)計(jì)和分析功能適應(yīng)細(xì)分分析管理需要。2.1主要系統(tǒng)功能及特點(diǎn)即時(shí)能耗計(jì)量(Same-timeEnergyTele-MeteringSystem);支持廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(WAN)、撥號(hào)交換網(wǎng)絡(luò)(PSTN)、電力專，網(wǎng)等通信網(wǎng)等通信模式的能耗數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸應(yīng)用；支持直接表計(jì)接入網(wǎng)絡(luò)或電表經(jīng)電能數(shù)據(jù)集中器接入網(wǎng)絡(luò)；多模式電能〔耗〕數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；可實(shí)現(xiàn)即時(shí)(1-15分鐘級(jí)周期)電能〔耗〕數(shù)據(jù)采集；能耗計(jì)量及管理(EnergyAccounting&ManagementSystem);分類能耗/能量數(shù)據(jù)庫(kù)管理；能耗監(jiān)管及結(jié)算(SettlementandBillingSystembasedonCertificateAuthority)；能耗指標(biāo)設(shè)定、能耗獎(jiǎng)懲結(jié)算；能耗信息管理(EnergyInformationManagementSystem)；基于Web效勞器、歷史能耗數(shù)據(jù)管理效勞器等，提供面向煤炭、電力、石油天然氣等能耗信息瀏覽效勞、電子郵件應(yīng)用效勞；能耗負(fù)荷預(yù)測(cè)及方案的數(shù)據(jù)管理；能耗負(fù)荷實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視，以及歷史數(shù)據(jù)管理；多模式數(shù)據(jù)采集方式(MultiModeDataCollect)；滿足不同通訊方式、不同采集模式，如自動(dòng)采集、人工在線錄入、數(shù)據(jù)文件自動(dòng)錄入等。2.2系統(tǒng)技術(shù)特征系統(tǒng)應(yīng)基于完全開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的支持平臺(tái)，基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)和各種遠(yuǎn)傳通訊方式。主要的系統(tǒng)性能技術(shù)特征如下：開(kāi)放體系1〕系統(tǒng)對(duì)硬件和操作系統(tǒng)開(kāi)放。在硬件、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上提供多種選擇，并且易于擴(kuò)展、易于升級(jí)和維護(hù)。系統(tǒng)可移植性，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)上具備利用硬件和操作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。2〕系統(tǒng)易于采用標(biāo)準(zhǔn)的硬件來(lái)擴(kuò)展，它的規(guī)?？梢詮膯螜C(jī)效勞器/工作站系統(tǒng)到大量效勞器和工作站的網(wǎng)絡(luò)式系統(tǒng)。應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫(kù)可以一起運(yùn)行在同一工作站上或靈活地分布在多個(gè)效勞器和工作站上，以便用有效的方式利用資源，提供對(duì)重要應(yīng)用功能的備份等。3〕系統(tǒng)具有良好的互操作性，系統(tǒng)能耗計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù)是高性能工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，任何外部應(yīng)用都可以用一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方式去訪問(wèn)數(shù)據(jù)?？梢耘c用戶內(nèi)部的其它數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)以及與第三方產(chǎn)品交互操作，同時(shí)提供了一個(gè)支持企業(yè)范圍內(nèi)計(jì)算的數(shù)據(jù)中心。4〕系統(tǒng)的MMI/GUI環(huán)境友好，提供一個(gè)一致的圖形用戶和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)接口，對(duì)于集成新的應(yīng)用功能，不需要修改現(xiàn)有的軟件。系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用編程接口〔API〕，包括數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和訪問(wèn)例程，支持在線集成用戶開(kāi)發(fā)的應(yīng)用。系統(tǒng)能支持多種不同RDBMS系統(tǒng)，使得將來(lái)軟件升級(jí)靈活方便。分布式結(jié)構(gòu)1〕系統(tǒng)支持TCP/IP規(guī)約的客戶機(jī)/效勞器結(jié)構(gòu)、B/S結(jié)構(gòu)。應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用功能和圖形用戶接口〔GUI〕客戶機(jī)軟件，可以分布到任何系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)上，對(duì)客戶機(jī)－效勞器通信所期望的LAN也能被指定。能實(shí)現(xiàn)在多個(gè)效勞器和LAN中優(yōu)化系統(tǒng)性能和平衡負(fù)載。2〕系統(tǒng)的分布式DBMS支持節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)庫(kù)通信容錯(cuò)。系統(tǒng)的消息系統(tǒng)用于在所有的效勞器和客戶機(jī)之間，包括異構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行發(fā)布信息和通信。系統(tǒng)的信息和進(jìn)程調(diào)度，支持網(wǎng)絡(luò)上從任何一個(gè)客戶或效勞器到任何其它的客戶或效勞器的執(zhí)行和程序觸發(fā)請(qǐng)求，提供客戶透明的應(yīng)用層管理。3〕系統(tǒng)采用先進(jìn)的邏輯故障切換和恢復(fù)技術(shù),遵循數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用功能對(duì)系統(tǒng)硬件的邏輯分配。當(dāng)一個(gè)客戶機(jī)應(yīng)用不能經(jīng)主網(wǎng)絡(luò)地址聯(lián)接到邏輯效勞器上，它能自動(dòng)試圖經(jīng)由備份地址建立聯(lián)接，自動(dòng)恢復(fù)來(lái)自硬件效勞器故障和LAN故障。備份數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)數(shù)據(jù)復(fù)制自動(dòng)保持最新數(shù)據(jù)，保證各類能量計(jì)量及其他數(shù)據(jù)的平安性，以及數(shù)據(jù)完整性及一致性。4〕系統(tǒng)的圖形用戶接口〔GUI〕物理上駐留在客戶控制臺(tái)臺(tái)節(jié)點(diǎn)，并使用當(dāng)?shù)伛v留顯示定義。GUI是數(shù)據(jù)庫(kù)效勞器的一個(gè)客戶，周期性地從各種系統(tǒng)效勞器上接收更新的數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)變位和越死區(qū)時(shí)才傳輸?shù)娇蛻魴C(jī)，減少LAN堵塞并優(yōu)化系統(tǒng)性能。5〕系統(tǒng)分布式結(jié)構(gòu)支持經(jīng)串行鏈路聯(lián)接到系統(tǒng)上的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，保證運(yùn)行在Windows平臺(tái)上遠(yuǎn)程客戶能通過(guò)Modem、無(wú)線終端、寬帶等聯(lián)接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和更新。客戶機(jī)應(yīng)用軟件能運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)的PC機(jī)和筆記本電腦，可提供當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)程的訪問(wèn)。數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳采集數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)是主站通過(guò)通信終端效勞器直接采集和經(jīng)遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)處理終端采集。系統(tǒng)支持對(duì)每一個(gè)通道口的通信監(jiān)視，統(tǒng)計(jì)通信信息及運(yùn)行狀況，并能夠?qū)崿F(xiàn)通道故障、Modem故障和集中器故障的自動(dòng)恢復(fù)。系統(tǒng)的廣域網(wǎng)通信支持網(wǎng)橋、交換機(jī)或路由器，并支持多種標(biāo)準(zhǔn)通信模式，包括：分組交換、幀中繼、ATM，并適應(yīng)采用X.25、GPRS/CDMA和TCP/IP通信。對(duì)于電力內(nèi)部通信，系統(tǒng)并支持ICCP規(guī)約、WSCC規(guī)約，以及ELCOM-90規(guī)約。系統(tǒng)與其它系統(tǒng)互聯(lián)通信系統(tǒng)與用戶的信息系統(tǒng)互連，采用10/100/1000M自適應(yīng)快速以太網(wǎng)連接，防止網(wǎng)絡(luò)阻塞，保證數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議均采用TCP/IP協(xié)議。系統(tǒng)為第三方提供數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口。系統(tǒng)對(duì)廣域網(wǎng)絡(luò)的用戶接入，基于用戶所配置的網(wǎng)絡(luò)，或用戶配置的對(duì)外數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)路由器或網(wǎng)絡(luò)路由器+撥號(hào)MODEM池/無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，采用分組交換技術(shù)載IP數(shù)據(jù)包模式，實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)互聯(lián)，以支持遠(yuǎn)程用戶對(duì)Web效勞器的數(shù)據(jù)瀏覽查詢。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.3系統(tǒng)各局部主要技術(shù)指標(biāo)建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)主要包括終端表計(jì)，終端采集器，通訊鏈路，主站系統(tǒng)四個(gè)局部。系統(tǒng)總體技術(shù)指標(biāo)：〔1〕系統(tǒng)容量：采集終端數(shù)目≥2000，測(cè)量點(diǎn)數(shù)目≥50000；〔2〕系統(tǒng)時(shí)鐘誤差：＜0.1秒；〔3〕主站與終端時(shí)鐘誤差：＜0.5秒；〔4〕數(shù)據(jù)精度：等于表計(jì)超讀數(shù)據(jù)精度；〔5〕數(shù)據(jù)通訊保證：網(wǎng)絡(luò)誤碼率＜10-4；〔6〕系統(tǒng)可用率：≥99.99%〔7〕系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間〔CASTF〕：≥5000小時(shí)；電能表本系統(tǒng)所接入的復(fù)費(fèi)率智能表，要適應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)、專線和撥號(hào)相結(jié)合的方式。其測(cè)量量宜包括分時(shí)段計(jì)量等。電子式電能表由用戶自行配置。〔1〕單相電能表主要功能指標(biāo)1、計(jì)量功能準(zhǔn)確度等級(jí)：1級(jí)額定頻率：50Hz；精確測(cè)量正負(fù)有功功率，以同一個(gè)方向積算電能，解決電流反接竊電問(wèn)題；至少具有峰〔第2費(fèi)率〕，平〔第3費(fèi)率〕，谷〔第4費(fèi)率〕三費(fèi)率分時(shí)電能計(jì)量功能，根據(jù)不同的費(fèi)率時(shí)段設(shè)置，分別計(jì)量峰電量、平電量、谷電量，總電量為3費(fèi)率之和；任意時(shí)段的起始及終止的實(shí)際時(shí)間和預(yù)置時(shí)間誤差不超過(guò)0.5s/d；電能量數(shù)據(jù)凍結(jié)轉(zhuǎn)存日為每月1-31日中任意指定日的任意時(shí)，缺省設(shè)置為每月1日零時(shí)〔月末凍結(jié)〕；時(shí)段切換由內(nèi)置硬時(shí)鐘切換，日歷、計(jì)時(shí)和閏年自動(dòng)切換功能，具有時(shí)鐘備用電池?cái)嚯姾?，所有存?chǔ)數(shù)據(jù)不喪失，能保持10年以上；環(huán)境要求：溫度-20℃--+55℃；濕度：5%-95%，符合相關(guān)工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)；內(nèi)置UPS電源，電壓：220V土20%；頻率：50Hz土2.5Hz；使用壽命：大于等于10年；2、通訊功能RS485通信接口，具有防靜電及瞬間過(guò)電壓、過(guò)電流抑制功能，具有防靜電及瞬間過(guò)電壓、過(guò)電流抑制功能；通信規(guī)約符合部頒標(biāo)準(zhǔn)：DL/T645-1997具有GSM/GPRS/CDMA或WiFi/無(wú)線數(shù)傳通訊模塊〔選配〕；〔2〕三相電能表主要功能指標(biāo)1、計(jì)量功能準(zhǔn)確度等級(jí)：有功0.5S級(jí)/0.5級(jí)/1級(jí)無(wú)功2級(jí)額定頻率：50Hz；具有負(fù)荷曲線和電量?jī)鼋Y(jié)功能，電能量數(shù)據(jù)凍結(jié)轉(zhuǎn)存日為每月1-31日中任意指定日的任意時(shí)，缺省設(shè)置為每月1日零時(shí)〔月末凍結(jié)〕；時(shí)段切換由內(nèi)置硬時(shí)鐘切換，日歷、計(jì)時(shí)和閏年自動(dòng)切換功能，具有時(shí)鐘備用電池?cái)嚯姾?，所有存?chǔ)數(shù)據(jù)不喪失，能保持10年以上；環(huán)境要求：溫度-20℃--+55℃；濕度：5%-95%，符合相關(guān)工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)；內(nèi)置UPS電源，電壓：220V土20%；頻率：50Hz土2.5Hz；使用壽命：大于等于10年2、通訊功能RS485通信接口，具有防靜電及瞬間過(guò)電壓、過(guò)電流抑制功能，具有防靜電及瞬間過(guò)電壓、過(guò)電流抑制功能；通信規(guī)約符合部頒標(biāo)準(zhǔn)：DL/T645-1997；具有GSM/GPRS/CDMA或WiFi/無(wú)線數(shù)傳通訊模塊〔選配〕；精確測(cè)量正負(fù)有功功率，以同一個(gè)方向積算電能，解決電流反接竊電問(wèn)題；至少具有峰〔第2費(fèi)率〕，平〔第3費(fèi)率〕，谷〔第4費(fèi)率〕三費(fèi)率分時(shí)電能計(jì)量功能，根據(jù)不同的費(fèi)率時(shí)段設(shè)置，分別計(jì)量峰電量、平電量、谷電量，總電量為3費(fèi)率之和。熱能表本系統(tǒng)所接入的智能表，要適應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)、專線、撥號(hào)或GPRS/CDMA/WiFi/無(wú)線數(shù)傳相結(jié)合的方式。主要技術(shù)指標(biāo)要求：安裝簡(jiǎn)單、方便。密封防水，可在潮濕環(huán)境下使用。具有RS485或CASTUS總線和GSM/GPRS/CDMA/WiFi/無(wú)線數(shù)傳通訊能力〔選配〕?？垢蓴_性能高：抗人為干擾、磁干擾、EMC干擾；對(duì)處于掉線、欠費(fèi)、危險(xiǎn)等情況警報(bào)；具有正常、超頻、超限等梯度計(jì)量方式；管道天然氣/煤氣表本系統(tǒng)所接入的智能表，要適應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)、專線、撥號(hào)或GPRS/CDMA/WiFi/無(wú)線數(shù)傳相結(jié)合的方式。主要技術(shù)指標(biāo)要求：智能傳感器與氣表基表為兩個(gè)獨(dú)立部件，可拆可裝，通用于所有國(guó)標(biāo)氣表，方便用戶升級(jí)。不需設(shè)置初始值，數(shù)據(jù)線直接輸出氣表表盤(pán)示值，無(wú)累計(jì)誤差。無(wú)需外加電源供電，內(nèi)置電池確保整只遠(yuǎn)傳氣表正常記錄數(shù)據(jù)。智能芯片具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，在數(shù)據(jù)線或總線斷線及系統(tǒng)停電等情況下不影響正常記錄數(shù)據(jù)。安裝簡(jiǎn)單、方便。密封防水，可在潮濕環(huán)境下使用。具有RS485或CASTUS總線和GSM/GPRS/CDMA/WiFi/無(wú)線數(shù)傳通訊能力〔選配〕。防反流：對(duì)反流計(jì)量，并指示；抗干擾性能高：抗人為干擾、磁干擾、EMC干擾；對(duì)處于掉線、欠費(fèi)、危險(xiǎn)等情況警報(bào)；具有正常、超頻、超限等梯度計(jì)量方式；〔熱〕水表本系統(tǒng)所接入的智能表，要適應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)、專線、撥號(hào)或GPRS/CDMA/WiFi/無(wú)線數(shù)傳相結(jié)合的方式。主要技術(shù)指標(biāo)要求：安裝簡(jiǎn)單、方便。密封防水，可在潮濕環(huán)境下使用。具有RS485或CASTUS總線和GSM/GPRS/CDMA/WiFi/無(wú)線數(shù)傳通訊能力〔選配〕。防反流：對(duì)反流計(jì)量，并指示；抗干擾性能高：抗人為干擾、磁干擾、EMC干擾；對(duì)處于掉線、欠費(fèi)、危險(xiǎn)等情況警報(bào)；具有正常、超頻、超限等梯度費(fèi)率計(jì)量方式；終端采集器系統(tǒng)〔RTU〕終端采集器系統(tǒng)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)中終端多塊終端表計(jì)數(shù)據(jù)的采集與緩存，具備較強(qiáng)的通訊功能，能更加有效的接入和管理的各種表計(jì)