安科瑞物联网的智能建筑能耗监测系统组成@新闻快讯-安科瑞电气股份有限公司

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本公司2月25号11点09分报道：安科瑞物联网的智能建筑能耗监测系统组成@新闻快讯

（http://www.app17.com/c155814/products/d10515460.html）

YI、物联网的智能建筑能耗监测系统探讨及现状分析：
文章分析了智能建筑的能耗监测系统建设和应用现状，并对存在的问题和原因进行简要分析，在此基础上，探讨种基于物联网的智能建筑能耗监测系统架构参考模型，以期实现楼宇中电力能源需求侧和供求侧的智能联动运行。
智能建筑，主要指以建筑物为平台，基于对各类智能化信息的综合应用，集架构、系统、应用、管理及优化组合为体，具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力，形成以人、建筑、环境互为协调的整合体，为人们提供安全、高效、便利及可持续发展功能环境的建筑。智能建筑从具体建设实施方面，主要分为建筑安全与安防、绿色和节能和便捷应用。
本文主要从绿色和节能角度出发，分析智能建筑能耗监测系统的应用现状及存在的不足，并给出种基于物联网技术建设建筑能耗监测管理系统建设思路，以期探讨实现楼宇中电力能源需求侧和供求侧的智能联动运行，推动智能电网广泛应用发展。

二、智能建筑能耗监测现状及问题分析
1、智能建筑能耗监测现状分析
在人类生产活动中，各种资源的消耗，如水、电、煤、石油、天然气等，其中个重要场所就是楼宇建筑内，包括居民小区、写字楼、超市、旅馆、餐厅食堂、医院等，其能源消耗在整个社会能耗占有很大的比例，并且随着城镇化高速发展，比例逐年上升。
在我国，现阶段楼宇建筑能耗管理系统通常由BAS（建筑自动化系统）系统来实现的。BAS系统可以根据设置好的程序对电力、照明、空调等动力设备进行智能化的运行调节，从而达到节能的目的。目国内大中型公共及商业建筑基本配置了BAS系统，然而实际应用中大部分建筑BAS系统仅仅作为设备状态监视和自动控制使用，较少能够达到节能目标的系统，楼宇能效智能化监测管理不足。

2、所存在的问题及原因分析
目智能建筑的能耗监测及管理，主要存在以下三个问题。
（1）缺乏建筑大规模联网监测
早在2008年，国家住房和城乡建设部便制定了《国家办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则》，对于国家和大型公共建筑的能耗监测系统作了具体规范。目，全国不少城市也建立了大型公共建筑能耗监测平台，对建筑能耗进行实时监测，并通过能耗统计、能源审计、能效公示、用能定额和超定额加价等制度，促使办公建筑和大型公共建筑提高节能运行管理水平。但目的建筑能耗监测平台所覆盖的范围远远不够，尤其些大型的写字楼、商业综合体等商业建筑，其BAS系统往往服务于单个大楼和物业，由于设备接口不统、缺乏统数据规范等技术或经济原因，无法接入统的建筑能耗监测平台。
（2）缺乏建筑能耗大数据的统计分析
由于缺乏建筑能耗的大规模联网监测，无法形成有效的区域建筑能耗大数据采集和分析；建筑运行系统复杂而庞大，建筑能源数据管理混乱，不同系统数据之间缺乏有效沟通与对比。众所周知，只有当数据积累到定量后，才可以从中进行大数据分析，找出海量数据中隐藏的有价值信息和运行规律，进而为建筑设备的节能优化运行提供模型和数据参考。
（3）缺少与智能电网输电、配电侧的联动
统的建筑能耗监测系统，由于覆盖范围大，通常是以个城市为主体，使得系统的建设成本高，投资大。目在我国具有定区域规模的建筑能耗监测系统主要由建设，系统的运行主要以能耗的采集、统计为主，协助部门对重要公共建筑用能进行监督。建筑用电侧与电力供应侧的发电、配电等环节缺乏有效的数据和系统联动，在目智能电网及能源互联网的建设背景下，建筑能耗作为需求侧管理的重要环，需要纳入智能电网的系统建设中进行统规划和建设。

三、基于物联网的智能建筑能耗监测系统
随着物联网、大数据和云计算等新兴技术的发展，使得建筑能耗的大规模设备联网运行、海量数据采集、传输和分析从技术上变得可能，无论从数据的存储设备还是高性能计算服务，使得系统部署的成本越来越低。本文正是探讨种基于物联网的建筑能耗监测系统架构模型，以期为相关研发建设与智能电网应用提供助力。
1、系统参考模型
物联网是通过多个具备感知能力的传感设备，按约定的协议形成自组织、智能化的传感器网络，再通过智能化的计算和互联技术的支撑，实现信息的汇聚、整合、共享与智能处理。鉴于目智能楼宇的感知、传输和记忆技术已经相对完善，在物联网三层模型（感知层、传输层、应用层）基础上，建议引入接入层和平台层概念，形成基于物联网的智能建筑能耗监测系统五层模型架构。系统架构初步设想如图1所示。

图1基于物联网的智能建筑能耗监测系统参考模型

2、系统组成
系统自下而上由设备层、接入层、传输层、平台层和应用层五个层次组成。其中：
设备层：由水、电、气等各种智能能量采集设备组成，主要完成建筑能耗数据的采集和上传。同时智能设备还可以具备定的控制功能，可以实现对用能设备运行的控制和调节。设备层设备通常是不同厂家采用不同的协议，主流的协议包括?kNX、Modbus、BACnet、PLC、Zigbee等有线及无线协议。
接入层：接入层主要是智能建筑物联网网关设备，该设备主要完成底层各种通信协议设备数据的集中接入、协议统转换，实现能耗数据的规范化。接入层网关作为边缘计算设备，具备定的数据存储和计算能力。
传输层：传输层包括有线通信和无线通信。其中有线通信技术包括中长距离的广域网络（如各种宽带网络）和短距离的现场总线；无线通信层分为长距离的无线网络（如LORA、NBIOT、3G/4G/5G）、中短距离的无线局域网（WiFi）、超短距离的无线局域网（如Zigbee）。通过有线及无线方式，完成数据到存储中心的传输。
平台层：平台层主要提供智能建筑能耗数据的统处理、分析，为上层应用程序以及其他业务系统提供数据调用访问的接口。平台除具备设备接入、设备管理、规则引擎、权限及安全管理等基础功能外，还可提供大数据分析、人工智能等服务组件，为上层应用提供大数据分析挖掘等高性能海量数据处理服务。
应用层：应用层调用平台层提供的数据、逻辑等元素，通过图像、表格、视频等方式对建筑能耗数据进行可视化管理。通过采集到的楼宇环境温湿度和水、电、空气、空调等能耗数据，准确地掌握楼宇能耗的分布情况、具体特点及通过能耗数据的分析，及时地掌握能耗浪费、能源流失情况，建立大楼能效模型，为提高楼宇的节能提供决策依据。
同时，对楼宇中的高功率电器材如空调、电视、电脑、微波炉等进行电量能耗采集，准确实时地了解用户的能耗数据，发现用户的用能习惯，制定供能方案，调整供能策略，减少不必要的能源浪费，实现因地制宜的节能降耗措施。
应用层应对上提供开放接口，支持同能源供应企业、综合能源服务商侧的调度系统、能源管理系统开展建筑用能评估优化等服务和系统对接，更大程度发挥数据价值，创造经济效益。

3、其他建议
及行业协会牵头、制定能耗采集网关等物联网设备的数据协议标准，并探讨接入国家工业互联网解析节点，以便于系统及设备间的互联互通；同时制定扶持奖励政策，鼓励各商业建筑楼宇积接入能耗监测平台，开展建筑能耗数据的开放共享，充分挖掘建筑能耗数据的经济价值和社会效益。

四、安科瑞能耗监控系统介绍
Acrel-5000能耗在线监测系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约能源，为用户进步节能改造或设备升提供准确的数据支撑。用户可按照国家有关规定实施能源审计，分析现状，查找问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向县以上人民管理节能工作的部门报送能源审计报告。
1、平台结构
Acrel-5000能耗在线监测系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，根据现场实际情况采用现场总线、光纤环网或无线通讯中的种或多种结合的组网方式，为大型公共建筑的实时数据采集及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测设备构成任意复杂的监控系统。开放性、网络化、单元化、组态化的采用面向对象的分层、分、分布式智能体化结构。建立如下层次结构：

图2 能耗在线监测系统结构图

2、平台功能
（1）系统可按使用年份统计建筑物各分类能耗——电、水、气、集中供热、集中供冷以及其它能源消耗量，自动折算成相应的标准煤消耗量，从而反映建筑物当年各分类能耗用能和综合能耗。系统以饼图形式展示建筑4大用电分项能耗的占比情况。系统以曲线图形展现各类能耗的消耗的消耗趋势，便于业主方实时直观掌握能源消耗情况。
（2）系统可以根据分类能耗的支路名称查询用能情况，显示当日和当月的用能峰值。显示当日用能、当月用能、当年用能与昨日同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比较情况。以条形显示过去48小时、31天、12个月、3年的能耗情况。右上角显示过去15分钟曲线（电表显示功率曲线，流量表显示流速曲线）。
（3）系统依据建筑物能源消耗的分布情况进行能耗计量点的选取和设置，使得能耗监测系统可以覆盖整个建筑物。系统使用者可通过相关界面调取该建筑物各能耗节点的能耗统计报表，减少用能的“跑、冒、滴、漏”和计量误差。
（4）系统依据住建部分类分项能耗数据采集导则，将建筑物耗电分为照明插座、空调、动力和特殊用电进行计量装置选型和设置，并按用能区域或功能区域等划分并进行统计，以报表和同、环比棒图形式展现该区域的能源消耗。
（5）系统可针对能源消耗量大的设备或区域进行准确定位，便于管理层制定节能绩效考核制度，推动节能降耗的有效执行。为用设备建立运行记录档案，长期跟踪记录设备运行过程中的能效分析评估结果，结合设备维护保养记录，为设备的运行维护提供依据。
（6）系统提供分权限管理功能，对具备权限用户提供开放的信息维护接口，用户可自行对建筑和系统监测范围内计量点的信息进行增、删、改和查询，建筑物信息包括建筑类型、建设年代、建筑面积、建筑物人员数量等。系统还对无法自动采集的计量信息提供手动录入功能，便于使用者掌握建筑物总体能耗情况。

3、数据上传
安科瑞能耗在线监测系统按照用能单位能耗在线监测系统技术规范定义的系统平台接口协议规范的要求，将用能企业的基础信息、计量器具信息、用能数据及能效数据上传至省或国家平台，上传数据经过HTTPS协议加密传输。如果数据传输失败或超时（网络故障），将重发数据，直至接收成功反馈消息。

4、能源计量表具选型

应用场景	型号	主要功能
高压重要回路或低压进线柜	APM810	三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In，四象限电能，电流、电压不平衡度，负载电流柱状图显示，66种报警类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录，2-63次谐波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD显示
低压联络柜、出线柜	AEM96	三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，总正反向有功电能统计，正反向无功电能统计；2-31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）；电流规格3×1.5(6)A，有功电能精度0.5S,无功电能精度2
动力柜	ACR120EL	LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量；RS485/Modbus；可选复费率电能统计、需量统计；4DI+2DO；RS485通讯接口、Modbus协议
动力柜	DTSD1352	三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相正向有功电能统计，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A，有功电能精度0.5S,无功电能精度2
照明箱	DTSD1352	三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相正向有功电能统计，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A，有功电能精度0.5S,无功电能精度2
	DDSD1352	单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，正反向电能计量；红外及RS485通讯；电流规格：10（60）A，有功电能精度1，无功精度2；可选配复费率
	DDS1352	单相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，正反向电能计量；RS485通讯；电流规格：10（60）A，有功电能精度1，无功精度2；尺寸：1P
给水管道	水表	计量流经给水管道用水的体积总量，适用于单向水流，采用电子直读技术，通过RS485总线直接输出表盘数据

结语
楼宇建筑作为智能电网与能源需求侧，楼宇建筑用能占据整个能源消耗很大部分。在物联网技术迅猛发展的天，利用物联网技术改造传统楼宇能效管理，建立基于物联网的楼宇能耗监测系统，分析楼宇能量消耗的客观规律以及可能影响因素，实现能耗降低、节约成本，实现对生态环境的保护和提高生活舒适度；同时加强对建筑能效的统监测管理，对减少需求侧电力能源浪费、实现电力供需平衡、充分挖掘建筑能耗数据的经济价值和社会效益，有着非常重要的作用和意义。

【参考文献】
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50314—2015，智能建筑设计标准[S].北京：中国计划出版社，2015.
[2]黄宏聪,徐磊,齐鹏飞.基于物联网的智能建筑能耗监测系统探讨[J].智能城市,2020,6(01):13-14.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版

电话：18702112873
QQ：3008034352
邮箱：3008034352@qq.com
作者：陈沁雨

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