公共建筑能耗监测系统研究.docx

公共建筑能耗监测系统研究 葛加秧 吕复良摘要：国家机关办公建筑和大型公共建筑普遍存在能耗系统能效较低的问题，节能潜力巨大。能耗实时监测系统在电路系统、空调系统、水泵、计算机房等耗能关键点安装电能表，实时读取的耗能数据由数据采集器集中处理存储，通过传感网络传至后台的计算机终端。大楼物业管理部门能随时掌握不同设备、不同时段的耗能情况，提高物业管理水平。本文结合工程设计实际，介绍了公共建筑能耗监测系统的总体结构及系统组成，详细介绍了该系统在应用中的具体设计。关键词：大型公共建筑；能耗监测；数据采集：TU113： A引言随着我国经济社会的发展，各行业对能耗的需求与日益增，同时由于能源的过度开发使用，对环境资源压力的影响也越来越大，因此节能减排是我国各级政府长期以来的战略目标和倡导节能环保的一项重要举措。城市建设快速发展，居住建筑和公共建筑的年竣工面积连续增长，建筑能耗也随之增长。建筑能耗是当前社会三大能耗之一，占社会总能耗的26.7%，并且随着经济的发展和人口的增加还在不断地增加。特别是国家机关办公建筑和大型公共建筑，这些建筑是人员密集、十分宽敞的地方，建筑能耗十分巨大，但由于建筑能耗基数巨大，节能潜力最大的也是国家机关办公建筑和大型公共建筑，只需要在公共建筑建立节能监管体系，实施很小的节能方案改造，积少成多，便可以直接带来巨大的经济效益，减少大型公共建筑的运行成本。一、研究公共建筑能耗监测系统的意义建设能耗监测系统的目的是实时掌握城市所有国家机关办公建筑和大型公共建筑的耗能情况，系统主要通过监控每栋楼的用电负荷来判断是否耗能，及时发现问题并提醒业主进行改造。四川省首批列入试点的两家单位是西华大学和成都市建委大厦。按照计划，到今年底成都市将完成能耗监测平台基础建设，建立监测数据中心；并逐步完成国家机关建筑和大型公共建筑的监测平台建设。随着系统的逐步完善和推广，更多的国家机关建筑和大型公共建筑将接入城市能耗监测系统的管理范畴。通过智能化的能耗信息监测系统，将能耗数据自动采集上传到服务器数据库中，系统监管平台对重点建筑能耗进行实时监测，通过能耗统计、能源审计、能耗管理、能效公示、用能定额和超定额加价等制度，加强和提高国家机关办公建筑和大型公共建筑的物业管理部门能耗运行管理水平。有了能耗实时监测数据的指导，建筑主管部门可以对于一些能源消耗较大的建筑物集中进行改造。例如对建筑的外墙结构进行改动，加装保温材料；对建筑的空调系统、照明系统、计算机机房中心、电梯系统进行整改，调整运行时间，合理分配用电时段，减少不必要的能耗设备。通过建立能耗监管体系，使国家机关建筑和大型公共建筑实现优化耗能，建筑单位面积的能耗降低到同类建筑最低能耗标准，实现节能减排的目标。二、Microsoft SQL Server 数据库数据库采用微软公司 MS SQL Server 2000。大部分用户均是 windows 操作系统，在主流的数据库平台中 Oracle 和 Microsoft SQL Server 的选择上，考虑到性能、系统资源占用、部署成本、易维护性等多方面的因素，系统采用 Microsoft SQL Server 作为后台数据库系统。MicrosoftSQLServer 能提供超大型系统所需的数据库服务。大型服务器可能有成千上万的用户同时连接到SQL Server 实例。SQL Server 为这些环境提供了全面的保护，具有防止问题发生的安全措施，例如，可以防止多个用户试图同时更新相同的数据。SQL Server 还在多个用户之间有效地分配可用资源，比如内存、网络带宽和磁盘I/O。超大型Internet站点可将其数据分开存放在多台服务器上，从而使处理负荷分散到多台计算机上，使站点能为成千上万的并发用户提供服务。三、公共建筑能耗监测系统设计（一）、软件功能设计国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测管理系统利用互联网连接各个建筑安装的数据采集器，同时通过 Web 服务提供给用户服务，数据中心软件系统的功能设计如下图所示：图1系统功能框架图系统分为用户界面层、应用层、数据层、网络层四层架构：用户界面层是提供用户交互服务，面向的用户主要有监管领导、物业人员、系统管理员、建筑业主、社会公众，这些用户使用系统分配的用户名和密码登录到系统，系统自动根据用户类别分配权限。应用层是针对具体的能耗监测业务应用，包含电能数据采集服务、协议数据解析、数据逻辑处理、数据上传下载、信息协同服务、统计分析服务、物业管理服务、能耗网站服务、短信息服务、建筑信息维护、系统管理功能。数据层是中心服务器的后台数据库，整个系统的数据中心，按照目前设计的功能，采用不同的数据库表，存储了建筑基本信息库、分类分项能耗库、GIS 地理信息库（建筑位置）、数据采集器原始数值库（数据采集器上传的历史数据）、人员权限库；网络层是系统的基础设施库，根据数据传输的内容和途径分为移动通信网（数据采集器上传数据的网络 GPRS 和短信息）、建筑内部局域网（建筑物内部的集中传输数据的网络）、政府电子政务网（政府监管部门用户使用的网络）、Internet 互联网（公众用户和中心服务器架设的网络）。其中政府电子政务网与互联网之间属于两个物理隔离的网络，存在数据交换问题，中心服务器可采用网闸方式将数据摆渡到电子政务网的服务器中心，实现数据同步。（二）、数据采集1、能耗计量装置建筑物能耗计量装置主要包括电能表、热量表及水表等。（1）热量表热量表是用于测量及显示水流经热交换系统释放或吸收热量的仪表，分为整体式和组合式两种。热量表流量测量装置以测量方式为标准，主要可分为电磁及超声波式、机械式和压差式三大类，热量表温度测量装置主要分为接触式和非接触式两大类。热量表应带有检测接口或数据通信接口，接口形式可为RS485 或无线接口；热量表还应具有断电数据保护功能。（2）电能表能耗监测系统中使用的电能表应具有监测和计量三相（单相）有功电能和有功功率或电流的功能，多功能电能表至少应具有监测和计量三相电流、电压、有功功率、功率因数、有功电能、最大需量及总谐波含量的功能。电能表均应具有数据远传功能，至少具有符合RS485 标准的串行电气接口，采用Modbus 标准开放协议或符合多功能电能表通信协议（DL/T 645-2007）中的相关规定。电能表精确度等级应不低于1.0级，配用电流互感器的精确度等级应不低于0.5 级。（3）水表远传水表是在普通水表的基础上加装电子采集模块而成，电子模块完成信号采集、数据处理、存储并将数据通过通信线路上传给中继器或手持式抄表器。远传水表采用一体式设计的表体，可以实时地记录并保存用户用水量。每块水表都有唯一的代码，当接收到抄表指令后可即时将数据上传给管理系统。2、数据采集器数据采集器是一种采用嵌入式微计算机系统的建筑能耗数据采集专用装置，具有数据采集、处理、存储、传输以及现场设备运行状态监控和故障诊断等功能。系统硬件主要包括微处理器、I/O 接口、人机接口及通信接口四部分，软件部分主要由监控程序和功能执行程序组成。数据采集器应具有以下功能：支持根据上位机或数据中心命令采集和主动定时采集两种数据采集模式，定时采集周期可灵活配置（5 分钟到1 小时可调）；支持对面向不同种类能源、不同品牌的计量装置，包括电能表及热量表等进行数据采集；在数据传输前对数据包进行加密处理，采用AES 加密和MD5 身份认证机制。结束语大型公共建筑能耗监测系统能够实时记录建筑物用能状况，自动进行能耗数据处理，完成建筑能耗结构、建筑用能效率及建筑节能潜力数据分析，并将相关统计数据报送上一级数据中心。大型公共建筑能耗监测系统的建设是一个长期的过程，需要业主和广大设计人员的共同努力。能耗监测系统为大型公共建筑节能改造提供数据支持，建设和完善能耗监测系统能够为实现建筑节能规划目标奠定坚实的基础。参考文献1 李玉云,张春枝,曾省稚.武汉市公共建筑集中空调系统能耗分析J.暖通空调,2002,32（4）2 袁伟亮.商业建筑能耗指标、评价方法及北京市商业建筑能耗分析D.学士学位论文，清华大学，2005 -全文完-