智能建筑能源管理監測平臺解決方案

周林

【摘 要】隨著我國經濟的飛速發展，大型建筑逐年增多，能耗不斷增大，大型公建高耗能的問題日益突出，對節能減排的需求也來越迫切，如何解決建筑能耗成為國家總能耗的重要組成部分；全球有40% 的能耗和21%的溫室氣體排放來源建筑，我國也有30%的能源消耗在建筑物上，因此，做好大型公共建筑的節能管理工作，對實現“十一五”建筑節能規劃目標具有重要的意義。能源管理平臺采用技術上可行、經濟上合理、環境和社會可接受的一切措施，通過通訊技術采集對建筑能耗進行管理監測，通過對建筑能耗的現狀進行分析，提出智能建筑的解決方案，促進高效利用能源，對于國家節能減排以及建筑的經濟效益具有推動作用。

【關鍵詞】智能建筑；節能減排；能源傳輸；能耗監測平臺

1 監測平臺背景和目的

我國現有建筑面積400億平方米，只有4%采取了節能措施，每年新建房屋建筑面積近20億平方米，并且80%以上為高耗能建筑，能源利用率比較低，如何利用與管理能源是當今急需迫切解決的問題。為了使建筑內能耗數據透明化，需要建立一套能源管理監測平臺，對建筑內的配電系統、供水系統、供熱系統等進行有效管理，使管理者能實時掌握能源現狀，為節能提供有效數據，達到節能減排的目的。

2 監測平臺的意義

1）有利于實行國家的政策、標準等的實施，有助于管理者科學管理建筑能源，靈活制定各項節能減排措施，提高能源利用效率，為建筑節能降耗提供數據支撐。

2）有利于以科學的能源監測計量為基礎，數據由宏觀到微觀，從整體粗略到詳細，全方面的掌握建筑內能源使用情況，完善節能解決方案。

3）有利于分類分項管理能耗，不同的建筑類型關注重點不同，從而需要根據建筑類型不同與特殊需求，量身定制監測平臺，各智能化子系統資源共享，為決策者提供有效決策依據。

4）有利于建立分散控制和集中管理機制，幫助決策人員及時掌握能源消耗的總體情況和能耗結構，降低智能建筑的運行能耗，減少能源浪費和支出費用，挖掘節能空間。

3 監測平臺架構及數據傳輸

（1）能源管理監測平臺采用分層分布式結構，分為間隔層、管理層、決策層；

間隔層主要為現場采集終端，設備主要以計量儀表為主，采用帶有現場總線連接的智能儀表包括電力測量儀表、智能水表、智能熱（冷）表等，采集到的電量通過通信接口上傳到管理層。

管理層主要為數據處理平臺，是數據交換的橋梁，將采集到的信息進行分類處理，將有效信息傳送到決策層，主要設備為通訊管理機、以太網交換機、串口服務器等。

決策層將所有采集上來的數據進行管理，是人機交換的窗口，協助管理人員對建筑能源進行全面監控與管理，對各項能耗細化分析，并對管理平臺效果進行考核，主要設備為監控主機、打印機、UPS等設備。

（2）能源管理監測平臺數據采集有如下幾種方式：

1）有線方式：現場通過RS485串行通信線以及建筑內已有局域網等方式連接，這種方式既充分利用了原有的網絡，傳輸遠，抗干擾能力強，適用于大部分智能建筑。

2）無線方式：GPRS無線遠傳、zigbee等方式連接，使用無線傳輸技術，施工簡單，適合用于一些改造的建筑以及比較分散不易布線的建筑。

3）手動錄入：對于一些不方便采集的建筑物或需要大量資金改造的監測點，可用人工手動定期錄入方式，這樣在減少資金投入的同時，可以最大限度的對各種能源數據進行信息化管理。為了保證數據安全，一般情況下能源數據不允許外網人員進行數據錄入和修改，對錄入人員也有相應的權限要求。

4 監管平臺功能

監測平臺采用模塊化結構，根據不同建筑提供不同的策略，并具備自學功能，在系統運行過程中尋找最佳運行效率。該監測平臺根據大型公建、高等院校、政府平臺、工業企業、醫院等行業，定制適合該行業的高效解決方案，進一步實現節能目的。

1）節能型高校監測平臺

綠色校園一直是校園發展的主要方向，也是國家推動校園建設向智慧型校園建設的方向，高校監測平臺通過校園網采集學校中各公共設施如：教學樓、圖書館、寢室、食堂、禮堂等建筑的數據，距離較遠或者是改造建筑可以用GPRS進行采集，主要功能如下：

（1）實時采集：系統實時采集并顯示電流、電壓、電能等實時數據，可實現變配電室少人或無人看守。

（2）定時控制：高等院校作息時間以及各建筑使用時間與其他大型公建有所不同，供暖、照明、供水、空調等系統的開閉時間可由系統定時自動控制，減少能源浪費，也可以手動遠程控制。

（3）子模塊定制：校園內供電供水等需要收費資源，可定制特殊模塊，通過安裝預付費電表水表，與校內的一卡通通用，管理校內人員能源使用和收費情況，使用方便合理。

（4）分類統計：高校內不同建筑使用能耗不同，通過不同建筑的分類統計，可直觀通過報表、柱狀圖、波形等畫面，排列出時間和能耗的對比圖，通過對比分析能耗情況，合理利用高校各資源。

2）連鎖集團監測平臺

連鎖集團分布在各省市，建筑分布零散，數據集中管理比較困難，需要監測平臺有云存儲功能，集團子公司把采集到的數據上送到云存儲或者通過公網IP上送到集團數據服務中心，管理人員通過數據中心對比各集團使用情況，做出決策方案，主要功能如下：

（1）地圖導航：通過地圖導航可切換各子公司所在位置，點擊查看各子公司能源使用情況，通過各子公司能耗排名，數據對比分析發現能耗使用漏洞，為節能提供依據。

（2）設備管理：設備能耗與日常維護是企業關注的重點，通過平臺內數據可對各設備的能耗實時監測，及早發現設備使用異常情況，定時對設備進行維護管理，優化設備用能。

（3）計劃用能：用戶可通過用能計劃值與實際值對比，查看到能耗考核及節能情況，使集團內根據歷史能耗科學合理的制定用能計劃，發現用能問題，并改善用能環境，提高用能效率。

（4）權限管理：集團內管理和使用人員可通過Internet訪問監測平臺，全網用戶進行分級授權，提高系統的安全性，不同的權限登陸可查看不同的用戶畫面和完成不同的系統操作。

3）工業企業監測平臺

工業企業是國家的經濟支柱產業，也是能源消耗的主體，建立工業企業監測平臺可以更好管理能耗使用情況，提高企業經濟效益。在配電室用RS485串行通信線和以太網組網，更科學的計量能耗，更全面的掌握能耗，更有效的管理能耗。主要功能如下：

（1）實時監控：監控界面以一次電力系統圖顯示方式，直觀查看各配電室內電氣測量 參數、運行參數和狀態量參數的動態實時監測及異常故障報警、預警等，具有大畫面漫游功能，當有變位及故障跳閘時，畫面將彈出報警窗口并有聲光報警。

（2）績效指標分析：客戶可以通過KPI指數清晰直觀的查看企業本年各季度，每月每平方米的能耗和總能耗以及KPI所處的等級。參照國家標準、行業標準、地方標準對指標進行分析，考核企業用電耗能水平，尋找節能空間。

（3）趨勢分析：通過數據可查看建筑分區下各能耗分項對比，使管理人員通過趨勢分析，了解到耗能的主要時間和設備，觀察發展趨勢，找到節約路徑，并可持續跟蹤調控。

（4）智能報表：提供個性化定制各種報表，方便用戶靈活管理各模塊，包括歷史能耗、費用/成本報表、報警歷史查詢報表、設備運行數據報告等。

5 結束語

隨著智能建筑越來越多，國家對智能建筑能耗越來越關注，傳統的節能方式已不能滿足各個行業的多種能耗的需求，能源管理監測平臺采用自動化監控，使智能建筑依據先進的節能技術，依據國家規范對能耗進行有效管理與使用，節省運行和管理費用，提高智能建筑的能源使用效率，使建筑內各智能子系統資源共享，協調工作。

【參考文獻】

[1]周斌.能源信息管理系統的開發和應用[J].2004年.

[責任編輯：張濤]