建筑能耗监测管理平台技术方案.pdf
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1、1建建筑筑能能耗耗监监测测系系统统技技术术方方书书南京天溯自动化控制系统有限公司南京天溯自动化控制系统有限公司Nanjing Tiansu Automation Control System Co.,Ltd.21.引言.31.1.背景.31.2.系统设计依据及设计规范.32.系统总体方案.52.1.系统简介.52.2.系统结构.62.3.系统功能.72.4.功能特点.72.5.技术特点.92.6.客户价值.103.系统组成及产品介绍.103.1.硬件系统.103.1.1.采集器.103.1.2.电力仪表.153.1.3.水表.183.1.4.燃气表.183.1.5.冷热用表.203.2.软件系
2、统.213.2.1.软件系统构件.214 系统资质.394.1 建筑能耗监测系统软件检测报告.394.2 数据采集器.445 行业应用解决方案.465.1 市政办公建筑应用方案.465.2 商业地产应用方案.475.3 文化教育建筑应用方案.485.4 其他.4931.引言引言1.1.1.1.背景背景目前,我国是世界上第二大能源生产国和消费国,统计显示,我国建筑能耗约占全国总能耗的 28%,在使用过程中的能源消耗折算到标准煤,约占煤产量的 12%,折算到电为 5900 亿度,约占电力总产量的 29%,总能耗占到了我国商品能的 20%22%。在我国每年新建的 20 亿平方米建筑中,其中 99%是
3、高能耗建筑;而既有的约 430 亿平方米建筑中,仅有 4%采取了节能措施;按目前能耗增长速度推算,到 2020 年,建筑能耗将达到现在的 3 倍以上。大型公共建筑不但能耗密度高,而且能源浪费非常严重,具有巨大的节能潜力,我国建筑节能的推广已势在必行。伴随着国家节能减排政策的推进,国家住房和城乡建设部为贯彻落实 国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知(国发200715 号),加快推动国家机关办公建筑和大型公共建筑节能,要求各级政府加强对国家机关办公建筑和大型公共建筑的能耗监测,通过建设市级和省级能耗监测中心对各类建筑的能耗数据进行采集和分析,为既有建筑节能改造、建立能耗定额和超定额加价制度奠
4、定基础。TIANSU在总结智能建筑领域7 年多经验基础上,结合客户不断增长的需求以及国家宏观政策,推出了自主创新的NTS-BECM建筑能耗监测系统软件(以下简称NTS-BECM系统),帮助客户将节能减排的指标切实转化为具体的计划、方案和管理制度。1.2.1.2.系统设计依据及设计规范系统设计依据及设计规范建筑能耗监测系统是按照住房和城乡建设部制定的 国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统设计和开发的,其设计依据充分、标准完善,并且为节能减排预留接口。住房和城乡建设部技术要求住房和城乡建设部技术要求国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则国家机关办公建筑和大型公共建
5、筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据中心建设与维护技术导则国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统软件开发指导说明书国家及行业标准国家及行业标准GB/T 2260中华人民共和国行政区划代码DL/T 645-1997多功能电能表通信规约4DL/T 645-2007多功能电能表通信规约CJ/T 188-2004户用计量仪表数据传输技术条件GB/T 19582-2008基于 Modbus 协议的工业自动化网络规范52
6、.系统总体方案系统总体方案2.1.2.1.系统简介系统简介建筑能耗监测系统通过对智能建筑安装分类和分项能耗计量装置,采用远程传输等手段及时采集能耗数据,实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能。系统由数据采集子系统、数据中转站和数据中心组成。NTS-BECM 系统利用现代化通讯技术、嵌入式技术和大型数据库技术,实现对建筑进行能耗数据采集、分析、处理、能耗在线监测、动态分析,加强建筑节能运行管理,实现能耗采集、能效测评、能耗统计、能效公示、节能服务等各项重要工作,并可给运行维护人员处理建议,达到节能减排、提高能量利用效率的目的。62.2.2.2.系统结构系统结构建筑能耗监测系统由软、硬件两部分组
7、成。建筑能耗监测系统硬件主要是由智能仪表(电表、水表、气表、冷热流量表等)、数据采集器、网络交换机、路由器、防火墙、数据中心服务器、web 工作站以及其他网络设备构成。软件系统主要由数据采集系统、数据处理系统、数据展示系统、数据上传及接收系统、基础信息维护系统构成。解决方案分为三层结构:设备层、网络层、监控层。设备层设备层设备层仪表负责采集系统需要的数据,并对原始数据进行预处理,然后等待系统查询上送至数据采集器。常见的计量仪表主要有:水表、电表、气表等。网络层网络层网络层由数据采集器和通讯网络组成:数据采集器采用基于 linux 的嵌入式平台,能与现场各种智能仪表通讯,同时也提供数据远传功能,
8、能够向两个及以上的数据中心转发数据。通讯网络可采用有线/无线的传输方式。有线传输方式对智能仪表采用 RS-485 总线通讯,数据采集器与监控系统采用以太网通讯;在现场不具备布线条件或有特殊要求的情况下可采用无线传输方式,其对智能仪表采用 RS-485 总线通讯,数据采集器与建筑内数据中转站之间可采用多种适合室内无线传输的方式通讯,数据中转站与各级数据中心之间可采用既有的信息化网络平台或通过 GPRS 等无线传输方式通讯。监控层监控层监控层可由多级数据中心组成,包含数据中转站、市级数据中心、省级数据中心、部级数据中心。72.3.2.3.系统功能系统功能实时采集水、电、燃气、燃油、流量、压力等各种
9、能耗数据。自动采集各分类分项能耗数据,并自动存储数据。采用了拥有自主知识产权的核心监测设备“数据采集器”。具备完善的查询、检索功能,查询检索条件可选。采用图形化显示方式,可选择折线图、柱状图以及饼形图等方式直观显示结果。具备完善的统计分析功能,可对分类分项能耗数据进行统计分析。具备完善的报表生成及打印功能,可按不同的条件生成各种监测报表。实时监控所有设备(计量表计、数据采集器、网络状态)的运行状况。可对各种计量表计、数据采集器、网络参数、建筑状况以及人员进行配置。支持对建筑各分类能耗任意时段的查询;支持对建筑各区域各分类能耗任意时段的查询;支持对设备能耗任意时段的查询;图形化显示建筑、建筑区域
10、各能耗分布情况。支持建筑间、建筑区域同比、环比、任意时段能源消耗情况对比。支持设备同比、环比、任意时段能源消耗情况对比。完善的能耗排名,包括建筑、建筑区域、设备能耗排名。完备的数据报表导出,包括日、月、年及自定义时间段报表。灵活告警功能,包括能耗异常告警、及通讯告警,可查询任意时间段的告警信息。完备专家诊断功能,对建筑、建筑区域、设备等用能情况做详细分析。针对不具备通讯功能设备,支持人工录入数据。支持历史数据导入。自动生成上报数据,可根据上一级数据中心的要求自动完成数据的上传。2.4.2.4.功能特点功能特点1、能耗数据的实时监测实时监测电表、水表、气表相关能耗数据,用户可当地实时查询能耗监测
11、情况,方便用户及时跟踪处理现场情况。82 易于操作系统采用人性化的设计及熟悉界面,只需简单的培训,用户可直接使用浏览器操作系统。3、专业能耗监测系统软件、数据采集器等关键部份均为自主研发,产品设计深入贴近用户需求,提供专业的能耗数据采集、上传、统计、对比、分析,建筑信息管理、能效公示等功能与服务。4 强大的数据统计系统根据用户指定的条件,自动深加工能耗数据,统计建筑、区域各分类总耗能,形成报表,柱状、折线等图标,使数据分析一目了然。5 数据对比根据用户指定条件,对建筑、区域、设备能耗进行图形化对比,分析正常工作时间和非正常工作时间的耗电情况,让值班人员很直观地发现存在的情况,做出及时的判断。6
12、 数据排名同时可以按建筑、区域、设备、类别等对报表中的能源资源消耗进行总量、人均、面积均能耗进行对比,并生成相应的排名。7 节能告警系统可提取各能耗数据进行同、环对比分析,用户可以设定不同的报警时间段,确立标杆值并对各监控点的能耗情况进行能耗水平判定,对超出阀值的建筑、区域、设备进行报警。8、可靠采用功能强大的工业级数据采集器进行能耗数据采集,自动定时或实时上报,提供多种可靠的安全性策略,避免数据丢失和迟滞,确保系统安全可靠使用。9 完善的节能诊断系统会自动分析出可能存在的情况,对能耗改善提出一套完整的诊断流程,并给出能耗分析报告。910、订制灵活不仅可提供国家规范的能耗监测功能,更可根据客户
13、能源管理需求研发定制专业能源管理功能,提升工作效率。2.5.2.5.技术特点技术特点采用分层分布式部署,充分发挥各构件的运算能力,将系统效能及处理速度最大程度发挥。技术特点表现在以下几个方面:模块化设计模块化设计各个功能软件之间相互独立,通过数据库将各个软件系统紧密结合在一起。单个软件故障不影响其它软件正常运行。系统兼容系统兼容系统硬件严格按照住房和城乡建设部下发的国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统相关技术导则的规定开发而成,符合国标的各种智能仪表均可通用,大大方便了用户对各种表计的选择。系统软件严格按照住房和城乡建设部 国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统软件开发指导说明书的规
14、定开发完成,各类公共建筑均可使用,并可与各级能耗监测数据中心无缝连接,上报数据。存储功能强大存储功能强大数据采集器可存储 10 天内的能耗数据,而且可灵活配置存储天数,并可作为能耗监测服务器原始数据的备份。能耗监测服务器可存储水、电、气、热量表等表计的能耗数据,具有强大的存储空间可以记录大量历史数据,作为上级数据中心数据库的远程备份。这种网络存储模式极大的提高了数据存储的安全性。应用方式简便应用方式简便整个系统的配置和管理可以通过本地和远程两种方式进行,简单易用,减少了运维人力,降低了运营成本。本系统的人性化设计及专业的图库建模工具为用户日常使用及维护带来很多方便,同时强大的 WEB 发布功能
15、也使系统可以在更大范围内被分布利用。安全性高安全性高数据传输过程采用了 MD5 认证算法以及 AES 加密算法,保证了信息传输的可靠性,保密性好;对用户进行分级权限管理,防止误操作。10汇总与统计方式多样化汇总与统计方式多样化能耗数据显示丰富、直观,采用大量图形化工具,将能耗数据采用曲线图、柱形图及饼图等方式显示,支持实时和历史报表显示、打印、导出操作。2.6.2.6.客户价值客户价值通过数据分析指出能耗问题所在,为节能改造提供依据。指导能源消耗合理分配,帮助优化资源和规划业务模式。为能耗分析诊断提供数据基础,并实现持续节能。由建筑节能产生直接经济效益。全面监视和跟踪能源使用情况,提供完整的数
16、据共享平台。3.系统组成及产品介绍系统组成及产品介绍3.1.3.1.硬件系统硬件系统3.1.1.3.1.1.采集器采集器NTS-152NTS-152 数据采集器数据采集器产品说明产品说明NTS-152 数据采集器是针对市场需求专门设计的可以实现水、电、气和热量等能耗数据集中采集的一体化设备,通过RS485 通讯端口完成与计量设备的连接,实现数据的采集、处理和存储,最终通过远程通道实现与上级数据中心的上传功能。功能介绍功能介绍(1)数据采集支持根据数据中心命令采集和主动定时采集两种数据采集模式。采集周期可以从 10 分钟到1 小时灵活配置。(2)数据处理实现某项能耗数据的统计。a)利用加法原则,
17、从多个支路汇总某项能耗数据。b)利用减法原则,从总能耗中除去不相关支路数据得到某项能耗数据。c)利用乘法原则,通过典型支路计算某项能耗数据。(3)数据存储11数据采集器配置 16MB 的专用存储空间,支持对能耗数据 7-10 天的存储。(4)数据远传数据采集软件通过 TCP 与数据中心建立连接,以 XML 形式传送;同时支持断点继传。(5)工程配置数据采集器配置工具软件完成工程配置。在调试用的电脑通过数据采集器配置工具软件完成整个工程的配置,包括工程信息、终端搜索、数据采集器的配置、通道的配置、数据采集点的配置、数据中心的配置等。(6)远程诊断采集器具有报文监视、模拟操作等远程诊断功能。通过配
18、置工具的报文监视可判断智能仪表与数据采集器通信状况;通过配置工具模拟操作可判断数据采集器上送数据中心数据是否正确。产品技术参数产品技术参数(1)采集接口:2 个 RS-485/232 串口。(2)采集通信速率:最大 19200Bps,推荐电表 9600Bps,水表、气表 2400Bps。(3)2个网口,速率100 M。(4)采集通信协议:DL/T 645-1997、DL/T 645-2007、CJ/T 188-2004、GB/T 19582-2008(Modbus)、每个接口可独立配置,支持非标准规约,方便与其他厂家仪表通讯,具有较强的兼容性。(5)存储容量:16MB。(6)远传周期:根据采集
19、周期实时远传。(7)支持数据服务器数量:不少于两个。(8)功率:8W。产品特点产品特点(1)采用 ARM 嵌入式 32 位系统,配有高性能 CPU 监控芯片,实时运算处理能力强,设备工作稳定可靠。可保存 10 天内能耗数据,保存天数可灵活配置。(2)终端可由通讯口(RS485 接口)直接读取智能仪表的数据。支持通信规约的二次开发,能够与多种表计通讯。(3)工业级低功耗、高性能嵌入式处理器,可以可靠处理协议和大量数据,性能稳定可靠。(4)支持远方在线调试,可以在当地/远方修改设备参数。(5)内嵌看门狗,具有强大的自我诊断与恢复功能,在受到外界干扰或其他原因导致程序异12常时,系统能在短时间内启动
20、。通常终端的维护工作几乎为零,支持完全透明的数据传送模式。数据采集器配置工具软件数据采集器配置工具软件数据采集器通过配置工具软件实现对整个工程的配置。主要包括工程信息配置、通道设置、设备信息配置、转发配置等。如图 8.2 所示,主要包括工程配置、系统配置、数据采集器配置等相关信息。NTS-152SNTS-152S 数据采集器数据采集器产品说明产品说明NTS-152S 数据采集器是一种新型的水、电、气和热量等能耗数据集中采集的一体化设备。采用无风扇嵌入式设计为系统整体的可靠性、稳定免维护的特点提供了保障;将多达 6 个 LAN 端口和 12 个串口等其他功能集中到一个坚固、紧凑的金属机箱中,整机
21、符合电力 4 级认证,采用多串口的设计将降低系统建设成本;1U 高度及后出线端子的方式更适合机柜内安装的要求。产品技术参数产品技术参数(1)采集接口:12 个 RS-485/232 串口。13(2)采集通信速率:最大 19200Bps,推荐电表 9600Bps,水表、气表 2400Bps。(3)6个网口,速率100 M。(4)采集通信协议:DL/T 645-1997、DL/T 645-2007、CJ/T 188-2004、GB/T 19582-2008(Modbus)、每个接口可独立配置,支持非标准规约,方便与其他厂家仪表通讯,具有较强的兼容性。(5)存储容量:512MB。(6)远传周期:根据
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