劉細鳳

江(jiang)蘇安科瑞電器(qi)制造有(you)限公司  江蘇(su)江陰  214405

   摘(zhai)要：國家提出了(le)全(quan)社會節(jie)能(neng)(neng)減排的戰(zhan)略(lve)舉措，節(jie)約(yue)型校園(yuan)的建(jian)(jian)(jian)設(she)是實現這一(yi)舉措的重要(yao)內容。為(wei)了(le)對校園(yuan)能(neng)(neng)耗(hao)實行(xing)量化管(guan)理、實時監(jian)(jian)測，需要(yao)建(jian)(jian)(jian)立一(yi)個完善的監(jian)(jian)管(guan)體(ti)(ti)系(xi)校園(yuan)節(jie)能(neng)(neng)監(jian)(jian)管(guan)體(ti)(ti)系(xi)。而節(jie)能(neng)(neng)監(jian)(jian)管(guan)體(ti)(ti)系(xi)的核心是能(neng)(neng)耗(hao)監(jian)(jian)測平(ping)臺(tai)，本(ben)文介紹了(le)一(yi)種(zhong)基于智能(neng)(neng)網關的能(neng)(neng)耗(hao)監(jian)(jian)測系(xi)統(tong)的建(jian)(jian)(jian)設(she)方法，并給出了(le)系(xi)統(tong)的具體(ti)(ti)建(jian)(jian)(jian)設(she)實施(shi)方法，具有一(yi)定的理論價值和實際工程意義。

   關鍵詞：節能(neng)校園；智能(neng)網關；能(neng)耗監測

0引言

   隨著近幾年來招生規模的擴大，能(neng)源(yuan)開支占學校(xiao)(xiao)運營成(cheng)(cheng)本的比重(zhong)(zhong)也會(hui)(hui)越(yue)來越(yue)大。在學習和借鑒國內外理(li)念(nian)、管(guan)理(li)經(jing)驗及技術體(ti)系的基(ji)礎上(shang)，強化對(dui)學校(xiao)(xiao)的水、電等(deng)能(neng)耗(hao)進行精細化管(guan)理(li)將會(hui)(hui)大幅度降低學校(xiao)(xiao)運營成(cheng)(cheng)本、建設(she)綠(lv)色校(xiao)(xiao)園，落實節能(neng)減排(pai)工作任務，指導學校(xiao)(xiao)基(ji)礎設(she)施建設(she)、能(neng)耗(hao)監管(guan)平臺(tai)(tai)建設(she)具(ju)有重(zhong)(zhong)要(yao)意(yi)義(yi)。因此建立高(gao)等(deng)院校(xiao)(xiao)能(neng)耗(hao)監測與監控管(guan)理(li)平臺(tai)(tai)是非常有必要(yao)的。

1系(xi)統(tong)總體(ti)設(she)計(ji)

   節約(yue)型校園建筑能耗實時監管平臺的建設以有線Internet網絡(luo)傳輸為主、GPRS為輔的建筑(zhu)能耗監測(ce)、數據分析、數據管(guan)理、信息(xi)發(fa)布系統。平臺采用485通訊(xun)與TPC/IP網絡相結合的建筑能耗統(tong)計(ji)技術。系統(tong)由命令(ling)接收/發送(song)服務(wu)器、數據接收(shou)/發送服(fu)務(wu)器(qi)(qi)、數據處理服(fu)務(wu)器(qi)(qi)、信息展示(shi)服(fu)務(wu)器(qi)(qi)、防(fang)火(huo)墻、防(fang)病(bing)毒、文件存(cun)儲/數據備份(fen)服務器、監控工(gong)作站、變(bian)送器、中繼(ji)器、前(qian)端傳感(gan)器、網絡轉換器、UPS電源(yuan)、通訊電纜與建筑能耗實(shi)時監(jian)測(ce)軟件等構成。系統能夠可(ke)靠、穩定地實(shi)現建筑能耗數據的監(jian)測(ce)和傳輸(shu)，并具有數據分析、處理和信息展示發布功能B-9。能耗監測平(ping)臺系統結構圖(tu)如圖(tu)1所示。

圖 1 能耗監管平臺(tai)系統結構圖(tu)

2能(neng)耗數(shu)據采集(ji)與傳輸

   建筑能(neng)耗監測(ce)的(de)(de)能(neng)耗數據(ju)采(cai)(cai)集(ji)采(cai)(cai)用自動采(cai)(cai)集(ji)方(fang)式，即通過自動采(cai)(cai)集(ji)方(fang)式將采(cai)(cai)集(ji)的(de)(de)建筑分項能(neng)耗數據(ju)和分類能(neng)耗數據(ju)由自動計(ji)量裝(zhuang)置實時采(cai)(cai)集(ji)，通過自動傳輸方(fang)式實時傳輸至項目的(de)(de)數據(ju)中心。見(jian)圖2能耗數據采(cai)集(ji)網關應用拓(tuo)撲(pu)圖。

2.1數據(ju)網關設置

   智(zhi)能能源(yuan)網關與能源(yuan)管理(li)信息系統(tong)(tong)主站(zhan)系統(tong)(tong)、能源(yuan)管理(li)工作站(zhan)和各(ge)種能源(yuan)計量設備構成(cheng)完整(zheng)的能耗監測與管理(li)信息系統(tong)(tong)。智(zhi)能能源(yuan)網關負責主動(dong)與每一(yi)終端電表進行(xing)數據通信(抄表)并存儲數據5。定時或實時采集的數據可通(tong)過(guo)電話線(或GSM無(wu)線(xian)方式)、中壓(ya)載波(RS232)485總(zong)線等(deng)形式直(zhi)接(jie)傳回到管(guan)理部門(men)的數據服(fu)務器中，并對(dui)這些數據分析(xi)處(chu)理。將結果以(yi)各(ge)種統計報(bao)表、圖示等(deng)形式報(bao)告給(gei)管(guan)理部門(men)，能(neng)自動計算(suan)電費(fei)，生(sheng)成報(bao)表。

2.2數據采集(ji)監測點設置

   包括照明插座(zuo)用電(dian)、空調用電(dian)、動力用電(dian)和特殊用電(dian)。 

圖 2 能(neng)耗數據采集網關應用拓(tuo)撲圖

   照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)插(cha)座(zuo)用(yong)電(dian)(dian)(dian)是指(zhi)(zhi)建筑(zhu)物主要(yao)功(gong)(gong)能區(qu)(qu)域(yu)的(de)照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)、插(cha)座(zuo)等室(shi)內(nei)(nei)設備用(yong)電(dian)(dian)(dian)的(de)總稱。照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)插(cha)座(zuo)用(yong)電(dian)(dian)(dian)包括(kuo)照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)和(he)插(cha)座(zuo)用(yong)電(dian)(dian)(dian)、走(zou)(zou)廊(lang)和(he)應急(ji)照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)用(yong)電(dian)(dian)(dian)、室(shi)外(wai)景(jing)(jing)觀照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)用(yong)電(dian)(dian)(dian)。照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)和(he)插(cha)座(zuo)是指(zhi)(zhi)建筑(zhu)物主要(yao)功(gong)(gong)能區(qu)(qu)域(yu)的(de)照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)燈具和(he)從插(cha)座(zuo)取電(dian)(dian)(dian)的(de)室(shi)內(nei)(nei)設備。走(zou)(zou)廊(lang)和(he)應急(ji)照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)是指(zhi)(zhi)建筑(zhu)物的(de)公共區(qu)(qu)域(yu)燈具，如走(zou)(zou)廊(lang)等的(de)公共照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)設備。室(shi)外(wai)景(jing)(jing)觀照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)是指(zhi)(zhi)建筑(zhu)物外(wai)立面用(yong)于裝飾用(yong)的(de)燈具及用(yong)于室(shi)外(wai)園林景(jing)(jing)觀照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)(ming)的(de)燈具。

   空(kong)(kong)調用(yong)電(dian)是為建筑物提供空(kong)(kong)調、采暖(nuan)服務的設備用(yong)電(dian)的統稱(cheng)。空(kong)(kong)調用(yong)電(dian)包括冷熱站用(yong)電(dian)、空(kong)(kong)調末(mo)端用(yong)電(dian)，共2個(ge)子項。冷(leng)熱站是空(kong)(kong)調(diao)(diao)系統(tong)中制備、輸配冷(leng)量的設備總稱。空(kong)(kong)調(diao)(diao)末端是指(zhi)可單(dan)獨測量的所有空(kong)(kong)調(diao)(diao)系統(tong)末端，包括全空(kong)(kong)氣機(ji)(ji)組、新風(feng)機(ji)(ji)組、空(kong)(kong)調(diao)(diao)區域的排風(feng)機(ji)(ji)組、風(feng)機(ji)(ji)盤(pan)管和分(fen)體(ti)式空(kong)(kong)調(diao)(diao)器等。

   動力(li)(li)用電(dian)是(shi)集(ji)中提供各(ge)種動力(li)(li)服務(包(bao)括電梯、非空調區(qu)域通風、生(sheng)活熱水、自來水加壓、排污(wu)等)的設備(不包括空調采暖系統設備)用(yong)電(dian)(dian)的統稱(cheng)。動力(li)用(yong)電(dian)(dian)包括電(dian)(dian)梯用(yong)電(dian)(dian)、水泵用(yong)電(dian)(dian)、通風機用(yong)電(dian)(dian)，

   特殊(shu)區域用電(dian)(dian)是(shi)指不屬于建筑物常規(gui)功能的(de)用電(dian)(dian)設備的(de)耗電(dian)(dian)量，特殊(shu)用電(dian)(dian)的(de)特點是(shi)能耗密度(du)高、占總電(dian)(dian)耗比(bi)重大的(de)用電(dian)(dian)區域及設備。特殊(shu)用電(dian)(dian)包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健(jian)身房或其它特殊(shu)用電(dian)(dian)。

3數(shu)據采集系(xi)統布線方式

   在建筑能(neng)耗監測中計量(liang)裝置和數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)子(zi)系統(tong)之間(jian)采(cai)用了符合各(ge)相關行業智能(neng)儀表(biao)標準(zhun)的(de)各(ge)種有線或(huo)無線物理接口(kou)，數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)子(zi)系統(tong)具有兼容不(bu)同(tong)協議類型的(de)計量(liang)裝置的(de)能(neng)力。計量(liang)裝置和數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)子(zi)系統(tong)之間(jian)采(cai)用主-從結構的(de)半(ban)雙(shuang)工通(tong)信方式。從機(ji)在(zai)主機(ji)的(de)請求命(ming)令下(xia)應(ying)答(da)數據采集子系統是通(tong)信主機(ji)，計量裝置是通(tong)信從機(ji)。

   在進行(xing)樓內布線時，考慮系統安裝成本，數據(ju)采集(ji)末端的(de)變送器采用(yong)電信號或(huo)RS485通信方式進行連接。當連線距離(li)小(xiao)于50m時，采(cai)用(yong)屏蔽線連接；當連線距離大于(yu)50m時，由于(yu)屏蔽線電流或電壓信號衰(shuai)減較大，采用(yong)RS485通(tong)信方(fang)式進行I/O模塊的連接(jie)，使有效傳(chuan)輸距離達到1200m。當現場條件不滿足采用電信號(hao)或RS485通信方式條件時，采用無線方式進行連接。在(zai)項目布線中為保證監測數據的獨立(li)性，能耗(hao)數據遠程(cheng)傳(chuan)輸系統(tong)(tong)均(jun)盡可能的不與建筑(zhu)原有的自(zi)動控制系統(tong)(tong)發生信息互連和共享，即構造獨立(li)布置(zhi)能耗(hao)數據遠程(cheng)傳(chuan)輸系統(tong)(tong)。

4建筑能耗數據傳輸系統

   能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)數(shu)(shu)據(ju)傳(chuan)(chuan)輸(shu)系(xi)(xi)統(tong)(tong)由數(shu)(shu)據(ju)采(cai)集(ji)(ji)子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)和(he)監測(ce)建(jian)筑(zhu)到數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)傳(chuan)(chuan)輸(shu)子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)組(zu)成。數(shu)(shu)據(ju)采(cai)集(ji)(ji)子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)負(fu)責(ze)對(dui)建(jian)筑(zhu)內電能(neng)(neng)(neng)(neng)或其(qi)它能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)信(xin)息(xi)進行(xing)采(cai)集(ji)(ji)。它通(tong)過信(xin)道對(dui)其(qi)管轄的各(ge)類表計(ji)的信(xin)息(xi)進行(xing)采(cai)集(ji)(ji)、處(chu)理和(he)存儲，并通(tong)過遠(yuan)程信(xin)道與數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)交換數(shu)(shu)據(ju)。能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)數(shu)(shu)據(ju)傳(chuan)(chuan)輸(shu)系(xi)(xi)統(tong)(tong)采(cai)集(ji)(ji)并緩(huan)存其(qi)管理區域(yu)內監測(ce)建(jian)筑(zhu)的能(neng)(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)數(shu)(shu)據(ju)，完整轉發給上級(ji)數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)。計(ji)量(liang)裝置和(he)數(shu)(shu)據(ju)采(cai)集(ji)(ji)子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)之間應采(cai)用(yong)符合各(ge)相關行(xing)業智能(neng)(neng)(neng)(neng)儀表標(biao)準的各(ge)種有線(xian)或無線(xian)物理接(jie)口，數(shu)(shu)據(ju)采(cai)集(ji)(ji)子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)應具有兼容不同(tong)協議類型的計(ji)量(liang)裝置的能(neng)(neng)(neng)(neng)力。數(shu)(shu)據(ju)采(cai)集(ji)(ji)子(zi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)和(he)數(shu)(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)應使用(yong)專線(xian)方式接(jie)入傳(chuan)(chuan)輸(shu)網絡(luo)，并具有固定(ding)IP地址或者網絡(luo)域名(ming)。

5 安(an)科(ke)瑞網關介紹

5.1通(tong)信管理機

5.1.1概述

   本系列(lie)智能(neng)通信管(guan)理機是一(yi)款采用(yong)嵌入式(shi)硬件計算機平臺，具有多(duo)(duo)個下行通信接口及一(yi)個或者多(duo)(duo)個上行網絡接口，用(yong)于將一(yi)個目(mu)標區域內所有的智能(neng)監控/保護裝置的通(tong)信(xin)數(shu)據整理匯(hui)總后(hou)，實時上傳主站系統，完成遙(yao)信(xin)、遙(yao)測等能源數(shu)據采集功能。

   同時(shi)，本(ben)系列智(zhi)能(neng)通信(xin)管理機(ji)支持接(jie)收上級主站系統下達(da)的(de)(de)(de)命令(ling)，并轉發給目(mu)標區域內的(de)(de)(de)智(zhi)能(neng)系列單(dan)元，完(wan)成對廠站內各開關設備的(de)(de)(de)分、合閘遠方控制或裝置的(de)(de)(de)參數整定，實現(xian)遙(yao)控和遙(yao)調(diao)功能(neng)，以達(da)到遠動輸出調(diao)度命令(ling)的(de)(de)(de)目(mu)標。

5.1.2產(chan)品介(jie)紹

5.2數據(ju)轉換模塊

5.2.1概述

            AF-GSM是安科瑞(rui)電氣推出的新型的4G遠程無線數據采集設條，采用嵌(qian)入(ru)式設計。內(nei)嵌(qian)TCP/IP協議棧，同時(shi)采用(yong)了(le)功能強大的微處理芯片，配合內置看門狗，性能可(ke)靠穩(wen)定(ding)。

   本產品(pin)提供標準RS485數據接口，可以方便的連接RTU、PLC、工控機等(deng)設備，僅(jin)需一次性完(wan)成初始化配置。就可(ke)以完(wan)成對MODBUS設備的數據采集，并且與(yu)安科瑞服務(wu)器進行通訊。

5.2.2產品(pin)介紹

5.3 無線通訊轉換器

5.3.1概述

AEW110系列無線通訊轉換器主要用于輔助RS485設備(bei)進行無線組網，通過將通訊數據在RS485信號(hao)與無線信號(hao)之間互轉，完成普通RS485設備的無線通訊。降低(di)用戶(hu)通訊組(zu)網的施工成(cheng)本與改造(zao)時間。可與RS485通訊(xun)設備靈活安裝，實現局部通訊(xun)的無線(xian)組網(wang)。

5.3.2產品介紹

5.4無線通訊終端

5.4.1概(gai)述

         AWT100數據轉(zhuan)換(huan)模(mo)塊是安(an)科瑞電氣(qi)推(tui)出的新型數據轉(zhuan)換(huan)DTU，通訊數據轉換包括 2G、4G、NB、LoRa、LoRaWAN，GPS,WiFi,CE,DP 等(deng)通訊方式，下行(xing)接口提供了標準(zhun)RS485數據接口(kou)，可以方(fang)便的連接電力儀表(biao)、RTU、PLC、工控(kong)機等(deng)設(she)備，僅需一次(ci)性完(wan)成(cheng)初始化配置，就可以(yi)完(wan)成(cheng)對MODBUS設(she)備(bei)的數據采集；同時AWT100系(xi)列無線通訊終端采用了功能強大(da)的(de)微(wei)處理芯(xin)片，配合內置看門狗技術，性能可靠(kao)穩定。

         AWT200數(shu)(shu)據(ju)(ju)通(tong)訊網關應用(yong)于各種終端設備(bei)的(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)采集(ji)與(yu)數(shu)(shu)據(ju)(ju)分析。實現設備(bei)的(de)監(jian)(jian)測、控制、計算，為系統與(yu)設備(bei)之間建立通(tong)訊紐帶，實現雙向的(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)通(tong)訊。實時(shi)(shi)監(jian)(jian)測并(bing)及時(shi)(shi)發現異(yi)常數(shu)(shu)據(ju)(ju)，同(tong)時(shi)(shi)自(zi)身根據(ju)(ju)用(yong)戶規則(ze)進行邏(luo)輯判斷，大(da)大(da)的(de)節省了(le)人力和通(tong)訊成本。

5.4.2產品介(jie)紹(shao)

6結束語 

   本文(wen)介紹(shao)(shao)了節(jie)能(neng)監(jian)管(guan)體(ti)系、能(neng)耗監(jian)測平臺(tai)(tai)建設(she)的實施過程(cheng)，從總體(ti)上對監(jian)測平臺(tai)(tai)系統構(gou)成進(jin)行(xing)介紹(shao)(shao)，并對數據的傳輸、采集點的設(she)置等進(jin)行(xing)了具體(ti)分析。該系統不僅可以充分發揮能(neng)耗監(jian)測平臺(tai)(tai)在節(jie)約(yue)型(xing)校園建設(she)中的作(zuo)用(yong)，還可擴展為(wei)其他建筑(zhu)的能(neng)耗監(jian)測平臺(tai)(tai)，具有一定(ding)的推廣價值。

參考(kao)文獻

[1]譚洪衛，徐鈺琳(lin).高校校園建(jian)筑能耗(hao)監管體系建(jian)設的探討[A].上海市制冷學會.2009.

[2]張福麟，阮應君.推進(jin)節約型校園示范建設(she)[J].建設(she)科(ke)技(ji).2009(05):25.

[3]智能電(dian)網用戶端電(dian)力監控/電能管理/電氣安全（產品報價手冊）.2023.01版

[4]企業微電網設(she)計與(yu)應(ying)用手(shou)冊.2022.05版.

作者(zhe)簡介(jie)

劉細鳳，女，本科，現任職于(yu)江蘇安科瑞電器制造有限公司(si)，主要從事物聯網(wang)(wang)網(wang)(wang)關的研(yan)發與應用。