任運(yùn)業(yè)

江蘇安科瑞電器制造有限公司  江蘇江陰  214405

   摘要：國(guó)家提出了全社會(huì)節(jié)能減排的戰(zhàn)略舉措，節(jié)約型校園的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)這一舉措的重要內(nèi)容。為了對(duì)校園能耗實(shí)行量化管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，需要建立一個(gè)完善的監(jiān)管體系校園節(jié)能監(jiān)管體系。而節(jié)能監(jiān)管體系的核心是能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)，本文介紹了一種基于智能網(wǎng)關(guān)的能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)方法，并給出了系統(tǒng)的具體建設(shè)實(shí)施方法，具有一定的理論價(jià)值和實(shí)際工程意義。

   關(guān)鍵詞：節(jié)能校園；智能網(wǎng)關(guān)；能耗監(jiān)測(cè)

0引言

   隨著近幾年來(lái)招生規(guī)模的擴(kuò)大，能源開(kāi)支占學(xué)校運(yùn)營(yíng)成本的比重也會(huì)越來(lái)越大。在學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)內(nèi)外理念、管理經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化對(duì)學(xué)校的水、電等能耗進(jìn)行精細(xì)化管理將會(huì)大幅度降低學(xué)校運(yùn)營(yíng)成本、建設(shè)綠色校園，落實(shí)節(jié)能減排工作任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)校基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、能耗監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)具有重要意義。因此建立高等院校能耗監(jiān)測(cè)與監(jiān)控管理平臺(tái)是非常有必要的。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

   節(jié)約型校園建筑能耗實(shí)時(shí)監(jiān)管平臺(tái)的建設(shè)以有線(xiàn)Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸為主、GPRS為輔的建筑能耗監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理、信息發(fā)布系統(tǒng)。平臺(tái)采用485通訊與TPC/IP網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的建筑能耗統(tǒng)計(jì)技術(shù)。系統(tǒng)由命令接收/發(fā)送服務(wù)器、數(shù)據(jù)接收/發(fā)送服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、信息展示服務(wù)器、防火墻、防病毒、文件存儲(chǔ)/數(shù)據(jù)備份服務(wù)器、監(jiān)控工作站、變送器、中繼器、前端傳感器、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器、UPS電源、通訊電纜與建筑能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件等構(gòu)成。系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和傳輸，并具有數(shù)據(jù)分析、處理和信息展示發(fā)布功能B-9。能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖 1 能耗監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2能耗數(shù)據(jù)采集與傳輸

   建筑能耗監(jiān)測(cè)的能耗數(shù)據(jù)采集采用自動(dòng)采集方式，即通過(guò)自動(dòng)采集方式將采集的建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)和分類(lèi)能耗數(shù)據(jù)由自動(dòng)計(jì)量裝置實(shí)時(shí)采集，通過(guò)自動(dòng)傳輸方式實(shí)時(shí)傳輸至項(xiàng)目的數(shù)據(jù)中心。見(jiàn)圖2能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)應(yīng)用拓?fù)鋱D。

2.1數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)設(shè)置

   智能能源網(wǎng)關(guān)與能源管理信息系統(tǒng)主站系統(tǒng)、能源管理工作站和各種能源計(jì)量設(shè)備構(gòu)成完整的能耗監(jiān)測(cè)與管理信息系統(tǒng)。智能能源網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)主動(dòng)與每一終端電表進(jìn)行數(shù)據(jù)通信(抄表)并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)5。定時(shí)或?qū)崟r(shí)采集的數(shù)據(jù)可通過(guò)電話(huà)線(xiàn)(或GSM無(wú)線(xiàn)方式)、中壓載波(RS232)485總線(xiàn)等形式直接傳回到管理部門(mén)的數(shù)據(jù)服務(wù)器中，并對(duì)這些數(shù)據(jù)分析處理。將結(jié)果以各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖示等形式報(bào)告給管理部門(mén)，能自動(dòng)計(jì)算電費(fèi)，生成報(bào)表。

2.2數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置

   包括照明插座用電、空調(diào)用電、動(dòng)力用電和特殊用電。 

圖 2 能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)應(yīng)用拓?fù)鋱D

   照明插座用電是指建筑物主要功能區(qū)域的照明、插座等室內(nèi)設(shè)備用電的總稱(chēng)。照明插座用電包括照明和插座用電、走廊和應(yīng)急照明用電、室外景觀(guān)照明用電。照明和插座是指建筑物主要功能區(qū)域的照明燈具和從插座取電的室內(nèi)設(shè)備。走廊和應(yīng)急照明是指建筑物的公共區(qū)域燈具，如走廊等的公共照明設(shè)備。室外景觀(guān)照明是指建筑物外立面用于裝飾用的燈具及用于室外園林景觀(guān)照明的燈具。

   空調(diào)用電是為建筑物提供空調(diào)、采暖服務(wù)的設(shè)備用電的統(tǒng)稱(chēng)。空調(diào)用電包括冷熱站用電、空調(diào)末端用電，共2個(gè)子項(xiàng)。冷熱站是空調(diào)系統(tǒng)中制備、輸配冷量的設(shè)備總稱(chēng)。空調(diào)末端是指可單獨(dú)測(cè)量的所有空調(diào)系統(tǒng)末端，包括全空氣機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)區(qū)域的排風(fēng)機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤(pán)管和分體式空調(diào)器等。

   動(dòng)力用電是集中提供各種動(dòng)力服務(wù)(包括電梯、非空調(diào)區(qū)域通風(fēng)、生活熱水、自來(lái)水加壓、排污等)的設(shè)備(不包括空調(diào)采暖系統(tǒng)設(shè)備)用電的統(tǒng)稱(chēng)。動(dòng)力用電包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機(jī)用電，

   特殊區(qū)域用電是指不屬于建筑物常規(guī)功能的用電設(shè)備的耗電量，特殊用電的特點(diǎn)是能耗密度高、占總電耗比重大的用電區(qū)域及設(shè)備。特殊用電包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或其它特殊用電。

3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)布線(xiàn)方式

   在建筑能耗監(jiān)測(cè)中計(jì)量裝置和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)之間采用了符合各相關(guān)行業(yè)智能儀表標(biāo)準(zhǔn)的各種有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)物理接口，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)具有兼容不同協(xié)議類(lèi)型的計(jì)量裝置的能力。計(jì)量裝置和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)之間采用主-從結(jié)構(gòu)的半雙工通信方式。從機(jī)在主機(jī)的請(qǐng)求命令下應(yīng)答數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)是通信主機(jī)，計(jì)量裝置是通信從機(jī)。

   在進(jìn)行樓內(nèi)布線(xiàn)時(shí)，考慮系統(tǒng)安裝成本，數(shù)據(jù)采集末端的變送器采用電信號(hào)或RS485通信方式進(jìn)行連接。當(dāng)連線(xiàn)距離小于50m時(shí)，采用屏蔽線(xiàn)連接；當(dāng)連線(xiàn)距離大于50m時(shí)，由于屏蔽線(xiàn)電流或電壓信號(hào)衰減較大，采用RS485通信方式進(jìn)行I/O模塊的連接，使有效傳輸距離達(dá)到1200m。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件不滿(mǎn)足采用電信號(hào)或RS485通信方式條件時(shí)，采用無(wú)線(xiàn)方式進(jìn)行連接。在項(xiàng)目布線(xiàn)中為保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，能耗數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)均盡可能的不與建筑原有的自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)生信息互連和共享，即構(gòu)造獨(dú)立布置能耗數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)。

4建筑能耗數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

   能耗數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)建筑到數(shù)據(jù)中心傳輸子系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)建筑內(nèi)電能或其它能耗信息進(jìn)行采集。它通過(guò)信道對(duì)其管轄的各類(lèi)表計(jì)的信息進(jìn)行采集、處理和存儲(chǔ)，并通過(guò)遠(yuǎn)程信道與數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù)。能耗數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采集并緩存其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)建筑的能耗數(shù)據(jù)，完整轉(zhuǎn)發(fā)給上級(jí)數(shù)據(jù)中心。計(jì)量裝置和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)之間應(yīng)采用符合各相關(guān)行業(yè)智能儀表標(biāo)準(zhǔn)的各種有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)物理接口，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)應(yīng)具有兼容不同協(xié)議類(lèi)型的計(jì)量裝置的能力。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心應(yīng)使用專(zhuān)線(xiàn)方式接入傳輸網(wǎng)絡(luò)，并具有固定IP地址或者網(wǎng)絡(luò)域名。

5 安科瑞網(wǎng)關(guān)介紹

5.1通信管理機(jī)

5.1.1概述

   本系列智能通信管理機(jī)是一款采用嵌入式硬件計(jì)算機(jī)平臺(tái)，具有多個(gè)下行通信接口及一個(gè)或者多個(gè)上行網(wǎng)絡(luò)接口，用于將一個(gè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)所有的智能監(jiān)控/保護(hù)裝置的通信數(shù)據(jù)整理匯總后，實(shí)時(shí)上傳主站系統(tǒng)，完成遙信、遙測(cè)等能源數(shù)據(jù)采集功能。

   同時(shí)，本系列智能通信管理機(jī)支持接收上級(jí)主站系統(tǒng)下達(dá)的命令，并轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的智能系列單元，完成對(duì)廠(chǎng)站內(nèi)各開(kāi)關(guān)設(shè)備的分、合閘遠(yuǎn)方控制或裝置的參數(shù)整定，實(shí)現(xiàn)遙控和遙調(diào)功能，以達(dá)到遠(yuǎn)動(dòng)輸出調(diào)度命令的目標(biāo)。

5.1.2產(chǎn)品介紹

5.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊

5.2.1概述

            AF-GSM是安科瑞電氣推出的新型的4G遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)條，采用嵌入式設(shè)計(jì)。內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，同時(shí)采用了功能強(qiáng)大的微處理芯片，配合內(nèi)置看門(mén)狗，性能可靠穩(wěn)定。

   本產(chǎn)品提供標(biāo)準(zhǔn)RS485數(shù)據(jù)接口，可以方便的連接RTU、PLC、工控機(jī)等設(shè)備，僅需一次性完成初始化配置。就可以完成對(duì)MODBUS設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并且與安科瑞服務(wù)器進(jìn)行通訊。

5.2.2產(chǎn)品介紹

5.3 無(wú)線(xiàn)通訊轉(zhuǎn)換器

5.3.1概述

AEW110系列無(wú)線(xiàn)通訊轉(zhuǎn)換器主要用于輔助RS485設(shè)備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)，通過(guò)將通訊數(shù)據(jù)在RS485信號(hào)與無(wú)線(xiàn)信號(hào)之間互轉(zhuǎn)，完成普通RS485設(shè)備的無(wú)線(xiàn)通訊。降低用戶(hù)通訊組網(wǎng)的施工成本與改造時(shí)間。可與RS485通訊設(shè)備靈活安裝，實(shí)現(xiàn)局部通訊的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)。

5.3.2產(chǎn)品介紹

5.4無(wú)線(xiàn)通訊終端

5.4.1概述

         AWT100數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊是安科瑞電氣推出的新型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換DTU，通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括 2G、4G、NB、LoRa、LoRaWAN，GPS,WiFi,CE,DP 等通訊方式，下行接口提供了標(biāo)準(zhǔn)RS485數(shù)據(jù)接口，可以方便的連接電力儀表、RTU、PLC、工控機(jī)等設(shè)備，僅需一次性完成初始化配置，就可以完成對(duì)MODBUS設(shè)備的數(shù)據(jù)采集；同時(shí)AWT100系列無(wú)線(xiàn)通訊終端采用了功能強(qiáng)大的微處理芯片，配合內(nèi)置看門(mén)狗技術(shù)，性能可靠穩(wěn)定。

         AWT200數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)關(guān)應(yīng)用于各種終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析。實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)測(cè)、控制、計(jì)算，為系統(tǒng)與設(shè)備之間建立通訊紐帶，實(shí)現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)通訊。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，同時(shí)自身根據(jù)用戶(hù)規(guī)則進(jìn)行邏輯判斷，大大的節(jié)省了人力和通訊成本。

5.4.2產(chǎn)品介紹

6結(jié)束語(yǔ) 

   本文介紹了節(jié)能監(jiān)管體系、能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)的實(shí)施過(guò)程，從總體上對(duì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行介紹，并對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸、采集點(diǎn)的設(shè)置等進(jìn)行了具體分析。該系統(tǒng)不僅可以充分發(fā)揮能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)在節(jié)約型校園建設(shè)中的作用，還可擴(kuò)展為其他建筑的能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)，具有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]譚洪衛(wèi)，徐鈺琳.高校校園建筑能耗監(jiān)管體系建設(shè)的探討[A].上海市制冷學(xué)會(huì).2009.

[2]張福麟，阮應(yīng)君.推進(jìn)節(jié)約型校園示范建設(shè)[J].建設(shè)科技.2009(05):25.

[3]智能電網(wǎng)用戶(hù)端電力監(jiān)控/電能管理/電氣安全（產(chǎn)品報(bào)價(jià)手冊(cè)）.2023.01版

[4]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.

作者簡(jiǎn)介

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的研發(fā)與應(yīng)用。