EMS建筑能源监控管理平台系统

建筑能源监控管理平台系统设计方案2011年4月第1章建筑节能需求简介31.1 节能需求简述31.2能源管理系统简介31.3建筑能源管理系统应用41.4能源监控系统市场前景分析5第2章实时能耗数据采集方案设计62.1电力能耗数据采集方式介绍62.2水力能耗数据采集方式介绍72.3 M BUS总线技术介绍72.4 系统设计方案92.5实现功能及指标122.6电力系统设备132.7水力系统设备17第3章能源监控管理软件系统设计方案193.1系统方案设计原则193.2系统特点21第4章项目实施方案294.1 组织方案294.2 施工措施29第1章 建筑节能需求简介1.1节能需求简述建筑能耗在总能耗中的比例，反映了一个国家或地区的经济发展水平和生 活质量。目前主要发达国家的建筑能耗均已占社会总能耗的1 /3左右。我国 建筑能耗比例虽然不及发达国家，但由于建筑市场的飞速发展，建筑能耗占 总能耗比例逐年上升。资料显示，未来几年内写字楼、公寓、饭店、会展中 心等大型公共建筑会大幅度增加，在2020年前我国将新增约10亿m2大型 公共建筑。而我国约90%以上的大型公共建筑是典型的耗（电）能大户，在 能源需求日趋紧张的情况下，采用多种手段实现建筑节能是必然的选择。如 何进行建筑能耗量化管理以及效果评估，降低建筑运行过程中所消耗的能 量，包括空调、照明、采暖、电梯以及办公设备等的能耗，从而降低运行成 本，成为大楼业主最为关注的问题。要想降低能源消耗就必须采取有效的方式管理能源。对于一栋现代化的 大楼而言，在没有安装EMS的时候，由于很难了解大楼内空调、照明等耗能 设备的运行情况，统计显示有35%50%的能源因此而浪费。另一方面，工业 和商业用电付费时有一个参数是要加以考虑的：契约用电容量。耗能设备全 部运行时会产生很强的用电需求，一个月中哪怕只有1520分钟的用电负荷 超出契约容量，全月的基本电费仍基于最高负荷收费。统计显示这些额外的 费用通常占企业用电帐单的25%左右。12能源管理系统简介能源管理系统 英文简称EMS，EMS就是将建筑物或者建筑群内的变配电、 照明、电梯、空调、供热、给排水等能源使用状况，实行集中监视、管理和 分散控制的管理及控制系统，是实现建筑能耗在线监测和动态分析功能的硬 件系统和软件系统的统称。它由各计量装置、数据采集器和能耗数据管理软 件系统组成。EMS通过实时的在线监控和分析管理实现以下效果：1）对设备能耗情况进行监视，提高整体管理水平；2）找出低效率运转的设备；3）找出能源消耗异常；4）降低峰值用电水平。EMS的最终目的是降低能源消耗，节省费用。能源管理系统的基本管理职能能源系统主设备运行状态的监视能源系统主设备的集中控制、操作、调整和参数的设定实现能源系统的综合平衡、合理分配、优化调度。异常、故障和事故处理。基础能源管理。能源运行潮流数据的实时短时归档、数据库归档和即时查询。1.3建筑能源管理系统应用1）建立实时能耗数据采集系统实时能耗数据采集系统包括各计量装置、数据采集器和数据采集软件。 实时数据保存到能源管理系统的能耗数据库中，各级管理人员在自己的办公 室里就可以利用浏览器访问能源管理系统，根据权限浏览全部或部分相关能 源计量信息。2）建立能耗数据统计及分析系统能耗数据统计及分析功能提供各分类分项能耗数据的逐时、逐日、逐 月、逐年的统计图表和文本报表，以及各类相关能耗指标的图表，各级管理 人员可以对能源的班用量、日用量、月用量进行比对，分析能源使用过程中 的漏洞和不合理情况，调整能源分配策略，减少能源使用过程中的浪费，达 到节能降耗之目的。3）建立能源使用计划根据目前的能源使用情况，做出能源使用计划。根据能源使用需求，制订能源采购、生产、供应计划，做到生产有目的，使用有计划，在能源方面保障生产平稳且能源使用合理、节俭，避免浪费现象发生。4）建立能源折标系统对于不同种类能源的使用情况，必须折合成标准单位才能进行比较和综 合，建立能源折标系统，以便能对不同的能源进行合并比较。5）建立需量控制系统用户通过组态的方式确定负荷组、负荷和契约容量信息。需量控制系统 自动预测下一个时刻需量，根据负荷卸载优先级别卸载或恢复负荷，确保系 统需量不超过峰值契约容量，免受罚款或停电。1.4能源监控系统市场前景分析市场前景广阔资料显示，未来几年内，我国的写字楼、公寓、饭店、会展中心等大型 公共建筑会大幅度增加，在2020年前我国将新增约10亿m2大型公共建筑。 而我国约90%以上的大型公共建筑是典型的耗（电）能大户。事实上，针对能源需求日趋紧张的情况，中国政府高度重视节能及环保， 积极推进节能减排、发展绿色产业和绿色经济，建设部科技司司长赖明曾大 致估算了建筑节能这个市场的市场值，“建筑节能势在必行，建筑节能市场 容量很大，据测算，有5000亿元的空间。”有专家表示，“在建筑节能方面，国家推出了一系列政策，2020年我国 用于节能建筑项目的投资至少是1.5万亿，建筑能源管理系统的市场前景是 很广阔的。”第2章实时能耗数据采集方案设计2.1电力能耗数据采集方式介绍目前电表集抄市场的主流抄表方式分为，低压载波集中抄表，和无线抄 表。低压载波集中抄表其技术方案具有较大的优势，它利用了现有低压电力 线作为通讯载体实施计算机自动抄表，不仅可省去敷设线路和日后维护线路 的大量工作及费用，同时线路的安全也自然有了保障，运行通讯费用较低， 它可以不更换旧表而是在原表上增装一个小的传感器来完成转换和传输数 据，这样可省去大量换表资金。但它存在的缺点是，电网线路上周期性、持续性的干扰信号以及干扰的 随机突发性及多变性，影响了数据传输的稳定性，尽管可采用规避干扰和中 继技术能够提高一定的抄收成功率，可是产品的技术方案(电话线+载波通 讯)从根本上无法适应国内各种电网结构，抄收数据的实时性乂很低，很难 稳定地保证每天采集到完整的台区数据。由于电话线的通讯速率低，而且平 常不能总保持连通状态(会发生大量的通讯费用)，无法实现在线监测和自 动报警功能，因此产品的实际用途受到很大的限制，其性能价格比直接影响 了产品的推广应用。GPRS (General Packet Radio Service )，即通用分组无线业务，这种 无线业务是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输业务，它是利 用分封交换(Packet-Switched)的概念所发展出的一套无线传输方式。 GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。GPRS 特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的 大数据量传输。GPRS相对有线电话还具有通讯信道安全可靠、速率高、实 时在线不发生费用、通讯费用低、普及面广、安装便利等优势，尤其是它所 提供的点对多点无连接型网络业务非常适合抄表项目。针对于学校的目前情况，我们推荐利用M-BUS总线集中器和GPRS分组交 换系统，进行无线电力抄表和监控系统的建设。对楼层内的电表数据采用M-BUS总线集中器，而从楼宇到学校抄表中心的远程数据传送则由GPRS网 络来完成。具有简单、易维护及管理方便等特点。2.2水力能耗数据采集方式介绍在自来水系统的信息化过程中，单表数据的自动抄送具有十分重要的 意义，也是集团用户迫切想要解决的问题，因为水表数据抄送的准确性、及 时性，直接影响自来水系统的信息化水平、甚至管理决策、经济效益。传统的手工抄表费时、费力，准确性和及时性得不到可靠的保障，这导 致了相关营销和企业管理类软件不能获得足够详细和准确的原始数据；一般 人工抄表都按月抄表，对于用户计量来说是可行的，但对于相关的管理、供 应部门进行更深层次的分析和管理决策却不够。行业的实际需求催生着自动抄表系统的技术和应用不断发展。随着无线 通信技术的快速发展，近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的智能无 线远传水表，电子远传水表（直读型）集水表的计量、远程抄读、远程监控 于一体，是集中抄表系统的最佳选择。由光电直读水表、微控制器系统、总 线接口等几部分组成。我们采用M-BUS总线集中器和GPRS分组交换系统进 行技术结合，可以为水表的无线抄表提供很好的解决方案。2.3 M BUS总线技术介绍目前工业控制中采用较多的通讯方式仍然以485总线为主，这使得原本 为工业自动化数据采集而设计的少结点（一般不多于100点）、短距离（一 般数百米）、可规范布线的485总线通讯在多结点（以千、万计）、长距离（数 千米）、任意分布的布线方式的通讯中难以可靠应用，即使目前在工业自动 化应用领域中，多结点、远距离的数据通讯也早以采用了 PRFBUS、CAN、HART、 FF等通讯方式。在欧洲，户用仪表的通讯方式以M-BUS为主，它可以解决 多结点、长距离的通讯问题。目前国内诸多大型水、电、气、热表企业已采用或拟采用MBUS总线通 讯技术。技术概述：M-BUS是一种低成本的一点对多点的总线通讯系统，具有通讯设备容量 大（500点），通讯速率高（9600bps），成本低，设计简单，布线简便（无 极性可任意分支，普通双绞线），抗干扰能力强，并且总线可提供高达500mA 电源的特点。系统具有自动登录功能，此功能可完成设备的自动登录、结点 中断报警等双向可中断的先进通讯功能。总线隔离设备具有总线故障隔离性 能，保证部分总线故障时其它部分正常通讯。以该芯片为核心构成的总线通 讯系统可广泛应用于三表集抄、智能家庭控制网络、消防报警及联动网络、 小区智能化控制网络、中央空调控制系统等。系统由来近年来，随着各种电子设备的发展，越来越需要进行低端电子设备的低 成本联网管理。虽然各种高速通讯网络迅速发展并得以应用，但对于低端设 备，其接口显然复杂而昂贵，过去多年来，485技术主导着这一技术的应用， 但已经不能满足大容量集中抄表网络的需要，在应用过程中存在以下问题：1. 485的通讯设备容量少，理论上最多容许接入量不超过128个设备， 这显然不适用以楼宇为结点的多用户容量要求。2. 485的通讯速率低，并且其速率及通讯距离有直接关系，当达到数 百米以上通讯距离时，其可靠通讯速率1200bps，这使得大量结点的抄表速 度非常低。3. 非隔离方式不能应用于长距离户外通讯，隔离方式需要隔离电源， 成本较高。4. 485方式不能给下接设备供电，设备需要单独解决供电问题。5. 485芯片功耗较大，静态功耗达到2-3mA，工作电流（发送）达到 20mA，这增加了线路电压降，不利于远程布线。6. 长距离通讯时485芯片容易损坏。7. 以485构成的网络只能以串行方式布线，不能构成星形等任意分支， 而串行布线对于小区的实际布线设计及施工造成很大难度，不遵循串行布线 规则乂将大大降低通讯的稳定性。8. 由于485自身的电气性能决定了其在实际工程应用中稳定性较差， 并且多节点、长距离的调试需要对线路进行阻抗匹配等调试工作，大量安装 时调试工作复杂。M-BUS总线通讯方式克服了以上所有缺点，同时具有的总线供电模式特 别适应于居民煤气、水、电、热表集中抄收，中断报警并自动上传功能乂很 适用于实时性要求高的应用，如消防报警系统，家庭智能化控制总线等.M-BUS总线通讯设备及系统构成A：结点通讯设备：智能电表、水表、煤气表、热量表、家庭自动化设 备终端、火灾报警、联动设备、手动报警按钮、网络显示器、网络仪表设备、 控制设备、温度探测器、温度控制器等。B：总线隔离（保护）器：当其所在分支发生短路时，自动断开其分支，使其他设备