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淺談建筑能耗管理云平臺系統(tǒng)的分析與設(shè)計

更新時間:2020-12-10 點擊次數(shù): 965次

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

 

摘要:本文以建筑能耗為研究對象,分析并設(shè)計了基于云服務(wù)平臺的建筑能耗管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可輔助企業(yè)duo度(即縱向時間緯度、不同專業(yè)指標緯度、不同權(quán)限緯度等)監(jiān)測企業(yè)建筑能耗情況,并基于其對海量數(shù)據(jù)、復雜數(shù)據(jù)的挖掘及分析能力,支持企業(yè)追根溯源,探尋建筑能耗存在的根本問題,從而實現(xiàn)建筑能耗的化管理,有效降低企業(yè)因能耗帶來的利益損失,保證企業(yè)競爭力。

關(guān)鍵詞:能耗管控;建筑能耗管控;云服務(wù)平臺;能耗管控系統(tǒng)

 

0 引言

目前我是*二大能源生產(chǎn)和消費,統(tǒng)計顯示,我建筑能耗約占全總能耗28%。在我每年新建的20億平方米建筑中,其中99%是高能耗建筑,而既有的約430 億平方米建筑中,僅有4%采取了節(jié)能措施。按目前能耗增長速度推算,到2020年,建筑能耗將超過現(xiàn)在的3倍以上。大型公共建筑不但能耗密度高,而且能耗浪費非常嚴重,具有巨大的節(jié)能空間。我建筑節(jié)能的推廣已勢在必行。

然而,建筑能耗涉及的范圍十分廣泛且復雜(見圖 1),故而實施對建筑能耗的管控十分困難。借助于大數(shù)據(jù)分析手段,通過對建筑能耗大數(shù)據(jù)的廣泛收集分析,無疑為建筑能耗的有效管控提供了良好的基礎(chǔ)。本文旨在借助于大數(shù)據(jù)分析手段,研究基于云服務(wù)下的建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用,以期實現(xiàn)對建筑能耗多方位、duo度的管控,

從而支撐企業(yè)的利益大化。

 

圖 1 建筑能耗縱覽

本文先討論建筑能耗監(jiān)控實施的背景及大數(shù)據(jù)時代下實施建筑能耗監(jiān)控的勢。其次,本文進步討論了基于云服務(wù)的建筑能耗管控的特點。然后,研究了基于云服務(wù)的建

筑能耗管控系統(tǒng)的需求分析及設(shè)計思路。zui,給出了基于云服務(wù)的建筑能耗管控系統(tǒng)的應(yīng)用場景。

 

1 能耗監(jiān)控研究現(xiàn)狀

能耗監(jiān)控是當前響應(yīng)家節(jié)能減排政策的重要手段之。當前,對能耗監(jiān)控的研究和應(yīng)用眾多,主要集中在行業(yè)的能耗監(jiān)控方案研究、能耗監(jiān)控的技術(shù)化、能耗監(jiān)控的手段及大數(shù)據(jù)時代下能耗監(jiān)控研究等方面。

些學者基于能耗監(jiān)控的不同對象,分別研究了能耗監(jiān)控在電信行業(yè)、公共交通行業(yè)等的應(yīng)用情況,并提出了不同的能耗監(jiān)控實施方案。

此外,在能耗監(jiān)控技術(shù)化研究方面,些學者從能耗評價的指標化或能耗監(jiān)測的算法化方面做出了定的貢獻,為能耗監(jiān)控提供了創(chuàng)新性的測量及監(jiān)控方法。同時些學者認為能耗監(jiān)控無疑涉及了眾多的評價指標及海量的數(shù)據(jù),為了對能耗實施監(jiān)控和科學的管理,借助于信息化手段。大量的文獻研究了能耗監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用,提升了能耗的管理水平。

在大數(shù)據(jù)時代,大數(shù)據(jù)技術(shù)的涌現(xiàn),賦予了能耗管理更大的化空間,同時也帶來了新的能耗問題。些學者根據(jù)大數(shù)據(jù)時代的特點,研究并提出了套基于大數(shù)據(jù)的能耗監(jiān)控方法。

能耗監(jiān)控方面的研究眾多,對大數(shù)據(jù)背景下的能耗監(jiān)控也討論較多。然而,在云平臺的應(yīng)用方面,主要還是側(cè)重討論云平臺本身存在的能耗問題及其管控。而作為能耗監(jiān)控的關(guān)鍵,能耗數(shù)據(jù)的采集、存儲和分析均離不開云平臺的應(yīng)用。本文以建筑能耗為研究對象,以云服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)為重要媒介,研究了具有應(yīng)用價值的能耗監(jiān)控系統(tǒng)的分析與設(shè)計,以期提升建筑能耗的監(jiān)控水平。

 

2 基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控系統(tǒng)分析與設(shè)計

2.1 基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控特點

基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控可輔助企業(yè)duo度(即縱向時間緯度、不同專業(yè)指標緯度、不同權(quán)限緯度等)監(jiān)測企業(yè)建筑能耗情況。同時,基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控因其對海量數(shù)據(jù)、復雜數(shù)據(jù)的挖掘及分析能力,可支持企業(yè)追根溯源,探尋建筑能耗存在的根本問題,從而實現(xiàn)建筑能耗的化管理,有效降低企業(yè)因能耗帶來的利益損失,保證企業(yè)競爭力。基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控有如下特點:

(1)快速搭建網(wǎng)絡(luò):應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),幫助客戶快速組建能源數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

(2)精細化能源管控:對于能源數(shù)據(jù)進行分類分項計量,可以掌握建筑各個功能區(qū)域的用能情況,找出用能問題。

(3)科學的能耗基準、節(jié)能評估的尺子:通過大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),建立建筑整體能耗基線模型和各設(shè)備能耗基線模型,為將來實施節(jié)能改造形成數(shù)據(jù)模型支撐。

(4)操作模式多樣:提供手動控制、定時任務(wù)、聯(lián)動任務(wù)、情景模式等多種控制模式,貼合物業(yè)管理人員實際操作。

2.2 基于云服務(wù)的建筑能耗監(jiān)控設(shè)計思路

2.2.1 基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)主要分為數(shù)據(jù)采集層、 數(shù)據(jù)傳輸層及應(yīng)用層三個部分。

2.2.2 基于云服務(wù)的建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計

基于云服務(wù)的建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)測功能模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、評估模塊和智能控制系統(tǒng)四個部分。各項系統(tǒng)功能的設(shè)計目標及思路如下。

(1)用能監(jiān)測功能模塊設(shè)計目標:對各類用能(電能、水能、熱能)實現(xiàn)監(jiān)測。

功能特點:

1)對水、電、熱等各類建筑能耗進行監(jiān)測。

2)電能監(jiān)測將采用分項計量方式,關(guān)注電耗較大的設(shè)備和支路。

3)平臺將對建筑進水口進行實時監(jiān)測,關(guān)注水耗較大的支路。

4)熱能監(jiān)測對供熱進水、回水側(cè)裝溫度傳感器,并結(jié)合各樓層溫度情況進行需量調(diào)節(jié)。

5)細化各個用能節(jié)點,清楚掌握管轄范圍內(nèi)用能狀況及變化情況。

(2)能耗數(shù)據(jù)分析功能模塊

設(shè)計目標:統(tǒng)數(shù)據(jù),分析管理。即將各類能耗進行統(tǒng)數(shù)據(jù)管理,結(jié)合數(shù)據(jù)進行能耗建模分析,化用能習慣,實現(xiàn)管理性節(jié)能提升。

功能特點:

1)平臺將各類能耗數(shù)據(jù)進行能耗格式統(tǒng)設(shè)計,形成企業(yè)自己的能耗規(guī)范,方便后期數(shù)據(jù)提取利用。

2)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對能耗數(shù)據(jù)進行處理,對相關(guān)能耗進行關(guān)聯(lián)處理并重新定義。

3)建立數(shù)據(jù)管理體系,提高數(shù)據(jù)質(zhì)量,使數(shù)據(jù)的生命周期可管控、可量化考核。

4)通過大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),將能耗數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián),建立基線模型及分析模型,輔助管理,支撐決策。

5)發(fā)現(xiàn)不良用能情況,化用能習慣,改善管理性節(jié)能,提高用能效率。

(3)節(jié)能措施評估功能模塊

設(shè)計目標:實現(xiàn)節(jié)能改造效果量化評估,并支撐動態(tài)統(tǒng)計分析節(jié)能量。同時,支撐企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品綠色采購,實現(xiàn)節(jié)能改造受益評估提供決策支撐。

功能特點:

1)動態(tài)的統(tǒng)計、分析節(jié)能措施的節(jié)能量、評估其節(jié)能效果。

2)為采購環(huán)節(jié)的廠家選擇、措施選型提供量化數(shù)據(jù)參考,利于科學決策。

3)為合同能源管理項目的節(jié)能效果,雙方收益評估提供決策支撐。

4)系統(tǒng)可生成節(jié)能項目的量化評估報告。

(4)智能控制系統(tǒng)功能模塊

設(shè)計目標:通過智能照明控制系統(tǒng)、智能空調(diào)控制系統(tǒng)和智能節(jié)水控制系統(tǒng),實現(xiàn)管理控制,技術(shù)節(jié)能。

功能特點:

1)照明空調(diào)自控系統(tǒng):結(jié)合人員數(shù)量,以及光照、溫度等環(huán)境因素,制定個性化自動控制方案。

2)節(jié)水控制系統(tǒng):進行人體監(jiān)測,無人自控關(guān)閥,杜絕跑冒滴漏等現(xiàn)象。

3)可無縫對接外部樓控系統(tǒng),也可由平臺新裝相應(yīng)智能控制系統(tǒng)。

 

3 安科瑞能耗云平臺介紹

3.1系統(tǒng)架構(gòu)介紹

安科瑞能耗云平臺在變電所或配電室等現(xiàn)場安裝多功能電力計量儀表;在各用能現(xiàn)場可安裝水表,氣表等各類儀表,通過網(wǎng)關(guān)經(jīng)無線(3G/4G)或有線的方式將采集的儀表數(shù)據(jù)上傳至公司租賃的云服務(wù)器上,并將數(shù)據(jù)進行集中存儲、統(tǒng)管理。具有權(quán)限的用戶可通過PC、PAD、手機等各類終端設(shè)備訪問數(shù)據(jù)、接收告警信息,方便用戶及時知曉各個點位的用能情況,及時管理各個點位用能。

 

圖 2 能耗云平臺架構(gòu)示意圖

3.2 系統(tǒng)功能介紹

 

圖3 能耗云平臺用能統(tǒng)計示意圖

 

3.2.1支路用能

系統(tǒng)可以統(tǒng)計各支路某段時間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。系統(tǒng)可查看各支路用能趨勢,可根據(jù)已有的日期或者自定義時間進行查詢,并可以將支路用能顯示合計,以圖表形式顯示。

3.2.2分項能耗統(tǒng)計

系統(tǒng)可以按照分項進行能耗統(tǒng)計與顯示。其中,日分項用能同比分析圖顯示不同分項的當日與昨日能耗柱狀圖;用能餅圖顯示各分項過去31天的用能占比;堆積圖顯示各分項過去31天的能耗趨勢;分項用能前圖顯示被選中分項對應(yīng)能耗值前*位的支路。

3.2.3分項用能報表

系統(tǒng)可以統(tǒng)計各分項某段時間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。可查看分項中各支路用能趨勢,可根據(jù)已有的日期或者自定義時間進行查詢,統(tǒng)計數(shù)據(jù)可導出至Excel。

3.2.4能耗的同比環(huán)比分析

系統(tǒng)可將各主要耗能設(shè)備的能耗與去年同期值和上月值進行同比環(huán)比分析,檢驗節(jié)能效果,根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績效考核,以及節(jié)能目標的修正。統(tǒng)計各支路當年每月用能及去年同期用能。

3.2.5用能數(shù)據(jù)檢查

系統(tǒng)可以統(tǒng)計某段時間內(nèi)各回路與下級支路的用能差值,超過定百分比后醒目顯示,確保計量體系的完整性、準確性。

3.3系統(tǒng)設(shè)備選型

應(yīng)用場合

型號

功能

照明箱

DTSD1352

三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量,分相正向有功電能統(tǒng)計,總正反向有功電能統(tǒng)計,總正反向無功電能統(tǒng)計;紅外通訊;電流規(guī)格:經(jīng)互感器接入3*1(6)A,直接接入3*10(80)A,有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級

動力柜

ACR220EL

LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、S、PF、F);四象限電能計量RS485/Modbus可選復費率電能統(tǒng)計;4DI+2DO

配電箱

ARCM300T-Z

三相(I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz)單回路剩余電流監(jiān)測,4路溫度監(jiān)測,1路繼電器輸出,4路開關(guān)量輸入,時間記錄,內(nèi)置時鐘,點陣式LCD顯示,1路RS485/Modbus通訊,可選用2G/4G/NB通訊方式

給水管道

水表

計量流經(jīng)給管道用水的體積總量,適用于單向流水,采集電子直讀技術(shù),通過RS485總線直接輸出表盤數(shù)據(jù)

表1 能源綜合管理云平臺設(shè)備選型示意圖

 

4 結(jié)束語

作為能耗的主要來源之,建筑能耗是當前能耗管控的重要對象。然而,建筑能耗涉及的內(nèi)容繁多,涉及的人員眾多,涉及的指標各異。為了對建筑能耗實施有效管控,本文以云

服務(wù)平臺為依托,分析并設(shè)計了建筑能耗管控系統(tǒng),實現(xiàn)對建筑能耗各項數(shù)據(jù)、duo度的采集、存儲、處理和分析。多個應(yīng)用案例表明,本文的建筑能耗管控系統(tǒng)對能耗問題的追根溯源、能耗的監(jiān)控及能耗管理的化提升起到了顯著的效果,為企業(yè)的價值提升起到了積極的作用。

【參考文獻】

[1] 李道陽.基于云服務(wù)平臺的建筑能耗管控系統(tǒng)分析與設(shè)計[J].技術(shù)與實踐,2017,10.

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.

 

作者簡介:

劉細鳳,女,主要研究方向為淺談建筑能耗管理云平臺系統(tǒng)分析與設(shè)計。

 

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