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劉細(xì)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(duì)象,分析并設(shè)計(jì)了基于云服務(wù)平臺(tái)的建筑能耗管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可輔助企業(yè)duo維度(即縱向時(shí)間緯度、不同專(zhuān)業(yè)指標(biāo)緯度、不同權(quán)限緯度等)監(jiān)測(cè)企業(yè)建筑能耗情況,并基于其對(duì)海量數(shù)據(jù)、復(fù)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(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)建筑能耗的化管理,有效降低企業(yè)因能耗帶來(lái)的利益損失,保證企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
關(guān)鍵詞:能耗管控;建筑能耗管控;云服務(wù)平臺(tái);能耗管控系統(tǒng)
0 引言
目前我是*二大能源生產(chǎn)和消費(fèi),統(tǒng)計(jì)顯示,我建筑能耗約占全總能耗的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(zhǎng)速度推算,到2020年,建筑能耗將超過(guò)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(fèi)非常嚴(yán)重,具有巨大的節(jié)能空間。我建筑節(jié)能的推廣已勢(shì)在必行。
然而,建筑能耗涉及的范圍十分廣泛且復(fù)雜(見(jiàn)圖 1),故而實(shí)施對(duì)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(guò)對(duì)建筑能耗大數(shù)據(jù)的廣泛收集分析,無(wú)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(jì)與應(yīng)用,以期實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑能耗多方位、duo維度的管控,
從而支撐企業(yè)的利益較大化。
圖 1 建筑能耗縱覽
本文先討論建筑能耗監(jiān)控實(shí)施的背景及大數(shù)據(jù)時(shí)代下實(shí)施建筑能耗監(jiān)控的勢(shì)。其次,本文進(jìn)步討論了基于云服務(wù)的建筑能耗管控的特點(diǎn)。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(jì)思路。zui后,給出了基于云服務(wù)的建筑能耗管控系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景。
1 能耗監(jiān)控研究現(xiàn)狀
能耗監(jiān)控是當(dāng)前響應(yīng)家節(jié)能減排政策的重要手段之。當(dāng)前,對(duì)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(shí)代下能耗監(jiān)控研究等方面。
些學(xué)者基于能耗監(jiān)控的不同對(duì)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(shí)施方案。
此外,在能耗監(jiān)控技術(shù)化研究方面,些學(xué)者從能耗評(píng)價(jià)的指標(biāo)化或能耗監(jiān)測(cè)的算法化方面做出了定的貢獻(xiàn),為能耗監(jiān)控提供了創(chuàng)新性的測(cè)量及監(jiān)控方法。同時(shí)些學(xué)者認(rèn)為能耗監(jiān)控?zé)o疑涉及了眾多的評(píng)價(jià)指標(biāo)及海量的數(shù)據(jù),為了對(duì)能耗實(shí)施監(jiān)控和科學(xué)的管理,借助于信息化手段。大量的文獻(xiàn)研究了能耗監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,提升了能耗的管理水平。
在大數(shù)據(jù)時(shí)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(shí)也帶來(lái)了新的能耗問(wèn)題。些學(xué)者根據(jù)大數(shù)據(jù)時(shí)代的特點(diǎn),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(duì)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(tái)的應(yīng)用方面,主要還是側(cè)重討論云平臺(tái)本身存在的能耗問(wèn)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(chǔ)和分析均離不開(kāi)云平臺(tái)的應(yīng)用。本文以建筑能耗為研究對(duì)象,以云服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)為重要媒介,研究了具有應(yīng)用價(jià)值的能耗監(jiān)控系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì),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(jì)
2.1 基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控特點(diǎn)
基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控可輔助企業(yè)duo維度(即縱向時(shí)間緯度、不同專(zhuān)業(yè)指標(biāo)緯度、不同權(quán)限緯度等)監(jiān)測(cè)企業(yè)建筑能耗情況。同時(shí),基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控因其對(duì)海量數(shù)據(jù)、復(fù)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(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)建筑能耗的化管理,有效降低企業(yè)因能耗帶來(lái)的利益損失,保證企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力?;谠品?wù)的能耗監(jiān)控有如下特點(diǎn):
(1)快速搭建網(wǎng)絡(luò):應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),幫助客戶(hù)快速組建能源數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。
(2)精細(xì)化能源管控:對(duì)于能源數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)分項(xiàng)計(jì)量,可以掌握建筑各個(gè)功能區(qū)域的用能情況,找出用能問(wèn)題。
(3)科學(xué)的能耗基準(zhǔn)、節(jié)能評(píng)估的尺子:通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),建立建筑整體能耗基線(xiàn)模型和各設(shè)備能耗基線(xiàn)模型,為將來(lái)實(shí)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(dòng)控制、定時(shí)任務(wù)、聯(lián)動(dòng)任務(wù)、情景模式等多種控制模式,貼合物業(yè)管理人員實(shí)際操作。
2.2 基于云服務(wù)的建筑能耗監(jiān)控設(shè)計(jì)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(jì)
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(gè)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(jì)
基于云服務(wù)的建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)功能模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、評(píng)估模塊和智能控制系統(tǒng)四個(gè)部分。各項(xiàng)系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)目標(biāo)及思路如下。
(1)用能監(jiān)測(cè)功能模塊設(shè)計(jì)目標(biāo):對(duì)各類(lèi)用能(電能、水能、熱能)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。
功能特點(diǎn):
1)對(duì)水、電、熱等各類(lèi)建筑能耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2)電能監(jiān)測(cè)將采用分項(xiàng)計(jì)量方式,關(guān)注電耗較大的設(shè)備和支路。
3)平臺(tái)將對(duì)建筑進(jìn)水口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),關(guān)注水耗較大的支路。
4)熱能監(jiān)測(cè)對(duì)供熱進(jìn)水、回水側(cè)裝溫度傳感器,并結(jié)合各樓層溫度情況進(jìn)行需量調(diào)節(jié)。
5)細(xì)化各個(gè)用能節(jié)點(diǎn),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(jì)目標(biāo):統(tǒng)數(shù)據(jù),分析管理。即將各類(lèi)能耗進(jìn)行統(tǒng)數(shù)據(jù)管理,結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗建模分析,化用能習(xí)慣,實(shí)現(xiàn)管理性節(jié)能提升。
功能特點(diǎn):
1)平臺(tái)將各類(lèi)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗格式統(tǒng)設(shè)計(jì),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(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,對(duì)相關(guān)能耗進(jìn)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(guò)大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),將能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián),建立基線(xiàn)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(xí)慣,改善管理性節(jié)能,提高用能效率。
(3)節(jié)能措施評(píng)估功能模塊
設(shè)計(jì)目標(biāo):實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造效果量化評(píng)估,并支撐動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)分析節(jié)能量。同時(shí),支撐企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品綠色采購(gòu),實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造受益評(píng)估提供決策支撐。
功能特點(diǎn):
1)動(dòng)態(tài)的統(tǒng)計(jì)、分析節(jié)能措施的節(jié)能量、評(píng)估其節(jié)能效果。
2)為采購(gòu)環(huán)節(jié)的廠(chǎng)家選擇、措施選型提供量化數(shù)據(jù)參考,利于科學(xué)決策。
3)為合同能源管理項(xiàng)目的節(jié)能效果,雙方收益評(píng)估提供決策支撐。
4)系統(tǒng)可生成節(jié)能項(xiàng)目的量化評(píng)估報(bào)告。
(4)智能控制系統(tǒng)功能模塊
設(shè)計(jì)目標(biāo):通過(guò)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(shí)現(xiàn)管理控制,技術(shù)節(jié)能。
功能特點(diǎn):
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(gè)性化自動(dòng)控制方案。
2)節(jié)水控制系統(tǒng):進(jìn)行人體監(jiān)測(cè),無(wú)人自控關(guān)閥,杜絕跑冒滴漏等現(xiàn)象。
3)可無(wú)縫對(duì)接外部樓控系統(tǒng),也可由平臺(tái)新裝相應(yīng)智能控制系統(tǒng)。
3 安科瑞能耗云平臺(tái)介紹
3.1系統(tǒng)架構(gòu)介紹
安科瑞能耗云平臺(tái)在變電所或配電室等現(xiàn)場(chǎng)安裝多功能電力計(jì)量?jī)x表;在各用能現(xiàn)場(chǎng)可安裝水表,氣表等各類(lèi)儀表,通過(guò)網(wǎng)關(guān)經(jīng)無(wú)線(xiàn)(3G/4G)或有線(xiàn)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(jìn)行集中存儲(chǔ)、統(tǒng)管理。具有權(quán)限的用戶(hù)可通過(guò)PC、PAD、手機(jī)等各類(lèi)終端設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)、接收告警信息,方便用戶(hù)及時(shí)知曉各個(gè)點(diǎn)位的用能情況,及時(shí)管理各個(gè)點(diǎn)位用能。
圖 2 能耗云平臺(tái)架構(gòu)示意圖
3.2 系統(tǒng)功能介紹
圖3 能耗云平臺(tái)用能統(tǒng)計(jì)示意圖
3.2.1支路用能
系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)各支路某段時(shí)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(shì),可根據(jù)已有的日期或者自定義時(shí)間進(jìn)行查詢(xún),并可以將支路用能顯示合計(jì),以圖表形式顯示。
3.2.2分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)
系統(tǒng)可以按照分項(xiàng)進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)與顯示。其中,日分項(xiàng)用能同比分析圖顯示不同分項(xiàng)的當(dāng)日與昨日能耗柱狀圖;用能餅圖顯示各分項(xiàng)過(guò)去31天的用能占比;堆積圖顯示各分項(xiàng)過(guò)去31天的能耗趨勢(shì);分項(xiàng)用能前圖顯示被選中分項(xiàng)對(duì)應(yīng)能耗值前*位的支路。
3.2.3分項(xiàng)用能報(bào)表
系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)各分項(xiàng)某段時(shí)間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能??刹榭捶猪?xiàng)中各支路用能趨勢(shì),可根據(jù)已有的日期或者自定義時(shí)間進(jìn)行查詢(xún),統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)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(jìn)行同比環(huán)比分析,檢驗(yàn)節(jié)能效果,根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績(jī)效考核,以及節(jié)能目標(biāo)的修正。統(tǒng)計(jì)各支路當(dāng)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(jì)某段時(shí)間內(nèi)各回路與下級(jí)支路的用能差值,超過(guò)定百分比后醒目顯示,確保計(jì)量體系的完整性、準(zhǔn)確性。
3.3系統(tǒng)設(shè)備選型
應(yīng)用場(chǎng)合 | 型號(hào) | 功能 |
照明箱 | DTSD1352 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量,分相正向有功電能統(tǒng)計(jì),總正反向有功電能統(tǒng)計(jì),總正反向無(wú)功電能統(tǒng)計(jì);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(jí),無(wú)功電能精度2級(jí) |
動(dòng)力柜 | ACR220EL | LCD顯示、全電參量測(cè)量(U、I、P、Q、S、PF、F);四象限電能計(jì)量RS485/Modbus可選復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì);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(cè),4路溫度監(jiān)測(cè),1路繼電器輸出,4路開(kāi)關(guān)量輸入,時(shí)間記錄,內(nèi)置時(shí)鐘,點(diǎn)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(jì)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(guò)RS485總線(xiàn)直接輸出表盤(pán)數(shù)據(jù) |
表1 能源綜合管理云平臺(tái)設(shè)備選型示意圖
4 結(jié)束語(yǔ)
作為能耗的主要來(lái)源之,建筑能耗是當(dāng)前能耗管控的重要對(duì)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(biāo)各異。為了對(duì)建筑能耗實(shí)施有效管控,本文以云
服務(wù)平臺(tái)為依托,分析并設(shè)計(jì)了建筑能耗管控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑能耗各項(xiàng)數(shù)據(jù)、duo維度的采集、存儲(chǔ)、處理和分析。多個(gè)應(yīng)用案例表明,本文的建筑能耗管控系統(tǒng)對(duì)能耗問(wèn)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(jià)值提升起到了積極的作用。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 李道陽(yáng).基于云服務(wù)平臺(tái)的建筑能耗管控系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[J].技術(shù)與實(shí)踐,2017,10.
[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.
作者簡(jiǎn)介:
劉細(xì)鳳,女,主要研究方向?yàn)闇\談建筑能耗管理云平臺(tái)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)。