智能建筑能源管理监测平台解决方案

周林

【摘 要】随着我国经济的飞速发展，大型建筑逐年增多，能耗不断增大，大型公建高耗能的问题日益突出，对节能减排的需求也来越迫切，如何解决建筑能耗成为国家总能耗的重要组成部分；全球有40% 的能耗和21%的温室气体排放来源建筑，我国也有30%的能源消耗在建筑物上，因此，做好大型公共建筑的节能管理工作，对实现“十一五”建筑节能规划目标具有重要的意义。能源管理平台采用技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施，通过通讯技术采集对建筑能耗进行管理监测，通过对建筑能耗的现状进行分析，提出智能建筑的解决方案，促进高效利用能源，对于国家节能减排以及建筑的经济效益具有推动作用。

【关键词】智能建筑；节能减排；能源传输；能耗监测平台

1 监测平台背景和目的

我国现有建筑面积400亿平方米，只有4%采取了节能措施，每年新建房屋建筑面积近20亿平方米，并且80%以上为高耗能建筑，能源利用率比较低，如何利用与管理能源是当今急需迫切解决的问题。为了使建筑内能耗数据透明化，需要建立一套能源管理监测平台，对建筑内的配电系统、供水系统、供热系统等进行有效管理，使管理者能实时掌握能源现状，为节能提供有效数据，达到节能减排的目的。

2 监测平台的意义

1）有利于实行国家的政策、标准等的实施，有助于管理者科学管理建筑能源，灵活制定各项节能减排措施，提高能源利用效率，为建筑节能降耗提供数据支撑。

2）有利于以科学的能源监测计量为基础，数据由宏观到微观，从整体粗略到详细，全方面的掌握建筑内能源使用情况，完善节能解决方案。

3）有利于分类分项管理能耗，不同的建筑类型关注重点不同，从而需要根据建筑类型不同与特殊需求，量身定制监测平台，各智能化子系统资源共享，为决策者提供有效决策依据。

4）有利于建立分散控制和集中管理机制，帮助决策人员及时掌握能源消耗的总体情况和能耗结构，降低智能建筑的运行能耗，减少能源浪费和支出费用，挖掘节能空间。

3 监测平台架构及数据传输

（1）能源管理监测平台采用分层分布式结构，分为间隔层、管理层、决策层；

间隔层主要为现场采集终端，设备主要以计量仪表为主，采用带有现场总线连接的智能仪表包括电力测量仪表、智能水表、智能热（冷）表等，采集到的电量通过通信接口上传到管理层。

管理层主要为数据处理平台，是数据交换的桥梁，将采集到的信息进行分类处理，将有效信息传送到决策层，主要设备为通讯管理机、以太网交换机、串口服务器等。

决策层将所有采集上来的数据进行管理，是人机交换的窗口，协助管理人员对建筑能源进行全面监控与管理，对各项能耗细化分析，并对管理平台效果进行考核，主要设备为监控主机、打印机、UPS等设备。

（2）能源管理监测平台数据采集有如下几种方式：

1）有线方式：现场通过RS485串行通信线以及建筑内已有局域网等方式连接，这种方式既充分利用了原有的网络，传输远，抗干扰能力强，适用于大部分智能建筑。

2）无线方式：GPRS无线远传、zigbee等方式连接，使用无线传输技术，施工简单，适合用于一些改造的建筑以及比较分散不易布线的建筑。

3）手动录入：对于一些不方便采集的建筑物或需要大量资金改造的监测点，可用人工手动定期录入方式，这样在减少资金投入的同时，可以最大限度的对各种能源数据进行信息化管理。为了保证数据安全，一般情况下能源数据不允许外网人员进行数据录入和修改，对录入人员也有相应的权限要求。

4 监管平台功能

监测平台采用模块化结构，根据不同建筑提供不同的策略，并具备自学功能，在系统运行过程中寻找最佳运行效率。该监测平台根据大型公建、高等院校、政府平台、工业企业、医院等行业，定制适合该行业的高效解决方案，进一步实现节能目的。

1）节能型高校监测平台

绿色校园一直是校园发展的主要方向，也是国家推动校园建设向智慧型校园建设的方向，高校监测平台通过校园网采集学校中各公共设施如：教学楼、图书馆、寝室、食堂、礼堂等建筑的数据，距离较远或者是改造建筑可以用GPRS进行采集，主要功能如下：

（1）实时采集：系统实时采集并显示电流、电压、电能等实时数据，可实现变配电室少人或无人看守。

（2）定时控制：高等院校作息时间以及各建筑使用时间与其他大型公建有所不同，供暖、照明、供水、空调等系统的开闭时间可由系统定时自动控制，减少能源浪费，也可以手动远程控制。

（3）子模块定制：校园内供电供水等需要收费资源，可定制特殊模块，通过安装预付费电表水表，与校内的一卡通通用，管理校内人员能源使用和收费情况，使用方便合理。

（4）分类统计：高校内不同建筑使用能耗不同，通过不同建筑的分类统计，可直观通过报表、柱状图、波形等画面，排列出时间和能耗的对比图，通过对比分析能耗情况，合理利用高校各资源。

2）连锁集团监测平台

连锁集团分布在各省市，建筑分布零散，数据集中管理比较困难，需要监测平台有云存储功能，集团子公司把采集到的数据上送到云存储或者通过公网IP上送到集团数据服务中心，管理人员通过数据中心对比各集团使用情况，做出决策方案，主要功能如下：

（1）地图导航：通过地图导航可切换各子公司所在位置，点击查看各子公司能源使用情况，通过各子公司能耗排名，数据对比分析发现能耗使用漏洞，为节能提供依据。

（2）设备管理：设备能耗与日常维护是企业关注的重点，通过平台内数据可对各设备的能耗实时监测，及早发现设备使用异常情况，定时对设备进行维护管理，优化设备用能。

（3）计划用能：用户可通过用能计划值与实际值对比，查看到能耗考核及节能情况，使集团内根据历史能耗科学合理的制定用能计划，发现用能问题，并改善用能环境，提高用能效率。

（4）权限管理：集团内管理和使用人员可通过Internet访问监测平台，全网用户进行分级授权，提高系统的安全性，不同的权限登陆可查看不同的用户画面和完成不同的系统操作。

3）工业企业监测平台

工业企业是国家的经济支柱产业，也是能源消耗的主体，建立工业企业监测平台可以更好管理能耗使用情况，提高企业经济效益。在配电室用RS485串行通信线和以太网组网，更科学的计量能耗，更全面的掌握能耗，更有效的管理能耗。主要功能如下：

（1）实时监控：监控界面以一次电力系统图显示方式，直观查看各配电室内电气测量 参数、运行参数和状态量参数的动态实时监测及异常故障报警、预警等，具有大画面漫游功能，当有变位及故障跳闸时，画面将弹出报警窗口并有声光报警。

（2）绩效指标分析：客户可以通过KPI指数清晰直观的查看企业本年各季度，每月每平方米的能耗和总能耗以及KPI所处的等级。参照国家标准、行业标准、地方标准对指标进行分析，考核企业用电耗能水平，寻找节能空间。

（3）趋势分析：通过数据可查看建筑分区下各能耗分项对比，使管理人员通过趋势分析，了解到耗能的主要时间和设备，观察发展趋势，找到节约路径，并可持续跟踪调控。

（4）智能报表：提供个性化定制各种报表，方便用户灵活管理各模块，包括历史能耗、费用/成本报表、报警历史查询报表、设备运行数据报告等。

5 结束语

随着智能建筑越来越多，国家对智能建筑能耗越来越关注，传统的节能方式已不能满足各个行业的多种能耗的需求，能源管理监测平台采用自动化监控，使智能建筑依据先进的节能技术，依据国家规范对能耗进行有效管理与使用，节省运行和管理费用，提高智能建筑的能源使用效率，使建筑内各智能子系统资源共享，协调工作。

【参考文献】

[1]周斌.能源信息管理系统的开发和应用[J].2004年.

[责任编辑：张涛]