浅谈大型公共建筑能耗监测系统的设计、研究与实现

2022-03-01

安科瑞于洋

摘要：大型公共建筑能耗监测系统可以帮助管理者及时掌握建筑能耗情况，从而指导绿色节能决策。因此，研究大型公共建筑能耗监测系统具有长期意义。本文基于大型公共建筑能耗监测系统的需求，从整体系统架构和具体功能模块的角度进行系统的设计和构建，以实现能耗数据采集、能耗数据等功能。统计分析等。通过本系统的设计，将推动我国大型公共建筑节能工作的推进。

关键词：大型公共建筑；能耗监测；系统设计

0概览

人类日益频繁的经济活动导致大量建筑拔地而起，导致建筑能耗不断增加，使建筑能耗成为目前三大能耗领域之一。其中，大型公共建筑能耗是建筑能耗的重要组成部分，单位面积能耗远超住宅建筑。于是，大型建筑的能耗成为当前人们关注的焦点，绿色节能得到大力推行。但从目前来看，大型公共建筑绿色节能还存在很多问题，如推广理念不完善、能源消耗缺乏有效的技术监管手段等，严重制约了大型公共建筑的绿色节能。建筑物。因此，建立大规模的公共建筑能耗监测系统十分必要。通过能耗监测，及时掌握能耗情况，为绿色节能提供基础数据依据。

1 大型公共建筑能源监控系统需求分析

1.1 功能需求

必须在详细分析系统相关要求的基础上，建立合理的大型公共建筑能耗监测系统。大型公共建筑能耗监测系统的需求可分为能耗数据采集与分析、配电监测、监测结果展示、信息处理、效果评价等方面。

能耗数据采集分析需求是指通过大型公共建筑能耗检测系统采集相关数据并实现数据比对功能的能力。

配电监控的需求是指大型公共建筑能耗检测系统能够检测配电的相关参数，实现对各种事故的报警，并进行分析诊断。

信息处理需求是指通过大型公共建筑能耗检测系统对信息进行处理和输出的能力，如生成分析报告等报告。

展示平台需求是指通过大型公共建筑能耗检测系统为用户搭建互动平台，展示绿色节能理念宣传等内容。

效果评价需求是指通过大型公共建筑能耗检测系统对能耗数据进行计算分析，并将结果生成相应的图表，从而了解节能效果。

1.2个系统主要组件

大型公共建筑能耗监测系统由相关的硬件结构和软件结构组成。相关硬件设备主要包括数据采集设备、网关和服务器，软件结构主要集成了数据采集、处理、监控和显示等相关软件。大型公共建筑能耗监测系统的数据传输方式包括无线数据传输和有线数据传输。无线数传的优点是设备安装方便，而有线数传的优点是稳定、便宜，可以根据需要进行选择。也可以根据需要选择网络架构方式。与B/S架构和C/S架构相比，大型公共建筑能耗监测系统的B/S架构可以通过浏览器访问，显然更适用。 .

2 大型公共建筑能耗监测系统的具体设计方案

2.1监控系统的设计思路

数据采集网关在设定的时间点发出指令，数据采集设备采集被监控对象的数据并将数据传回网关，由网关上报给数据处理层。

2.2整体系统架构设计

基于上述大型公共建筑能耗监测系统的需求分析，作者提出了系统的总体方案设计，可细化为大型公共建筑能耗数据信息的采集, 大型公共建筑能耗数据信息传输, 大型公共建筑能耗数据信息处理与存储, 大型公共建筑能耗数据信息展示, 大型公共建筑能耗数据上传因此，在大型公共建筑能耗监测系统的整体架构中，功能层次设置为：能耗数据采集设备层、能耗数据采集功能层、能耗数据传输层、能源消费数据处理存储层、能耗数据层Th显示层和能耗数据上传层如图1所示。

图 1 功能层架构

从图1可以看出，各层的具体功能是：设备层是指安装电能表、水表等数据采集设备；采集层的主要功能是通过电能表获取相关的电能参数；传输层的主要功能是转换数据格式并上传到管理器；处理存储层的主要功能是分析、处理和存储能耗数据；显示层的主要功能是显示能耗数据；上传层的主要功能是将数据上传到上层平台。

3 系统实现

3.1数据采集功能实现

目前，我国大型公共建筑能耗监测的主要对象是用电量、用水量、温湿度等环境状况。通过人工采集和系统自动采集，利用配电站、住户、用水、环境等专用监测采集设备采集监测对象的相关数据。目前，系统自动采集是主要的数据采集方式。

3.2数据传输功能实现

在本文提出的大型公共建筑能耗监测系统设计中，采用分布式数据库服务器对数据采集设备采集的能耗数据进行处理和保存。因为随着数据采集的不断积累，可以显着提高效率，实现数据的快速查询和报表的快速展示。

3.3数据显示功能实现

对大型公共建筑的能耗数据进行采集、传输、处理，并通过显示层展示给管理人员。展示包括能耗数据及相关分析、数据对比、数据统计、节能分析、报警、系统配置等，可​​为管理者全面展示大型公共建筑的能耗情况，帮助管理者发现问题，辅助决策，评估效果。

3.4数据上传功能实现

在上传大型公共建筑能耗数据的过程中，需要实时验证网络状况，避免网络状况异常导致的故障。本设计通过AES算法加密验证大型公共建筑能耗数据的上传过程。工作流程如图 2 所示。

图2 加密验证流程图

在本设计中，大型公共建筑的能耗数据在上传前需要经过身份验证和通信测试，避免因通信异常导致失败。工作流程如图 3 所示。

图3 认证与通信测试流程图

3.5数据生成函数的实现

在大型公共建筑能耗监测系统中，数据生成函数的工作流程如下：第一步，读取已有的XML缓存文件；对每个能耗项目进行公式分析。如果解析成功，则读取相关参数数据，代入公式计算子配置的能耗数据，从而生成XML格式的数据包，等待数据上传；如果不成功，等待轮询训练的第二次执行。

3.6 数据重传功能的实现

在大型公共建筑能耗监测系统设计中，数据重传功能的实现过程如下：预先设置程序，将生成的数据包上传到上层平台，接收反馈信息用于后续处理。在数据上传过程中，如果数据上传异常或丢失，会发起断点续传和异常重传。在接收反馈信息的过程中，对于超时没有接收到反馈信息的情况，将时间点记录在异常重传中；对于异常反馈信息，将返回相关信息，包括错误信息和服务器收到客户端信息的时间。信息，系统会记录错误信息并记录异常重传中的数据点。

3.7 传输控制和日志管理的实现

在大型公共建筑能耗监测系统设计中，数据基本上是自动传输的，但需要预留一定的人工干预控制过程。包括传输时间控制、传输间隔控制、接收超时限制控制、包特定传输时间控制和传输异常数据控制。

大型公共建筑能耗监控系统的日志管理可以分为常规日志和异常日志两部分。在本文的设计中，定时日志的主要作用是记录监控系统的日常运行情况，记录的重点是与数据内容相关的内容；异常日志的主要作用是记录错误信息和异常数据导致的错误信息。记录。

4 安科瑞能耗监控系统介绍

Acrel-5000能耗在线监测系统是一个用户端的能源管理和分析系统。在电力管理系统的基础上，增加了对水、气、煤、油、热（冷）等的集中收集和分析，对客户端所有的能源消耗进行细分和统计，以及各种能源的使用和消耗。能源以直观的数据和图表展示给管理者或决策者，便于识别高耗能点或不合理的用能习惯，有效节约能源。 ，为用户进一步节能改造或设备升级提供精准数据支持。用户可以按照国家有关规定进行能源审计，分析现状，发现问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向所在地人民政府节能主管部门提交能源审计报告。县级以上。

4.1 平台结构

Acrel-5000能耗在线监测系统以计算机、通信设备和测控单元为基本工具，根据现场实际情况采用现场总线、光纤环网或无线通信的一种或多种组合组网方式为大型公共建筑的实时数据采集和远程管控提供基础平台。可与检测设备组成任何复杂的监控系统。采用开放的、网络化的、单元化的、可配置的面向对象的分层、分层、分布式的智能集成结构。创建以下层次结构：

图4平台结构

4.2 平台功能

(1）系统可以根据使用年份统计各类建筑的能耗——电、水、气、集中供暖、集中供冷等能源消耗，并自动转换为对应标准煤耗 为反映建筑物当年的能源消耗和综合能源消耗情况，系统以饼状图的形式显示建筑物四大用电项目的能源消耗比例。系统以曲线图的形式显示各种能源消耗的消耗情况，消耗趋势方便业主实时掌握能源消耗情况。

(2）系统可以根据分类能耗的分支名称查询能耗，并显示当日和当月的峰值能耗。、同年能耗对比上个月和上年同期，过去48小时、31天、12个月和3年的能耗以条形显示，右上角为过去15分钟的曲线（功率表显示功率曲线，流量计显示速度曲线）。

(3）系统根据建筑能耗分布情况选择设置能耗测点，使能耗监测系统覆盖整个建筑。系统用户可以通过相关接口。各耗能节点的能耗统计报表可减少能耗“跑、漏、滴、漏”和测量误差。

(4）根据住建部门的分类和逐项能耗数据采集指引，系统将建筑用电划分为照明插座、空调、用电和特殊用电能耗监测管理平台，用于计量选择和设置设备，并根据能源区域或功能区域划分统计，并以报表、条形图、环比等形式显示该区域的能源消耗。

(5）系统可以准确定位能耗大的设备或区域，以便管理层制定节能绩效考核体系，促进节能降耗的有效实施。建立运行重点耗能设备记录档案，长期跟踪记录设备运行过程中的能效分析评价结果，并结合设备维护记录，为设备运行维护提供依据。

(6）系统提供分级权限管理功能，为有权限的用户提供开放的信息维护界面。用户可以对建筑物监控范围内的测点信息进行增删改查建筑信息包括建筑类型、建筑年龄、建筑面积、建筑人数等，系统还提供了无法自动采集的计量信息的手动录入功能，方便用户掌握建筑物的总能耗。

4.3数据上传

根据关键能耗单位能耗在线监测系统技术规范定义的系统平台接口协议规范要求，安科瑞能耗在线监测系统记录基本信息、计量仪表信息、能耗数据和能源能源消耗企业的效率。数据上传到省级或国家级平台，上传的数据通过HTTPS协议加密传输。如果数据传输失败或超时（网络故障），将重新发送数据，直到收到成功反馈消息。

4.4电能表选择

5 总结

综上所述，大型公共建筑能耗监测系统可以帮助相关管理人员掌握大型公共建筑能耗情况，成为提高大型公共建筑能耗管理的重要途径。针对大型公共建筑能耗监测的功能需求，提出了大型公共建筑能耗监测系统的整体架构，并在此基础上进一步设计了各个功能层，包括数据采集功能、传输功能、数据显示功能，数据上传功能。 、数据生成功能、数据远程传输功能、传输控制和日志管理功能。在功能上，基本满足了目前我国大型公共建筑能耗监测的需求，可为大型公共建筑节能工作提供决策支持。

【参考文献】

[1]刘芳，马晓文。基于公共建筑能耗监测系统的节能管理应用研究[J].建筑节能, 2015, 43(06):96~99+114.@ >

[2] 于秋红。大型公共建筑能耗监测系统的设计与研究[J]．通信世界，2018(01):282-283.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版