劉細鳳

江蘇安科瑞電器制造(zao)有限公司  江蘇江陰  214405

   摘(zhai)要(yao)：國家提出了全社(she)會節(jie)能(neng)(neng)(neng)減排的(de)戰略舉措，節(jie)約型(xing)校園的(de)建設是實(shi)(shi)現這一(yi)舉措的(de)重要內容。為了對校園能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)實(shi)(shi)行(xing)量(liang)化管理、實(shi)(shi)時監(jian)測，需要建立一(yi)個完善的(de)監(jian)管體(ti)系(xi)校園節(jie)能(neng)(neng)(neng)監(jian)管體(ti)系(xi)。而節(jie)能(neng)(neng)(neng)監(jian)管體(ti)系(xi)的(de)核心是能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)監(jian)測平臺，本(ben)文介紹了一(yi)種基于智(zhi)能(neng)(neng)(neng)網(wang)關的(de)能(neng)(neng)(neng)耗(hao)(hao)監(jian)測系(xi)統(tong)的(de)建設方法，并給(gei)出了系(xi)統(tong)的(de)具體(ti)建設實(shi)(shi)施(shi)方法，具有一(yi)定的(de)理論價(jia)值和實(shi)(shi)際(ji)工(gong)程意義。

   關鍵(jian)詞：節能校園；智能網關；能耗監測

0引言

   隨著近幾年來(lai)招生規模的(de)擴大，能(neng)源開(kai)支占學(xue)(xue)校運營成(cheng)本(ben)的(de)比重(zhong)也會越來(lai)越大。在(zai)學(xue)(xue)習和借鑒國內外理念、管理經(jing)驗及技術(shu)體系(xi)的(de)基(ji)礎上，強化(hua)對學(xue)(xue)校的(de)水、電等(deng)能(neng)耗(hao)(hao)進行(xing)精細(xi)化(hua)管理將會大幅度降低學(xue)(xue)校運營成(cheng)本(ben)、建(jian)設綠色校園，落實節能(neng)減排工作任務，指(zhi)導學(xue)(xue)校基(ji)礎設施建(jian)設、能(neng)耗(hao)(hao)監管平臺(tai)建(jian)設具有(you)重(zhong)要(yao)意義(yi)。因(yin)此建(jian)立高(gao)等(deng)院校能(neng)耗(hao)(hao)監測與監控管理平臺(tai)是(shi)非常(chang)有(you)必要(yao)的(de)。

1系(xi)統總體設計(ji)

   節(jie)約(yue)型校園建筑能耗實時監(jian)管平臺的建設以有線Internet網絡傳輸為(wei)主、GPRS為輔(fu)的(de)建筑(zhu)能耗監(jian)測、數據分析(xi)、數據管理、信息發布系統。平臺采用485通訊與(yu)TPC/IP網(wang)絡相(xiang)結合的(de)建(jian)筑能耗統計技術(shu)。系統由命令接收(shou)/發送服務器、數據接收(shou)/發送服務(wu)器(qi)、數(shu)據處(chu)理服務(wu)器(qi)、信息展(zhan)示服務(wu)器(qi)、防火墻、防病(bing)毒、文件(jian)存儲/數據備份服務器(qi)、監控工作站、變送(song)器(qi)、中繼器(qi)、前端傳感(gan)器(qi)、網絡轉換器(qi)、UPS電源、通訊電纜與建(jian)(jian)筑能耗實時監(jian)測(ce)軟件等構成(cheng)。系統能夠可(ke)靠、穩定地(di)實現(xian)建(jian)(jian)筑能耗數據(ju)的監(jian)測(ce)和傳輸，并(bing)具有數據(ju)分析、處理和信息展(zhan)示發布(bu)功(gong)能B-9。能耗監測平臺系統(tong)結構圖(tu)如圖(tu)1所(suo)示。

圖 1 能耗(hao)監管平臺(tai)系統(tong)結構圖

2能耗數據采集與傳輸

   建筑能(neng)耗(hao)監測的能(neng)耗(hao)數(shu)據采(cai)集(ji)采(cai)用自(zi)(zi)動(dong)采(cai)集(ji)方式(shi)，即通(tong)過自(zi)(zi)動(dong)采(cai)集(ji)方式(shi)將采(cai)集(ji)的建筑分(fen)(fen)項(xiang)能(neng)耗(hao)數(shu)據和分(fen)(fen)類能(neng)耗(hao)數(shu)據由自(zi)(zi)動(dong)計量裝置實時采(cai)集(ji)，通(tong)過自(zi)(zi)動(dong)傳輸方式(shi)實時傳輸至項(xiang)目的數(shu)據中心。見(jian)圖2能耗(hao)數(shu)據采集網關(guan)應用(yong)拓撲圖。

2.1數據網關設置(zhi)

   智(zhi)能(neng)能(neng)源(yuan)網關(guan)與(yu)能(neng)源(yuan)管(guan)(guan)理(li)信息系統(tong)主(zhu)站(zhan)系統(tong)、能(neng)源(yuan)管(guan)(guan)理(li)工(gong)作站(zhan)和各種能(neng)源(yuan)計量(liang)設(she)備(bei)構(gou)成(cheng)完整的(de)能(neng)耗(hao)監測與(yu)管(guan)(guan)理(li)信息系統(tong)。智(zhi)能(neng)能(neng)源(yuan)網關(guan)負責主(zhu)動(dong)與(yu)每一(yi)終端(duan)電表進行數據通信(抄表)并存儲數據5。定時或實時采集的數(shu)據可通過(guo)電話(hua)線(或GSM無(wu)線方式(shi))、中壓載波(RS232)485總(zong)線(xian)等形式(shi)直接傳回(hui)到管理(li)(li)部門的數據服務器中，并對這些數據分析處理(li)(li)。將結果以各種(zhong)統計報表、圖示等形式(shi)報告給(gei)管理(li)(li)部門，能(neng)自動計算電(dian)費(fei)，生成(cheng)報表。

2.2數據(ju)采集(ji)監測點設置

   包(bao)括照明插(cha)座用(yong)(yong)電、空調(diao)用(yong)(yong)電、動力用(yong)(yong)電和特殊用(yong)(yong)電。 

圖 2 能耗數據采集網關應用拓撲圖

   照(zhao)明(ming)(ming)插座(zuo)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)是(shi)指建(jian)(jian)筑(zhu)物主要功能(neng)區域(yu)的(de)(de)照(zhao)明(ming)(ming)、插座(zuo)等室內(nei)設(she)備(bei)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)總稱(cheng)。照(zhao)明(ming)(ming)插座(zuo)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)包(bao)括照(zhao)明(ming)(ming)和(he)(he)插座(zuo)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)、走廊和(he)(he)應(ying)急照(zhao)明(ming)(ming)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)、室外景觀(guan)照(zhao)明(ming)(ming)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)。照(zhao)明(ming)(ming)和(he)(he)插座(zuo)是(shi)指建(jian)(jian)筑(zhu)物主要功能(neng)區域(yu)的(de)(de)照(zhao)明(ming)(ming)燈(deng)具和(he)(he)從(cong)插座(zuo)取電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)室內(nei)設(she)備(bei)。走廊和(he)(he)應(ying)急照(zhao)明(ming)(ming)是(shi)指建(jian)(jian)筑(zhu)物的(de)(de)公共區域(yu)燈(deng)具，如(ru)走廊等的(de)(de)公共照(zhao)明(ming)(ming)設(she)備(bei)。室外景觀(guan)照(zhao)明(ming)(ming)是(shi)指建(jian)(jian)筑(zhu)物外立面用(yong)(yong)于(yu)裝飾(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)燈(deng)具及用(yong)(yong)于(yu)室外園林景觀(guan)照(zhao)明(ming)(ming)的(de)(de)燈(deng)具。

   空調(diao)(diao)用(yong)電(dian)(dian)是為建筑(zhu)物提供空調(diao)(diao)、采暖服務的設備用(yong)電(dian)(dian)的統稱(cheng)。空調(diao)(diao)用(yong)電(dian)(dian)包括冷熱站用(yong)電(dian)(dian)、空調(diao)(diao)末(mo)端用(yong)電(dian)(dian)，共2個子項。冷熱站是空(kong)調(diao)系統中制備(bei)、輸配冷量的(de)設備(bei)總稱。空(kong)調(diao)末端是指(zhi)可單獨(du)測量的(de)所有空(kong)調(diao)系統末端，包(bao)括(kuo)全空(kong)氣機(ji)(ji)組、新風機(ji)(ji)組、空(kong)調(diao)區域的(de)排風機(ji)(ji)組、風機(ji)(ji)盤管和分體式空(kong)調(diao)器等。

   動(dong)力用電是集中(zhong)提供各種動(dong)力服務(包括電梯(ti)、非空調(diao)區(qu)域通風、生活熱水、自來(lai)水加壓、排污(wu)等)的設備(不(bu)包括空調采暖系統設備)用電(dian)的統稱。動力(li)用電(dian)包括(kuo)電(dian)梯用電(dian)、水泵用電(dian)、通(tong)風機用電(dian)，

   特(te)殊區(qu)(qu)域(yu)用(yong)電(dian)(dian)(dian)是(shi)指不屬(shu)于建筑物常(chang)規(gui)功能(neng)(neng)的(de)用(yong)電(dian)(dian)(dian)設備的(de)耗電(dian)(dian)(dian)量(liang)，特(te)殊用(yong)電(dian)(dian)(dian)的(de)特(te)點是(shi)能(neng)(neng)耗密度(du)高、占總電(dian)(dian)(dian)耗比重(zhong)大的(de)用(yong)電(dian)(dian)(dian)區(qu)(qu)域(yu)及設備。特(te)殊用(yong)電(dian)(dian)(dian)包括信息中心、洗衣房(fang)(fang)、廚(chu)房(fang)(fang)餐廳、游泳池、健(jian)身房(fang)(fang)或其它特(te)殊用(yong)電(dian)(dian)(dian)。

3數據(ju)采集系統布線方式

   在建筑能(neng)耗(hao)監(jian)測中計(ji)量裝(zhuang)置和(he)數據(ju)采(cai)(cai)集子系統(tong)之間(jian)(jian)采(cai)(cai)用了符合各相(xiang)關行(xing)業(ye)智能(neng)儀表標準的(de)各種有線(xian)或無線(xian)物理接口，數據(ju)采(cai)(cai)集子系統(tong)具有兼容不同協(xie)議類型的(de)計(ji)量裝(zhuang)置的(de)能(neng)力。計(ji)量裝(zhuang)置和(he)數據(ju)采(cai)(cai)集子系統(tong)之間(jian)(jian)采(cai)(cai)用主-從結構的(de)半雙工通(tong)信方式。從機(ji)在主機(ji)的(de)請求命(ming)令下(xia)應答數據采集子系統是通(tong)信主機(ji)，計量裝置是通(tong)信從機(ji)。

   在(zai)進(jin)行樓內布線時(shi)，考慮系(xi)統安裝成本，數據采集末端的變(bian)送器采用電信號或RS485通(tong)信方式(shi)進行(xing)連接(jie)。當連線(xian)距離小于50m時，采用屏蔽(bi)線連接；當連線距離(li)大于50m時(shi)，由(you)于屏(ping)蔽線電(dian)流或電(dian)壓信號衰減(jian)較大，采(cai)用RS485通信方(fang)式進(jin)行I/O模塊的連接，使有效傳輸距(ju)離達到1200m。當現場條(tiao)件不滿足采(cai)用電信號或RS485通信(xin)方式(shi)條件時，采(cai)用無線方式(shi)進行連接(jie)。在項目布線中(zhong)為保(bao)證監測數(shu)據的獨立性，能耗數(shu)據遠程傳輸系(xi)統(tong)(tong)均盡可能的不與建筑原(yuan)有的自動控制系(xi)統(tong)(tong)發生(sheng)信(xin)息互連和共享，即構造獨立布置能耗數(shu)據遠程傳輸系(xi)統(tong)(tong)。

4建筑能耗數據傳輸系統

   能耗數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)傳(chuan)輸系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)由(you)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)采(cai)(cai)(cai)集(ji)子(zi)(zi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)和監(jian)測建筑到(dao)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)傳(chuan)輸子(zi)(zi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)組成。數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)采(cai)(cai)(cai)集(ji)子(zi)(zi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)負責對建筑內電能或(huo)其(qi)它(ta)能耗信息進行采(cai)(cai)(cai)集(ji)。它(ta)通過信道對其(qi)管(guan)轄(xia)的(de)各類(lei)表計(ji)的(de)信息進行采(cai)(cai)(cai)集(ji)、處理(li)和存(cun)儲，并通過遠程信道與數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)交換數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)。能耗數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)傳(chuan)輸系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)采(cai)(cai)(cai)集(ji)并緩(huan)存(cun)其(qi)管(guan)理(li)區域內監(jian)測建筑的(de)能耗數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)，完整(zheng)轉發給(gei)上級數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)。計(ji)量(liang)裝置和數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)采(cai)(cai)(cai)集(ji)子(zi)(zi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)之間應采(cai)(cai)(cai)用符(fu)合各相關行業智能儀表標準的(de)各種有線(xian)或(huo)無線(xian)物理(li)接口，數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)采(cai)(cai)(cai)集(ji)子(zi)(zi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)應具有兼容(rong)不(bu)同(tong)協議類(lei)型的(de)計(ji)量(liang)裝置的(de)能力。數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)采(cai)(cai)(cai)集(ji)子(zi)(zi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)和數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)(xin)應使用專線(xian)方式接入傳(chuan)輸網絡，并具有固(gu)定IP地址或(huo)者網(wang)絡域名。

5 安(an)科(ke)瑞網關介紹

5.1通(tong)信管理機

5.1.1概述

   本系(xi)列智能通信(xin)管理(li)機是一款采(cai)用(yong)(yong)嵌(qian)入式硬件計算(suan)機平臺，具有(you)多(duo)個(ge)下(xia)行通信(xin)接(jie)口及(ji)一個(ge)或者多(duo)個(ge)上行網絡接(jie)口，用(yong)(yong)于將一個(ge)目標區域內所有(you)的智能監控/保護(hu)裝置的(de)通信數據整理匯(hui)總(zong)后(hou)，實時上傳(chuan)主(zhu)站系統，完成(cheng)遙信、遙測等能源數據采集(ji)功能。

   同時，本系列(lie)(lie)智(zhi)能(neng)(neng)通(tong)信管理機支(zhi)持接收上(shang)級主站系統下達的命(ming)令，并轉發給目(mu)(mu)標區域內(nei)的智(zhi)能(neng)(neng)系列(lie)(lie)單(dan)元(yuan)，完成對廠站內(nei)各開關設(she)備的分、合閘遠方(fang)控(kong)(kong)制或裝置的參數(shu)整定，實現遙控(kong)(kong)和遙調功能(neng)(neng)，以達到遠動輸出調度命(ming)令的目(mu)(mu)標。

5.1.2產(chan)品介紹

5.2數據轉換(huan)模塊

5.2.1概述

            AF-GSM是安(an)科瑞(rui)電氣推(tui)出的(de)(de)新型的(de)(de)4G遠程(cheng)無線數據(ju)采集設(she)條(tiao)，采用嵌入(ru)式設(she)計(ji)。內嵌TCP/IP協(xie)議(yi)棧，同時采用(yong)了(le)功能(neng)強大的微處理芯(xin)片，配(pei)合內(nei)置看門狗，性能(neng)可靠穩(wen)定。

   本產(chan)品(pin)提供標準RS485數(shu)據接口(kou)，可以方(fang)便的連(lian)接RTU、PLC、工控機(ji)等設備，僅需(xu)一次性完成初始化配置。就可以完成對(dui)MODBUS設備的數據采集，并且與(yu)安科瑞服(fu)務器進行通訊(xun)。

5.2.2產品介紹

5.3 無線通訊轉換器

5.3.1概述(shu)

AEW110系(xi)列(lie)無(wu)線通訊轉換器主要(yao)用于輔助RS485設備進行無線(xian)組網(wang)，通過將通訊(xun)數據(ju)在(zai)RS485信號(hao)與無線(xian)信號(hao)之間(jian)互轉，完成普通RS485設備的無線通訊。降(jiang)低用戶通訊組(zu)網的施工(gong)成本與(yu)改造時間(jian)。可與(yu)RS485通訊(xun)設備(bei)靈活安裝，實現局部通訊(xun)的無線組(zu)網。

5.3.2產品介(jie)紹(shao)

5.4無線通訊終(zhong)端

5.4.1概述

         AWT100數據轉換(huan)模塊是安科(ke)瑞(rui)電氣(qi)推出的新型數據轉換(huan)DTU，通訊(xun)數據轉換包括 2G、4G、NB、LoRa、LoRaWAN，GPS,WiFi,CE,DP 等通訊方式，下行(xing)接(jie)口提供(gong)了(le)標準RS485數(shu)據接(jie)口(kou)，可(ke)以方(fang)便的連(lian)接(jie)電力儀表、RTU、PLC、工(gong)控機(ji)等(deng)設(she)備，僅需一次性完成初始化配置，就可以完成對MODBUS設備的(de)數據采集(ji)；同(tong)時AWT100系(xi)列無線通訊終(zhong)端采用了功能(neng)強大的微處理(li)芯(xin)片，配合內置看門狗技術(shu)，性能(neng)可靠穩定。

         AWT200數(shu)(shu)據(ju)(ju)通訊網關應用于各種終(zhong)端設(she)備的(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)采集與數(shu)(shu)據(ju)(ju)分析。實(shi)現設(she)備的(de)監(jian)測、控制(zhi)、計算，為(wei)系(xi)統(tong)與設(she)備之間建立(li)通訊紐(niu)帶，實(shi)現雙向的(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)通訊。實(shi)時監(jian)測并(bing)及時發(fa)現異常數(shu)(shu)據(ju)(ju)，同(tong)時自身(shen)根據(ju)(ju)用戶(hu)規則進行(xing)邏輯判斷，大大的(de)節(jie)省了人(ren)力(li)和通訊成本(ben)。

5.4.2產品介紹(shao)

6結束語 

   本文介紹了節能(neng)監(jian)(jian)管(guan)體(ti)系、能(neng)耗(hao)監(jian)(jian)測(ce)平(ping)臺(tai)建設的(de)實施過程(cheng)，從(cong)總體(ti)上對監(jian)(jian)測(ce)平(ping)臺(tai)系統構成進(jin)行介紹，并對數(shu)據的(de)傳輸、采集點的(de)設置等進(jin)行了具體(ti)分析。該系統不僅可以充分發揮能(neng)耗(hao)監(jian)(jian)測(ce)平(ping)臺(tai)在節約型校(xiao)園建設中的(de)作用，還可擴(kuo)展為其他建筑的(de)能(neng)耗(hao)監(jian)(jian)測(ce)平(ping)臺(tai)，具有一定的(de)推廣價(jia)值(zhi)。

參考文獻(xian)

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[2]張福麟，阮應君.推進節約型校園(yuan)示范建設[J].建設(she)科技(ji).2009(05):25.

[3]智能電網用(yong)戶(hu)端電力監控/電能管理/電氣安全（產(chan)品(pin)報價(jia)手(shou)冊）.2023.01版

[4]企業微電網設計與(yu)應用手冊.2022.05版.

作者簡(jian)介(jie)

劉細(xi)鳳(feng)，女，本科，現任(ren)職于(yu)江蘇安(an)科瑞電器制造有限公司，主要從(cong)事物聯網(wang)網(wang)關的研發與應(ying)用。