淺談云能耗管理系統在某大型商場(chǎng)的應用與選型

摘要：依據對上海市某大型商場(chǎng)現場(chǎng)考察的結果，提出通過(guò)建設云能耗管理系統的方案來(lái)改善商場(chǎng)能耗的管理現狀。首先充分搜集建筑信息和設備運行工況，合理設計系統實(shí)施方案，解決現場(chǎng)數據采集和傳輸障礙，完成云能耗管理系統的建設，成功實(shí)現云能耗管理系統的穩定運行，提高商場(chǎng)運營(yíng)管理效率;其次根據云能耗管理系統的統計結果，結合節能工程實(shí)際需要，在已有功能基礎上進(jìn)行二次研發(fā)創(chuàng )新，設計出設備用能計時(shí)功能，并完成現場(chǎng)試驗，為未來(lái)的節能改造工程效果評估和項目驗收提供科學(xué)依據。

關(guān)鍵詞:云能耗管理系統;信息采集;系統實(shí)施功能;計時(shí)

引言

目前，能耗管理系統在鋼鐵生產(chǎn)、發(fā)電、成品油管道、大型公建等方面已得到廣泛研究與應用。大型公共建筑的高耗能特征一直備受社會(huì )關(guān)注，大型商場(chǎng)單位建筑面積能耗遠遠高于賓館飯店、寫(xiě)字樓、綜合性商務(wù)樓和中央空調系統能量傳輸距離長(cháng)、并且采用全空氣系統;三是運行時(shí)間長(cháng)，一般每天運行12h以上，不分工作日、休息日。

1、云能耗管理系統系統

本研究將能耗管理系統應用于上海市某大型商場(chǎng)，完成系統設計與實(shí)施，并分析商場(chǎng)能耗的時(shí)

間分布特征。商場(chǎng)能耗管理系統主要依據上海市《公共建筑用能監測系統工程技術(shù)規范》設計。

1.1信息采集

1.1.1建筑信息

商場(chǎng)由20世紀80年代建設的舊工廠(chǎng)改造而來(lái)，于2012年6月開(kāi)始營(yíng)業(yè)。商場(chǎng)總建筑面積

110401m2，其中餐飲建筑面積共23594m2，商場(chǎng)建筑面積共34937m2。各功能建筑的建筑面積如表1

所示。建筑結構信息如表2所示。

1.1.2能耗信息

商場(chǎng)的分類(lèi)能耗包含水、電和天然氣。水和天然氣的主要消費對象是餐飲建筑。餐飲建筑的能耗由餐飲公司運營(yíng)管理，能耗管理系統僅統計每月總能耗數據。會(huì )所用電設備主要包括照明、分體式中央空調系統分布如表4所示。

綜上，商場(chǎng)共有18臺中央空調主機，均采用2管制一次泵設計，安裝了施耐德的樓宇自動(dòng)化系統，監控計算機安放在監控機房?jì)取?/span>

1.2系統實(shí)施

按照能耗分類(lèi)分項的原則，采用二級計量方案實(shí)現對商場(chǎng)能耗的監測。一按照建筑分區劃分，二按照建筑樓層或者功能區(針對商場(chǎng)建筑)劃分。信息中心設置在5#樓工程部所在辦公室。

1.2.1存在問(wèn)題

系統服務(wù)器管理對人員的計算機水平有一定要求，需要人力和財力投入。54個(gè)三相智能電表數據采集點(diǎn)均采集電壓、電流、峰谷平電量5個(gè)數據。數據采集量大，準確性要求高，嚴峻考驗數據采集器、能耗系統的采集能力和數據處理能力。采集點(diǎn)分散，傳輸距離遠，信號衰減嚴重。智能水表分散分布，數據采集布線(xiàn)成本較高。施耐德樓宇自動(dòng)化系統(WorkplacePro)提供末端溫度、啟停時(shí)間等數據，數據共享需要解決數據接口與數據傳輸問(wèn)題。

1.2.2解決方案

選用B/S架構云能耗管理系統，系統服務(wù)器由專(zhuān)業(yè)隊伍管理，穩定、安全、有保障?，F場(chǎng)主要設備包含智能表計和通訊管理機，通訊管理機數據通過(guò)商場(chǎng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò )上傳到云服務(wù)器。系統采用工業(yè)級數據采集通訊管理機，具有4個(gè)ＲS232/485端口和2個(gè)以太網(wǎng)口(選擇配置GPＲS模塊)。每個(gè)端口對應一條485總線(xiàn)，限制總線(xiàn)負載小于32臺，確保通信質(zhì)量。該通訊管理機同時(shí)具備數據采集、存儲和轉發(fā)功能，支持離線(xiàn)存儲和斷點(diǎn)續傳(配備2GSD存儲卡)。通訊管理機采用多種技術(shù)來(lái)保證現場(chǎng)設備數據安全，包括限制數據訪(fǎng)問(wèn)IP地址，設置測點(diǎn)的讀寫(xiě)權限等。采用分組采集數據的方案，如將分布相對集的3#、4#、5#、6#分為一組，各分組的總線(xiàn)傳輸距離小于1200m，同時(shí)滿(mǎn)足總線(xiàn)負載設備臺數小于32部分建如7#停車(chē)場(chǎng)與商場(chǎng)一路之隔，相距較遠且布線(xiàn)困難。經(jīng)現場(chǎng)試驗，無(wú)線(xiàn)信號(射頻)傳輸方式穿墻較多，且停車(chē)場(chǎng)墻體為信號阻隔較強的磚混結構，射頻信號衰減嚴重，數據基本無(wú)法傳出停車(chē)場(chǎng)，通信質(zhì)量不合格。通過(guò)多次現場(chǎng)測試，*終選擇GPＲS信號傳輸方案實(shí)現停車(chē)場(chǎng)能耗數據上傳。7#單獨配備通訊管理機，將GPＲS數據直接上傳云服務(wù)器。智能水表選用無(wú)線(xiàn)遠傳智能水表，支持ModbusＲTU標準協(xié)議。智能水表與通訊管理機中間加設采集集中器，集中器采用無(wú)線(xiàn)透明傳輸技術(shù)，擴展水表數據的傳輸距離。能耗管理統需要采集商場(chǎng)室內外溫度和中央空調的啟停數據，數據源來(lái)自樓宇BA系統。經(jīng)工程師多次現場(chǎng)勘察，通過(guò)施耐德工程師確認，可利用現有UNC交換機網(wǎng)口，使用BA系統的配置工具，開(kāi)啟BACnet功能，選取室內外溫度和啟停信號數據并開(kāi)放給能耗管理系統。通訊管理機通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接到UNC交換機，并將采集到的數據轉發(fā)給云能耗管理系統。

2、云能耗管理系統功能

.       能耗概覽主要面向高層管理者，提供商場(chǎng)能耗總覽，單位建筑面積能耗、碳排放、能耗排名、能源成本及構成等信息。顯示分類(lèi)分項能耗實(shí)時(shí)或周、月、年變化趨勢。

.       數據分析包含分項分析、分區分析、示數查詢(xún)、能耗排名。管理人員根據時(shí)間、分項、分區等條件選擇性查詢(xún)商場(chǎng)能耗。示數查詢(xún)功能為用戶(hù)提供了所有智能電表電壓、電流、峰谷平電量歷史數據的查詢(xún)功能，顯示歷史變化曲線(xiàn)，時(shí)間范圍由秒到小時(shí)，用戶(hù)可根據需要自由設置。

.       報警管理記錄任何計量設備出現的異常情況和用能設備的異常用電情況。管理人員、工程人員都可以根據分類(lèi)及時(shí)間條件查看異常歷史記錄。

.       單位信息展示項目單位及其下各個(gè)建筑的基本信息。包括基本信息欄、附加項信息欄、備注項信息欄。該商場(chǎng)包含多個(gè)建筑，可以通過(guò)下拉框進(jìn)行篩選。BA系經(jīng)數據共享方案如圖1所示。

.       報表管理為管理者查看商場(chǎng)的用電情況報表提供了便利，分為抄表記錄、支路用電、綜合統計、項目報告、用能計時(shí)等5個(gè)部分，選擇相關(guān)條件后，點(diǎn)擊“預覽"按鈕可以展示報表，點(diǎn)擊“導出"按鈕，報表會(huì )導出為excel格式，方面用戶(hù)再次編輯和打印。

計時(shí)功能是在能耗管理系統功能基礎上，結合節能公司工程應用經(jīng)驗而二次研發(fā)設計的功能，無(wú)額外硬件投入。EMC合同能源管理照明節能改造效果評估指標之節能量計算需要2個(gè)重要參數，分別是照明負荷和照明時(shí)間。照明負荷可以根據現場(chǎng)統計的燈具數量、功率計算，而照明時(shí)間則通常是采用雙方商定的方法確定，容易引起爭議，且無(wú)法隨天氣、季節、客流量(商場(chǎng))等因素變化而變化，與實(shí)際照明時(shí)間存在偏差。

計時(shí)功能分中央空調系統運行時(shí)間是利用BA系統的啟停數據統計空調系統運行時(shí)間。照明計時(shí)功能是根據有功電能遞增斜率判斷回路照明的開(kāi)關(guān)狀態(tài)并統計照明燈具開(kāi)啟時(shí)間。如果智能電表僅測量單一回路，如以下室外燈箱照明回路，僅需判斷遞增斜率大于0即可;如果測量多個(gè)回路，需要首先了解每日回路開(kāi)關(guān)組合規律及大致開(kāi)關(guān)時(shí)間點(diǎn)，結合回路照明負荷或者歷史有功電能變化曲線(xiàn)，確定各開(kāi)關(guān)組合依次開(kāi)啟時(shí)功電能的遞增斜率，確定合理閥值作為回路開(kāi)啟判斷的依據。如果智能電表為單相表，可以直接通過(guò)電流的變化來(lái)判斷照明回路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。室外燈箱有功電能變化曲線(xiàn)如圖2所示。用能計時(shí)結果范例如圖5所示。

6）個(gè)人設定用于配置用戶(hù)的個(gè)人設定。用戶(hù)可以在此頁(yè)面中修改自己的基本信息。

3、Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

3.1概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供能源物聯(lián)網(wǎng)數據服務(wù)的平臺。用戶(hù)僅需購買(mǎi)安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數據服務(wù)。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語(yǔ)言、多終端數據訪(fǎng)問(wèn)。

3.2應用場(chǎng)所

本平臺適用于公寓出租戶(hù)、連鎖小超市、小型工廠(chǎng)、樓管系統集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。

3.3平臺結構

3.4平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現對各種監測數據的查詢(xún)、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進(jìn)行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢(xún)供配電室內各設備運行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數，并根據實(shí)際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢(xún)或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現從能源數據采集、過(guò)程監控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機結合起來(lái)，運用先進(jìn)的數據處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線(xiàn)生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現全廠(chǎng)能源系統的統一調度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶(hù)及權限分配，查看系統日志等功能；

2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進(jìn)行配置；

3）用戶(hù)管理：對商鋪用戶(hù)執行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢(xún)等操作；

4）售電管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作；

5）售水管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售水、退水、記錄查詢(xún)等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢(xún)，本系統所有的報表及記錄查詢(xún)，都支持excel格式導出。

預付費看板

◆充電樁管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監控、運營(yíng)分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數據監測，也可以實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。

監控頁(yè)面

◆安全用電

安全用電采用及時(shí)的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實(shí)現“防患于未然"的目的。

◆智慧消防

通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。原先針對“九小場(chǎng)所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"、用電管理“精細化"的實(shí)際需求。

3.5系統硬件配置

4、結束語(yǔ)

該項目將云概念導入能耗管理系統，結合上海市的能耗管理系統工程規范，根據現場(chǎng)調研結果，充分利用商場(chǎng)已有條件，設計系統實(shí)施方案，完成能耗管理平臺的建設與運行。根據前期運行結果，創(chuàng )新性地研發(fā)出系統的空調設備和照明設備的計時(shí)功能，一方面完善了系統功能，另一方面便利了節能改造工程的效果評估。目前，商場(chǎng)云能耗管理系統已通過(guò)驗收并正常運行。

參考文獻

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［2］林靜，李洪臣，施春暉，蔣文榮.云能耗管理系統在某大型商場(chǎng)的應用

［3］企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

作者簡(jiǎn)介：魏健輝，女，安科瑞電氣股份有限公司。