Acrel-5000建筑能耗分析管理系統

1.1 系統結構

Acrel-5000能耗監測系統可利用有線或無線網絡技術，對建筑物的的水、電、暖等能源消耗情況進行分量式監測。它是一種更主動的樓宇能耗采集手段，也是設備能耗采集方式的有益補充。系統所采集的數據可為節能改造方案在管理角度提供更直接的參考價值，使能耗監管工作變得更加快速、有效。同時，系統可有效控制樓宇內能源的浪費，達到優化能源供應、提高能源管理水平、節約能源成本的目的。

該能耗監測系統是依據國家標準將能耗進行分類和分項的監測和顯示，它保留了Acrel-3000電能管理系統的功能，在此基礎之上，更加規范化，不僅可對各項電力參數進行測量和監控，而且可對水耗，電耗，氣耗等進行集中測量和顯示，而且根據國家規定對電能進行分項計量。

系統主要是對現場的用水、用電、用氣等設備加裝計量裝置，對能耗量進行實時測量，包括有電力儀表、燃氣表、水表、冷熱表等等，經數據采集裝置將數據上傳給數據中轉站，數據中轉站再將實時數據進行統一的處理，最后通過互聯網將其上傳到數據中心，包括省/市級數據中心、也可上傳到國家級數據中心，對數據進行存儲、展示，并將超出國家標準用量的能耗數據所對應的能耗種類采取相應措施實行節能降耗處理。

現場的各類儀表測得的能耗數據經數據采集裝置傳給數據中轉站，數據采集裝置處在網絡通訊層中，主要包括有通訊管理機、串口通訊服務器、光電轉換器、GPRS調制解調器等。現場的分項計量儀表通過現場總線(屏蔽雙絞線)連接到數據采集裝置。

數據中轉站負責將現場傳過來的數據進行存儲、計算、顯示以及將能耗數據上傳到上一級等，一般包括的設備有工業應用計算機，打印設備，UPS電源，人機交互界面(HMI)。能耗監測系統軟件安裝在計算機中，可對現場的能耗數據變化情況進行實時的監控。數據采集裝置可通過以太網或是GPRS等組網方式將各項能耗數據上傳到中轉站。數據中轉站將建筑物能耗監測系統的自動計量裝置所采集的能耗數據經過適當的處理，可將其通過RS485接口，并采用TCP/IP通信協議自動并實時上傳給數據中心，以保證數據得到有效的管理和支持高效率的查詢服務，實現數據組織、存儲及交換的一致性。

數據中心也就是數據庫，接收并存儲其管理區域內監測建筑的能耗數據，并對其進行處理、分析、展示和發布。數據中心應具備設置數據更新的時間間隔，訪問歷史數據，報警，打印報表，實時與歷史曲線，圖表的繪制，并預留相應擴展功能，例如，同類公共建筑能耗比較功能，分項比較功能，基本信息查詢功能，表計能耗數據計算，建筑能耗數據匯總、采集數據展示、用戶權限管理等。

1.2主要功能介紹

Acrel5000能耗監測系統軟件的主要功能包括有:

1.2.1 能耗數據監測

監控主機與系統通訊連接后，可對相關數據自動監測、記錄現場設備上的電壓、電流、電能、諧波含量、耗水量、耗氣量、耗熱量、耗冷量等。并將能耗數據折合成標準的用煤量顯示，為了將數據上傳到數據中心便于統一查詢和管理，將數據進行編碼。

1.2.2 圖表顯示功能

可將能耗數據進行棒圖，餅圖顯示，實時和歷史報表顯示、打印、導出操作。并將能耗數據進行比較，針對超出標準的能耗值進行處理，從而采取一系列節能措施。可對某一時期和某一區域的能耗數據進行查詢，分析。

1.2.3 報警功能顯示

如果檢測值超過設定范圍，即聲光告警，并能在屏幕上顯示出現問題的儀表名稱以及參數超出的范圍，若有多個數據報警，將按順序顯示超值列表。

1.2.4 曲線顯示

可對某一支路的能耗量變化趨勢進行實時的動態顯示，直觀的顯示出當前系統的運行情況。

1.3 標準數據編碼案例

本系統軟件為專業的監測系統軟件，即Acrel5000能耗監測系統軟件，可應用于Windows 2000/XP等操作系統平臺上，本軟件主要監測的能耗數據包括有耗電量、耗氣量(天然氣量或者煤氣量)、耗水量、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量、其他能源應用量(如集中熱水供應量、煤、油、可再生能源等)。

對于現場采集的能耗數據，最終可以上傳到市級、省級以及更高層的數據中心進行能耗數據的存儲和展示，為了便于統一管理和查詢，根據國家相關文件的規定，本系統對能耗數據進行編碼，編碼規則遵循國家統一標準。以下是采用Acrel5000能耗監測系統對北京第二外國語學院圖書館空調用電的數據編碼實例。

例：北京第二外國語學院圖書館空調用電

110100 D 101 01 B 2 0

110100: 行政區劃代碼編碼，110100 北京市 市轄區

D: 建筑類別編碼，D文化教育建筑

101： 建筑識別碼，由建筑所在地的縣市建設行政主管部門統一規定，101圖書館北二外圖書館

01： 分類能耗編碼，01電

B： 分項能耗編碼，A照明插座用電，B空調用電， C動力用電，D特殊用電

2： 一級子項，2空調末端

0： 二級子項，0表示沒有該項

由此編碼，我們可以看出該組數據的相關屬性。

3.3.4 能耗分類、分項監測顯示

根據國家標準，Acrel5000能耗監測系統對各類、各項能耗數據折合成了標準用煤量，還包括有分項用電量、單位建筑面積用電量、單位空調面積用電量等。

監測數據顯示一般包括以下幾個方面：

(1)建筑的基本信息，能耗監測情況，能耗分類分項情況;

(2)各監測支路的逐時原始讀數列表;

(3)各監測支路的逐時、逐日、逐月、逐年能耗值(列表和圖);

(4)各類相關能耗指標圖、表;

(5)單個建筑相關能耗指標與同類參考建筑的比較。

該系統軟件具有用戶管理、前臺監測、能耗棒圖顯示、報表顯示，報警記錄及數據備份等功能。

1.5 軟件界面

某公司廠房的配電示意圖：

水泵房配電圖:

宿舍一樓的布局圖及用電情況，包括電流、電壓、峰電能、總電能。

能耗數據的分析，可自行選擇查詢時間，進行查詢、導出等。

主進線回路報表顯示：

遠程抄表：

不同回路的實時曲線顯示:

分項耗電量餅圖顯示：

各類能耗棒圖顯示：

報警記錄顯示：

Acrel5000能耗監測系統已經在大型公共建筑等領域得到了廣泛的應用，隨著其功能的不斷完善，將成為當前能耗監測領域的主流系統軟件。

3.3.6 Zigbee無線通訊網絡技術

Zigbee無線標準具備強大的聯網功能，支持自組織無線網絡，包括星形結構、網狀結構和簇狀結構，特別是網狀結構，具有很強的網絡健壯性和系統可靠性。它組成的網狀網絡拓撲結構由幾個Zigbee終端節點和中繼器將相應數據傳給一個Zigbee中心節點，中心節點將能耗數據再傳輸給監控主機，監控機的系統裝有Acrel5000能耗監測系統軟件，對現場數據實時監測，并處理數據，然后上傳給上級數據中心。

MESH網狀網絡拓撲結構的網絡具有強大的功能，網絡可以通過“多級跳”的方式來通信;該拓撲結構還可以組成極為復雜的網絡;網絡還具備自組織、自愈功能。

基于Zigbee技術的電表遠程抄表系統:

基于zigbee技術的遠程抄表省去了現場布置通訊線的麻煩，在節約成本的同時又減少了工程量，為有效實現電能集中管理大大提供了方便;采用mesh網狀網絡結構充分保證了數據傳輸的可靠性。

下圖為采用Zigbee組網方式對耗水量、耗電量、耗氣量、供熱量及供冷量數據采集、傳輸的過程。

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