一、背景

當前，隨著我國城市化水平不斷提高，能源的匱乏和社會對能源需求的不斷增大已成為制約社會不斷進步發(fā)展的突出矛盾。根據(jù)發(fā)達國家的經(jīng)驗，隨著城市化進程的不斷推進和人民生活水平的不斷提高，建筑能耗的比例將持續(xù)增加并達到總能耗的33%左右，最終將超越公共工業(yè)、交通等行業(yè)而最終成為能耗的首位。其中國家機關辦公建筑和大型公共建筑年耗電量約占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，每平方米年耗電量是普通居民住宅的10～20倍，是歐洲、日本等發(fā)達國家同類建筑的1.5～2倍。

在此背景下，根據(jù)近30年來能源界的研究和實踐，目前普遍認為建筑節(jié)能是各種節(jié)能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式，是緩解社會經(jīng)濟發(fā)展與能源供應不足這對矛盾最有效的措施之一，也將成為提高社會能源使用率的首要因素。對此，提出一套全面、系統(tǒng)且有效的能耗管理一體化解決方案迫在眉睫。

二、建設目標

本次項目旨在通過該建筑能耗綜合管理系統(tǒng)，搭建一個完整的集建筑能耗實時計量、統(tǒng)計分析、管理體系為一體的實時管理數(shù)字化平臺，在保障信息安全的前提下實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的公開化、透明化，進而實現(xiàn)能耗定額管理和無成本低成本能耗管理，建立一套科學的能耗管理制度體系。

三、總體設計方案

該方案集云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術、智能安全隔離“防火墻”、集中管理模式于一體，采用分層分布式的一體化設計思路，在保障整個系統(tǒng)信息安全的基礎上，構建了一套可靠性強、效率高、共享度高的公共機構節(jié)能監(jiān)管平臺。該平臺基于強大的公共建筑能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)公共建筑能耗監(jiān)測信息化功能，并基于完整的用能在線綜合評價模型和節(jié)能量在線統(tǒng)計模塊逐步開展能效測評、用能標準、能效公示、用能定額、節(jié)能服務等各項業(yè)務。          

整體解決方案的總體架構包括現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通訊層、監(jiān)控管理層。采用分布式系統(tǒng)拓撲結構，樓宇自控系統(tǒng)接口、建筑物能耗監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡接口利用弱電系統(tǒng)中的樓宇設備網(wǎng)絡為載體，保證了系統(tǒng)的經(jīng)濟性、實用性，可避免重復投資。

3.1現(xiàn)場設備層：

現(xiàn)場數(shù)據(jù)終端采集設備采用UW2100可編程控制器，該硬件設備具有強大的通訊能力：自帶RS485通訊接口，支持主從MODBUS-RTU協(xié)議；支持數(shù)據(jù)定時發(fā)送；可連接電表、水表、流量計、變頻器等, 同時可作為DCS或PLC的I/O遠程站使用；具有強大的網(wǎng)絡能力：支持以太網(wǎng)/GSM無線通訊；系統(tǒng)規(guī)模強大：單個站規(guī)模AIO:32點/DIO:32點，系統(tǒng)最大規(guī)模AIO:16384點/DIO:16384點；且可做到用戶程序代碼、配置數(shù)據(jù)永久保存，不受斷電影響，CPU模塊實時數(shù)據(jù)保存可選；遵循IEC61131-1國際組態(tài)語言標準，保持標準靈活的同時，實現(xiàn)算法的多方位轉化，支持子算法塊概念，算法圖元綁定并可提供接口支持第三方算法接入。

3.2網(wǎng)絡通訊層

基于UW2100可編程控制器硬件強大的通訊功能，通過標準Modbus-RTU協(xié)議主動向安裝在受監(jiān)測點的各用能用水點的具遠傳功能的計量儀表采集相關數(shù)據(jù)，并通過GPRS無線模塊以GSM通訊方式傳輸匯總至公共機構節(jié)能監(jiān)管平臺集中綜合統(tǒng)一處理。GPRS是一種新型的移動通訊業(yè)務，在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間建立一種連接，給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務，GPRS采用分組交換技術，每個用戶可同時占用多個無線信道，同時一個無線信道又可以供多個用戶共享，資源被有效的利用，數(shù)據(jù)闡述速率高達160Kbps,使用GPRS通訊方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分組發(fā)送和接收，用戶永遠在線且按流量計費，高速且降低服務成本。

基于GPRS的建筑能耗節(jié)能監(jiān)管安全系統(tǒng)具有以下特點：

a) 永遠在線：GPRS DTU一開機即可自動附著至GPRS網(wǎng)絡上，并與數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路，隨時接受發(fā)送用戶數(shù)據(jù)設備的數(shù)據(jù)，功能強大，具有高實時性；

b) 按流量計費：GPRS DTU一直在線，按照接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用，沒有數(shù)據(jù)流量傳遞時不收取費用，節(jié)約成本；

c) 高速傳輸GPRS網(wǎng)絡的傳輸速度最快可達到160Kbps，速度的高低取決于移動運營商的網(wǎng)絡設置，根據(jù)中國移動的網(wǎng)絡情況，目前可提供20~40 Kbps的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸；

d) 組網(wǎng)簡單、迅速、靈活，GPRS無線系統(tǒng)可以通過Internet網(wǎng)絡隨時隨地的構建覆蓋全中國的虛擬移動通信準用網(wǎng)絡，為廣大中小用戶提供接入便利，節(jié)省接入投資

3.3監(jiān)控管理層

公共機構節(jié)能監(jiān)管平臺基于杭州優(yōu)穩(wěn)自動化系統(tǒng)有限公司全自主知識產(chǎn)權的UWin Pro監(jiān)控管理軟件進行集中分析、判斷、評估、管理、記錄等。UWin Pro監(jiān)控管理軟件集工程管理器（UWinWks）、系統(tǒng)硬件配置軟件（UWinCFG）、實時數(shù)據(jù)庫（UWinRDB）、歷史記錄組態(tài)（UWinHDB）、設備管理器（UWinDev）、畫面開發(fā)系統(tǒng)（UWinView）、報警組態(tài)管理軟件（UWinAlarm）、算法編輯器（UWinIEC）、時間序列分析軟件（UWinSOE）、WEB服務器（UWinWEB）于一體，單一軟件即可實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、算法執(zhí)行、實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、畫面顯示、趨勢曲線和報表輸出以及監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。各部分分別運行在不同的硬件平臺上，通過控制網(wǎng)絡和系統(tǒng)網(wǎng)絡交互各種數(shù)據(jù)、管理和控制信息，協(xié)調一致地完成整個建筑能耗節(jié)能監(jiān)管安全系統(tǒng)的各項功能。

四、系統(tǒng)功能

建筑能耗節(jié)能監(jiān)管安全系統(tǒng)集監(jiān)、控、管于一體。主要實現(xiàn)以下功能：

1）全面管理各類用能設備，建立全景數(shù)據(jù)庫，采集能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立能耗數(shù)據(jù)模型，為后期能耗數(shù)據(jù)分析、節(jié)能診斷提供數(shù)據(jù)基礎。

2）開展能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析工作，分析、判斷和評價能源消耗的構成、變化規(guī)律以及能源利用效率等，為后期節(jié)能改造的效果評估提供定性或定量的依據(jù)。

3）針對能耗數(shù)據(jù)分析的結果，判定能源消耗水平，對能源消耗情況提出一套完整的診斷流程，并開展節(jié)能診斷工作，得出節(jié)能診斷結果。

4）整合各類建筑管理系統(tǒng)，建立能源消耗評價體系，根據(jù)節(jié)能診斷結果，對建筑節(jié)能進行優(yōu)化設計，得出節(jié)能改造方案。

5）落實節(jié)能方案，改造用能設備，管理用能習慣，通過智能化控制系統(tǒng)全面實現(xiàn)建筑節(jié)能目標。

建筑能耗節(jié)能監(jiān)管安全系統(tǒng)功能樹

五、監(jiān)控界面

本次建設的公共機構節(jié)能監(jiān)管平臺的監(jiān)控界面主要包括：能耗總覽、地圖總覽、基本信息、能耗動態(tài)、建筑能耗分析、公共機構能耗分析、行政區(qū)域能耗分析、能耗考核、能耗接收和上傳、系統(tǒng)管理。通過這些功能模塊，可以實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、統(tǒng)計、分析、診斷，為行政中心公共建筑能源管理和節(jié)能改造提供有力的數(shù)據(jù)支持和科學依據(jù)。

建筑能耗節(jié)能監(jiān)管安全系統(tǒng)總監(jiān)控界面

建筑能耗節(jié)能監(jiān)管安全系統(tǒng)區(qū)域分項監(jiān)控界面

實時監(jiān)測-數(shù)據(jù)分析截圖

采集監(jiān)測監(jiān)控界面