华腾物联网办公大楼能耗监测及节能管控系统.docx

华腾物联网办公大楼能耗监测及节能管控系统.docx

《华腾物联网办公大楼能耗监测及节能管控系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华腾物联网办公大楼能耗监测及节能管控系统.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

华腾物联网办公大楼能耗监测及节能管控系统

华腾物联网办公大楼能耗监测

及节能管控系统

西安交通大学

西安华腾物联网有限责任公司

一.概述

随着我国工业化和城镇化进程的加快，建筑业的高速发展以及建筑规模的不断扩大，建筑能耗日益增长问题也变得越来越凸显。

我国国家机关办公建筑和大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但年耗电量约占全国城镇总耗电量的22%，每平方米年耗电量是普通居民住宅的10～20倍，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5～2倍。

2007年10月23日，原建设部、财政部联合发布了《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见》以及《国家机关办公建筑和大型公共建筑节能监管体系建设实施方案》。

2012年10月，下发了《国家发展改革委、财政部、国务院机关事务管理局关于印发节约型公共机构示范单位创建工作方案的通知》（发改环资〔2012〕1982号）以及《关于2012-2013年节约型公共机构示范单位创建工作有关事项的通知》（国管办发[2012]31号）文件，要求逐步建立起全国联网的国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测平台，实时监测全国重点城市的重点建筑能耗（主要是电耗），洞察建筑能耗规律，提高节能运行管理水平，为高能耗建筑进一步节能改造确立目标，也为评估建筑节能改造成效提供依据。

因此，加强国家机关办公建筑和大型公共建筑的节能管理工作，对实现“十二五”期间我国节能减排的战略目标具有及其重要的意义。

二．物联网办公大楼能耗监测及节能管控系统

1.现状

现在办公大楼中央空调系统集中对每个房间供暖供冷进行控制，每个房间内均有空调控制器控制该房间的暖气冷气选择，风量大小选择，温度设置等。

一般情况下，下班时应该关闭暖气或冷气，停止对该房间的制冷或制热，但是难免有遗忘关闭的情况发生，造成不必要的能源浪费。

办公大楼内每个办公室如果有热水器、纯净水加热器等类似设备，为了方便使用，可能处于上班就打开的状态，下班时忘记关闭电源，使热水器处于工作状态，一是浪费能源，二是对水反复长时间加热不利于饮用，影响身体健康。

每个办公室内部的照明灯使用开关控制房间内的所有灯，有的使用双联或多联开关控制房间内的照明灯，离开办公室时忘记关灯是时常发生的事情。

造成不必要的能源浪费。

公共区域照明在无人的情况下仍然灯火通明，也造成能源浪费。

2.解决措施

具体解决措施就是利用物联网技术对如下项目进行改造：

1.将现有办公室中央空调控制器更换成华腾公司物联网中央空调控制器，实现空调的集中监测和控制。

但保留原先的手动控制功能。

2.将现有办公室和公共区域照明灯开关更换成华腾物联网灯控开关，实现照明灯的集中监测和控制。

产品保留原先的手动控制功能。

3.将现有办公室插座更换成华腾物联网插座，实现热水器的集中监测和控制。

并将当前插座处于开启还是关闭的状态信息，通过无线模块反馈到远程集中控制中心。

4.使用物联网电能测量仪对办公大楼总用电量进行远程测量，对每个办公室的能耗进行修正补偿，从而提高系统能耗监测精度。

3.系统总体结构

物联网办公大楼节能监控系统总体结构如下图所示。

系统总共分为三个部分：

前端监测/控制设备、集中监控数据中心、集中监测控制软件平台。

1）前端监测/控制设备

前端监测/控制设备属于无线组网，属于非破坏模式，在不破坏原来办公室布局及布线前提下，仅需将开关等物联网产品接入电气网络，即可实现办公房间内能耗（电能）的信息收集，同时它能接收能耗监控数据中心的指令，实现设备的开断与调节集中控制；

集中监控数据中心通过通讯总线收集、监测、控制各办公房间的设备控制/监测开关的性能数据，其作为能耗状态信息的汇集地，为能耗监测与节能减排管理提供数据和物理链路支持；

集中监测控制软件平台是系统功能承载体，是人机交互平台，平台提供多种接入方式，满足固定式、移动式能耗集中监控需求。

2）能耗监测控制软件平台体系结构

物联网办公大楼能耗监测节能控制软件平台体系结构如图下所示。

其结构主要包括：

人机交互界面、WCFRia服务、业务逻辑、数据访问。

为了丰富界面展示效果，项目采用专业界面控件作为人机交互界面主要技术手段，该技术提供了一种在Web上体现强交互性的解决方案。

WCFRia服务为人机交互界面提供与平台的数据通信通道。

业务逻辑将负责能耗数据的数据采集、处理、统计计算、前端监测/控制设备控制策略等工作、数据访问提供对数据库的存储访问支持。

图4A、B监控中心能耗监测控制软件平台体系结构

能耗监测总貌

监控中心能耗监测控制软件平台提供二种方式进行数据导航：

树形方式、图形方式。

两种方式都是利用建筑群－建筑物－楼层－房间－前端监测/控制设备间的关系。

其主界面如图5所示。

（下列图中控制软件平台主界面为以往的工程实例，此项目实施过程中，系统将采用建筑物在GOOGLE中所对应的三维地图为主界面）。

图5系统主界面

开关控制

系统提供多种物联网控制方式的筛选方式，并都可以精确到对单个设备的控制。

用户可以选择建筑物、楼层、房间号、设备状态进行房间的筛选，在筛选条件的基础上，可以房间的单个设备（灯、空调、热水器等）进行开关控制，以实现远程对设备的控制。

其界面如图6所示。

图6能耗控制监测软件平台对物联网控制器远程控制

为了值班人员操作简便，系统软件将对每一栋楼未关电灯、空调、热水器进行统一界面显示。

信息统计与分析

系统提供多种能耗等信息统计工具，如图7所示。

包括日、周、月、季度、年统计等。

此外，还包括对比分析、用量分析等相关功能，及时找出耗能原因，更好地实现节能减排。

图7信息统计表

权限管理

权限管理主要负责添加人员信息，并将系统配置管理权限以及开关控制权限分配给相关人员。

系统配置管理

系统配置管理用于对系统进行相关配置，主要是录入建筑群、建筑物、楼层、房间号、设备以及对应的管理单位、相关负责人信息（信息提醒服务）以及数据库连接设置，同时，在系统配置管理中，进行相关初始化服务，以便能够进行对比、用电记录、用量等分析功能。

定时服务

定时服务属于批量操作所有设备，定时设置开启后，只要不关闭软件，设定开启的服务一直有效。

功能包含：

定时采集用电量、定时关闭用电设备、定时设备自检、定时采集电表用电量、定时开空调，其界面如图8所示。

图8定时服务界面

物联网电能测量仪管理

电能测量仪管理界面分为：

电能测量仪信息和电能测量仪测试，其界面如图9所示。

图9远程智能电表管理界面

数据报表

根据采集的用电量用报表的形式显示出来，在电表数据统计中选择出要生成报表的电表，选择开始时间和截止时间，然后生成图表，其界面如图10所示。

图10数据报表显示界面

4.系统实现的目标功能及特点

1）.通用目标功能：

通过本项目的实施，主要实现以下目标功能：

●实现每个照明灯的远程监测（开还是关）和远程控制

●实现每个房间空调的远程监测和远程控制

●实现每个房间热水器的远程监测（开还是关）和远程控制

●实现公共区域照明的远程智能控制：

●实现办公楼所有未关闭电器整体显示控制

●实现单个电器、办公室、办公楼、楼群的能耗监测（便于同一幢楼不同单位或不同楼宇同一单位的能耗监测管理）

●完成能耗数据的各种统计、报表和查询功能

●为今后远程手机办公室管理预留接口

2）选用配置目标功能

在重要办公室配置设备实现如下功能：

●增加门锁监测

●实现手机远程办公室管理

●实现办公室手机报警

3）系统特点

●前端设备与现有产品安装尺寸兼容，安装简便。

●前端设备为无线组网，无需布线，便于施工，不影响办公。

●办公室设备扩展性强，今后可以按照需要随时增加控制设备。

●具有空调远程20-26国家标准设置。

●具有加班按钮，人性化,计算机管控不影响加班。

●性价比高，投入小就能实现远程集中监测控制和管理功能。

●系统提供多种信息统计工具和远程网络化接口，便于多级化管理，甚至远程手机办公室管理个性化管理预留接口。

5.设备选型

1）物联网单双联开关

技术参数：

（1）电压220V±20%

（2）频率50Hz±5%

（3）额定负载160W

单联开关正面图

单联开关背面图

双联开关正面图

双联开关背面图

使用条件：

（1）环境温度-5℃——40℃

（2）相对湿度5﹪——95﹪

（3）大气压70KPa——106KPa

（4）周围无强电磁场影响

2）物联网插座

物联网插座可以通过内置无线模块接受远程的开启和关断指令，实现电源的远程控制开关，同时还可以监测电源的工作状态，并将当前插座处于开启还是关闭的状态信息和能耗数据通过无线模块反馈到远程控制中心。

物联网插座正面图物联网插座背面图

物联网插座技术参数

（1）电压250V

（2）额定负载10A

（3）频率50Hz

使用环境：

（1）环境温度-5℃—40℃

（2）相对湿度5﹪—95﹪

（3）大气压70KPa—106KPa

3）物联网温控器

物联网温控器内置无线控制模块，通过无线传输网络对物联网温控器的开关进行控制，在房间内没有工作人员时遥控自动关闭空调，并能够将空调器的开关状态和能耗数据反馈到中央控制中心，不改变原先的手动控制功能。

按键介绍：

（1）“

”为开关键：

按此键可执行开机和关机功能。

（2）“▲”为升温键：

按次键可增加设定温度值。

（3）“▼”为降温键：

按此键可减少设定温度值。

（4）“M”为模式键：

按此键可进行制冷和制热功能的切换。

（5）“

”为风速键：

按此键可进行高、中、低自动风速设定。

（6）“

”为加班键：

按次键后，在统一关闭空调时，此空调继续运行。

温控器正面图

温控器背面图

技术参数：

（1）电压AC220V±20﹪，50Hz±5﹪

（2）额定电流1A

（3）控温精度±1℃

4）物联网电能测量仪

物联网电能测量仪能够对每栋大楼的用电量进行实时监控，并通过无线传输到中控室，在中控室的电脑上能够显示出每栋大楼的用电量，可实现远程控制的电能表。

物联网电能测量仪功能：

（1）实现对AC220V实时功率、电压和电流有效值测量；

（2）实现电能的测量记录及分时计量功能：

（3）可与PC机进行通信：

（4）掉电以后数据不丢失。

物联网电能测量仪技术参数：

（1）输入电压：

AC220V±20%；

（2）最大输入电流：

40A；

（3）可测电压最小变化：

0.05mV；可测最小电流变化：

0.02mA；

（4）测量误差：

±0.1%；

6.成功案例及数据分析

我们于2013年9月在陕西省政府2号楼实施了物联网办公大楼能耗监测及节能管控系统的搭建，本次实施，我们主要对省政府2号楼5层200多个房间进行施工。

前端系统的控制设备主要替换掉原来的照明开关，空调控制器开关，以及对每个办公室的饮水机配备物联网插座进行节能控制。

后端采集计算机放置在服务中心工程部值班室，值班人员根据实际情况通过节能管控平台对省政府二号楼的电灯、空调、饮水机的开关进行控制和用电能耗的监控。

经过近半年的试运行，节能管控系统采集的数据如下表：

2013年2号楼总表电表数

2014年2号楼总表电表度数

节约电度数

（节能系统安装前）

（节能系统安装后）

月份

度数

月份

度数

2013年1月

16320

2014年1月

11565.6

-4754.4

2013年2月

9840

2014年2月

12090

2250

2013年3月

14160

2014年3月

9062.4

-5097.6

2013年4月

10560

2014年4月

8386.8

-2173.2

2013年5月

13080

2014年5月

7797.2

-5282.8

2013年6月

16320

2014年6月

8118

-8202

2013年7月

9960

2014年7月

6530.4

-3429.6

合计

90240

63550.4

-26689.6

注：

由于2013年2月9日～2013年2月15日和2014年1月31日～2014年2月6日为春节放假，节能监控平台为测试数据可靠性，在2014年放假前期并未对系统设置为“放假模式”，还依照平时上班时进行系统试运行，系统自动开启空调和热水器开关。

数据反映出2014年2月份用电量比2013年同期用电量多出2250KW/h。

陕西省政府新城大院2号楼能耗监测与节能控制系统管控平台于2014年1月底正式投入使用，自投入使用以来，系统运行稳定，观测数据和未安装物联网节能监控系统的用电量进行同期对比和分析，系统抽取的是2014年1月-2014年7月装有节能监测系统的数据和2013年1月-2013年7月未安装节能监测系统时的数据。

从表中可看出，2013年上半年省政府2号楼实际用电量为90240KW/h，2014年通过安装物联网节能管控平台后上半年省政府2号楼用电量为63550.4KW/h，累积节约用电量26689.6KW/h，节约电量达到29.58%。

经过简要的对比分析，可看出能耗监测与节能控制系统在能源节约方面做出了一定的贡献。