能源计量系统解决方案.docx

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能源计量系统解决方案

1项目概况

1.1项目概况

1.2项目需求分析

武汉宜家购物中心，项目在能耗管理方面主要存在以下需求：

1．该项目采用能源管理系统进行对于空调用量、用水量、耗电量的数据采集、建模、分析、管理、优化策略，并通过能源管理系统对能耗数据进行分析报告，提供基于海量数据上的能源优化策略，方便物业方对用能设备的运行管理与维护。

2．运用能源管理系统解决目前空调用能按面积分摊的不合理收费现象，采用能量型空调计费对对不同的区域的租户、业主用能情况进行分户独立计量收费管理。

3．能源管理系统能够方便集成目前主流的空调能量表、水表、电表等计量仪表，进行远程数据传输实时采集。

并能够通过实现远程控制、欠费停机等管理手段对租户、业主进行收费管理。

1.3解决方案

1．建立建筑能源管理平台，对建筑能耗进行在线监测、动态分析、评估、控制决策和优化，实现精细化管理。

2．采用能量型计量，使用组合式热量表，计量各区域的空调用能情况，监测能耗分布情况，配套安装电动二通阀，实现欠费停机（关阀）功能。

3．采用带阀门控制功能的远传水表，实现欠费停水功能。

4．采用远传电表，实现欠费停电功能。

2系统设计

2.1设计依据

1．《智能建筑弱电工程设计与施工》（09X700）

2．《户用计量仪表数据传输技术条件》（CJ/T188-2004）

3．《中华人民共和国城镇建设行业标准热量表》（CJ128-2007）

4．《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2006）

5．《公共建筑节能设计标准》（GB50189—2005）

6．《民用建筑节能管理规定》

7．《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）

8．《建筑节能智能化技术导则》

9．《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ/232-90，92

10．《民用建筑电气设计规范》GJ-T16-92

11．《住宅远传抄表系统数据专线传输》JG/T162-2004

12．业主对本工程的有关意见及要求

2.2总体设计原则

1、标准化：

设计及其实施按照国家和地方的有关标准进行。

选用的系统设备、产品和软件符合工业标准或主流；

2、先进性：

建筑能源管理系统兼容以太网通讯、M-BUS通讯、RS-485通讯等多种通讯方式；配置灵活方便；系统平台采用TCP/IP总线，系统兼容性和互操作性好，资源共享能力强，可以很容易的实现将控制现场的数据与信息系统上的资源共享；数据的传输距离长、传输速率高；

3、合理性和经济性：

在保证先进性，满足用户需求的同时，以提高工作效率，节省人力和各种资源为目标进行工程设计，充分考虑系统的实用、适用和效益，争取获得最大的投资回报率；

4、结构化和可扩充性：

系统的总体结构将是结构化和模块化的，具有很好的兼容性和可扩充性，使系统能在日后得以方便地扩充；

5、管理简单：

全面综合优化优选，强调以人为本，系统易学易用，实现现代管理。

2.4设计方案及系统架构说明

根据项目实际情况以及业主要求，空调用能选择能量型计费方式，使用组合式热量表（电磁型）进行冷量计量，安装电动阀控制空调用能。

水表选择远传带阀门控制功能的水表，电表采用远传电表。

能源管理系统由能耗采集网关及配套产品组成，包括：

数据集中器、能耗采集网关、采集层、客户端电脑、能源管理软件平台和打印机组成。

其中，客户端电脑和数据集中器之间采用网络TCP/IP通信，数据集中器与能耗采集网关采用TCP/IP总线通信，能耗采集网关与热量表、水表、电表之间采用RS485通信方式。

使用通信线材如下：

1、网络线：

超5类网线

2、能耗采集网关之间通信线：

超5类网线

3、能耗采集网关与仪表之间通信线：

RVS2*0.75

4、数据集中器、能耗采集网关和组合式热量表的电源线：

RVV3*1.5

能源管理系统分为3层结构：

采集层：

在每个用户的空调总供回水管上安装能量表，对该用户的空调进行计量，一套能量表包括1台能量积算仪C03P、1台电磁流量计、1对高精度温度传感器PT1000。

安装电表、水表、燃气表对用户用能进行计量。

数据传输层：

在楼层弱电井安装能耗采集网关，对电表、水表和能量表、采集器、查询面板进行分组通信管理，每台能耗采集网关最多可带载128个仪表，每路可带载32个仪表，系统设计考虑留有一定的余量和保证系统稳定性，每台能耗采集网关带载的能量表数量一般不超过最大容量80%。

管理中心层：

在管理中心安装一台数据集中器，整套能源管理系统通过建筑内网连接，通信方式为TCP/IP通信协议，通过数据集中器由能源管理软件AKE-BEMS-V2.0进行远程抄表，打印数据及报表，并可对用户使用状态和用量进行实时查看和控制，实现在线监测、动态分析、评估、控制决策和优化，实现精细化管理。

能耗计量系统架构：

2.5系统硬件与软件扩建方法

1）系统硬件方面，预留10%余量；用以兼容可能增加的计量表具；（水表和能量表）

2）硬件方面在通讯距离超过1200米时，可通过增加中继的作用或者在软件层实现数据上传与汇总；

3）软件系统一般容量设计≥10000个点；本项目计量点位约1600左右，足以满足系统设计要求；

4）软件方面有标准协议接口，可兼容智能电表系统数据，并通过协议接口集成到上级能源管理平台或BMS；

2.6系统在环境方面的要求

1）工业级别原器件，可满足各种使用工况；不受磁场、环境等干扰；

2）中央空调能量表流量计的测温范围从-30℃～100℃；

2.7故障恢复能力

1）在系统设计中，各硬件系统某个点位出现鼓障时，整个系统不受影响，同时在软件层出现故障提示和报警；

2）系统设多级数据存储，断电至少保存一个月的用量数据；

2.8艾科优势

广东艾科技术股份有限公司为国内首家专业从事能源计量的企业，第一个项目案例佛山永丰大厦自1999年至今一直稳定运行按计量收费，已经13年运行时间。

艾科技术作为行业的领导者，主编国家标准《时间法集中空调分户计费装置》。

艾科技术以研发、市场、客服为中心，产品自主研发，主要器件选用工业产品，设计都有相关专利证书，具有自主知识产权。

2011年，艾科空调计费系统获国家科技成果认证（此次科技成果评估会由北京市建筑设计研究院教授吴德绳担任评估委员会主任委员，中国建筑科学研究院研究员郎四维担任评估委员会副主任委员，北京建筑工程学院教授李德英、中国建筑设计研究院教授李娥飞、空军工程设计研究院教授罗继杰、中元国际工程设计研究院教授徐华东、中国勘察设计协会建筑环境与设备分会教授陈贻谅、住房和城乡建设部供热办研究员綦升辉等任评估委员。

3产品介绍

3.1数据集中器SDC

基于Linux操作系统，采用开源技术路线，集数据采集、存储、处理、通信、控制于一体。

功能特点：

Ø智能抄表，完成仪表的协议动态解析、读取、计划调度、控制等功能

Ø支持远程升级

Ø可实现对用户和功能模块的权限管理

Ø传输方式多样化，内置数据传输、接收模块，可通过HTTP，RS485，DTU等多种方式传输数据

技术参数：

工作电源

AC220V±22V，50Hz±1Hz

功耗

≤40W

芯片组

Intel@ATOM™D2550+NM10

I/O接口

2个10/100/1000MbpsRJ45网口，LAN1支持网络唤醒；6个RS232串口，其中5个支持RS232/485可选；

工作环境

0℃~40℃，5%~95%RH（不结露）

带载仪表数量

3000/5000/10000个仪表

通信方式

以太网/RS485

外形尺寸

230mm（宽）×85.4mm（高）×190mm（厚）

3.2能耗数据采集网关DCM

用于物联网底层设备（仪表）的数据采集、传输和智能控制。

可对C02W、C02T、C02B、C02E、C03P、UEM，水表、电表、燃气表等设备进行分组管理的装置。

功能特点

Ø快速集成仪表：

基于报文协议，无需编程，1～2小时可集成一款仪表，可边集成边测试

Ø分布式、快速集中数据：

支持海量仪表集成，1个集中器可接60个网关（甚至更多）

1个网关可接128个仪表

1分钟可完成指定网关数据的巡检

单个仪表10秒内完成采集与控制

技术参数

工作电源

AC220V±22V，50Hz±1Hz

功耗

≤15W

硬件参数

高性能，ARM926EJ-S内核，主频：

456MHZ

通信协议

BACnet，TCP/IP

通信方式

无线射频通讯，RS485有线，M-Bus有线，CAN

通信波特率

RS485：

9600bps，M-Bus：

2400bps

可带负载（电源）

150W

通讯接口

1路MBUS接口，1路10/100Mb以太网端口，支持RF470MHZ无线通讯模块；支持上行DTU使用GPRS通讯；三路USBHOST接口；RS485：

一路上行，四路下行。

工作温度

-30℃～+60℃，5%～95%RH（不结露）

外形尺寸

290mm（宽）×370mm（高）×80mm（厚）

3.3组合式热量表

由计算器、流量计及配套的温度传感器组成，通过采集流量及供回水温度数据。

根据热力学公式，对热交换量进行积算，可显示冷量、热量、瞬时温度、流量等信息，并可用柱状图分析历史数据。

功能特点

Ø实时显示被测介质的供回水温度、瞬时流量、累计流量值、瞬时冷（热）量、累计冷（热）量积算值等

Ø多层密码保护，防止数据丢失及意外修改

Ø可选用Modbus协议、BACnet协议

Ø远程控制管路阀门的通断，方便物业管理

Ø以柱形图方式显示，方便对数据的分析及查看

技术参数

工作电源

AC220V±22V，50Hz±5Hz

功耗

≤10W

通信方式

RS485（Modbus或BACnet协议）

通信波特率

9600bps

最大通信距离

400m

温度传感器

配对四线制PT1000

流量输出信号

4～20mA/脉冲信号

冷量积算范围

（0～999999.999999）MWh

热量积算范围

（0～999999.999999）MWh

分  辨  率

0.000001MWh

计算器精度

2级

工作环境

5℃～60℃，5%～95%RH（不结露）

安装连接示意图

温度传感器PT1000

符合“热量表”（CJ128-2007）、“热量表国家计量检定规程”（JJG225-2001）、国标标准IEC751、En1434。

功能特点

●四点测温配对，精确测量液体温度

●四线制，导线长度可根据工程情况延长到100米。

●配带安装护套，安装维护更方便。

技术参数

配对精度

±0.1℃

测温范围

0～100℃

出厂线长

5m

电磁流量计

广泛应用于造纸、化工、钢铁、自来水等要求高精度、高可靠性的工业领域，为《建筑节能智能化技术导则》中推荐使用的产品。

工作原理

基于法拉第电磁感应定律：

当导电液体流过包围在磁场中的流量管时，在流向和磁场二者相垂直的方向就会产生与平均流速V成正比的感应电动势E。

E=K×B×V×D

式中：

K:

仪表常数

V：

流体流速

B：

磁场强度

D：

电极间距

功能特点

Ø准确测量各种导电液体的流量

Ø精度可达0.5级，量程宽

Ø管体内无运动部件，寿命长，免维护

技术参数

适用管径

DN40～DN700，输出4～20mA电流信号或脉冲信号

介质温度

-30℃～+100℃（注：

受衬里材料耐温特性的限制）

压力等级

1.6MPa

流量精度

可达0.5级，量程宽

3.4网络电能表

包括单相电能表和三相电能表。

适用于各种单相负载及三相负载的电能计量。

选型要求

1.电能表带RS485输出接口，通讯规约符合DL/T645-1997《多功能电能表通信规约》或标准Modbus协议

2.性能指标符合GB/T17215-2002《1级和2级静止式交流有功电度表》和GB/T17442-1998《1级和2级直接接入静止式交流有功电度表验收检验》中对单相电子式电能表的各项技术要求

3.性能指标符合GB/T17883《0.2S和0.5S静止式交流有功电度表》及DL/T614-1997《多功能电能表》标准对多功能电能表的各项技术要求

4.计量仪表厂家应取得制造计量器具生产许可证

3.5网络水表

用来计量流经自来水管道内的水的体积总量的机电一体化测量仪表。

适用于小型工业，小区用水，水质优良的家庭饮用水等方面的计量。

选型要求

1.应选用带通讯功能的网络水表，接口形式可为RS-485或M-BUS总线,应符合《户用计量仪表数据传输技术条件》CJ/T188的规定

2.方便组网实现远程自动监测功能

3.热水表计量特性及其它性能符合JB/T8802-1998规定的B级热水表标准要求

4.自来水表计量特性及机械性能符合GB778.1～31996（等同于ISO4064）规定的B级水表标准要求

5.直饮水表计量特性及其它性能符合GB778.1～31996（等同于ISO4064）规定的C级或D级水表标准要求

6.计量仪表厂家应取得制造计量器具生产许可证

3.6网络气表

适用于人工煤气、天然气、液化石油气、空气和其他无腐蚀性气体的计量。

选型要求

1.技术指标符合GB/T6968-1997国家标准中规定的要求

2.应选用带通讯功能的网络气表，接口形式可为RS-485或M-BUS总线,应符合《户用计量仪表数据传输技术条件》CJ/T188的规定

3.计量仪表厂家应取得制造计量器具生产许可证

4艾科综合能耗计量管理系统介绍

4.1系统简介

艾科开放式建筑能源管理服务平台，通过多种数据采集及远程传输手段，在对大型公共建筑进行分类分项能耗计量基础上，采用三维GIS、组态、自定义等方式实现能耗在线监测、统计分析、节能控制决策和优化，已应用于公建、商业综合体、银行、酒店、智慧园区、绿色校园、医院等多种类型建筑。

4.2系统优势

1.开放性：

提供３个层次的开放，

开放式仪表集成：

可集成任意协议仪表、

开放式数据接入：

能源数据总线提供多种数据接入方式

开放式自定义组态服务：

自定义或导入组态分析及组态控制策略

2.海量数据：

采用数据分层存储、分布式数据库集群架构，实现海量数据存储

3.快速实施：

“零”代码、“即插即用”集成终端仪表

4.移动应用，通过智能终端实现实时查询、监控用能情况。

4.3系统架构

传统的计费系统的通信为单机版，即用于通信和数据采集的电脑必须和计费仪（数据集中器）放在一起，而这些设备往往放在机房，当临时需要远程查询设备状态或需要对设备直接控制时，就需要前往机房操作。

随着综合性多功能楼宇、楼宇集群的出现，异地监控、随时随地监控的需求被越来越多的客户提出。

为了更好满足管理上的需求，新的计费管理系统进行了多方面的改进。

一方面，使客户端程序在远端就可以通过Internet有线网、3G无线网等手段向通信中间件进行指令传输；另一方面，对建筑楼宇需要管理的区域按照功能特性、管理需求进行划分，结合权限的管理，保证整个大系统中的仪表、用户、计费等数据的相对独立性和私密性。

具体的架构如下图：

4.4部分功能展示

4.4.1仪表型号管理

通过配置仪表协议及管理仪表界面及存储方式，“零”代码、“即插即用”快速集成仪表。

4.4.2仪表管理与控制

可单个或批量远程控制仪表设备，并实时显示执行控制的结果；实时检查仪表运行状态、查询仪表数据；提供补录功能，对未接入系统的仪表可人工录入抄表数据等日常管理功能。

4.4.3空调单价核算

通过配置方式，根据电费、蒸汽、天然气或油费、系统消耗的水费、人工管理费、维护及维修费、其它各项附加费、税金和利润等等运行费用与空调用量的进行单价核算，为中央空调的收费提供准确、合理的收费依据，彻底改变传统的估价收费方式。

4.4.4收费打单

中央空调计费主要采用能量计量和时间计量两种方式，可分时段、节假日定义不同单价，可根据区域面积等方式科学地计算基本费，为空调计费提供准确、合理的收费依据；通过报表管理子系统可自定义收费单据的格式；系统提供结算数据、故障数据等对外接口服务。

4.4.5自定义能耗分析功能

集成常用分析方案，用户可能根据需求，以组态方式自定义个性化能耗分析方案；并可导入分析模型，满足系统无限扩展、自我完善的机制；通过分析模型定义各种能耗分析图表，让能耗分析结果做到“所想即所得”。

4.4.6能耗分类分项对比分析

用户可通过配置分析模型自定义能耗分析图表，能够多维度（时间、区域、建筑类型、能耗分类分项及建筑物等）查询所需数据，对不同的建筑类型、建筑、区域等用能情况进行对比分析，找出某时段及某区域的用能高峰，深度挖掘节能潜力需求点。

4.4.7用能监测与报警

可视化、实时监测某一区域的用能情况及设备状态，根据预设的能耗报警条件对用能超限区域进行报警，实现对报警区域及时干预，降低能源浪费。

4.4.8设备状态监测与控制

通过组态、自定义方式配置能耗设备分布图，可视化查询设备运行状态，并可远程控制终端设备；提供时间表、触发器、自定义等控制策略，根据控制策略自动控制末端设备。

4.4.9能耗指标监管

对投入运行的空调主机的能效指标进行统计分析，跟踪历史能效比的变化、标称能效比进行对比。

当主机能效比低于额定能效比时给予预警，方便物业管理人员根据建筑的外界坏境和内部能耗需求及时对主机设备的运作进行有效管理。

4.4.10能耗预测

对能耗历史数据进行分析及建模，预测下一阶段的用能情况，为管理者的决策提供数据支持。