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淺談雲能耗管理係統在某大型商場的應用與選型

更新時間：2023-11-06 點擊次數：351

摘要：依據對上海市某大型商場現場考察的結果，提出通過建設雲(yun) 能耗管理係統的方案來改善商場能耗的管理現狀。首先充分搜集建築信息和設備運行工況，合理設計係統實施方案，解決(jue) 現場數據采集和傳(chuan) 輸障礙，完成雲(yun) 能耗管理係統的建設，成功實現雲(yun) 能耗管理係統的穩定運行，提高商場運營管理效率;其次根據雲(yun) 能耗管理係統的統計結果，結合節能工程實際需要，在已有功能基礎上進行二次研發創新，設計出設備用能計時功能，並完成現場試驗，為(wei) 未來的節能改造工程效果評估和項目驗收提供科學依據。

關(guan) 鍵詞:雲(yun) 能耗管理係統;信息采集;係統實施功能;計時

0引言

目前，能耗管理係統在鋼鐵生產(chan) 、發電、成品油管道、大型公建等方麵已得到廣泛研究與(yu) 應用。大型公共建築的高耗能特征一直備受社會(hui) 關(guan) 注，大型商場單位建築麵積能耗遠遠高於(yu) 賓館飯店、寫(xie) 字樓、綜合性商務樓和中央空調係統能量傳(chuan) 輸距離長、並且采用全空氣係統;三是運行時間長，一般每天運行12h以上，不分工作日、休息日。

1雲(yun) 能耗管理係統係統

本研究將能耗管理係統應用於(yu) 上海市某大型商場，完成係統設計與(yu) 實施，並分析商場能耗的時

間分布特征。商場能耗管理係統主要依據上海市《公共建築用能監測係統工程技術規範》設計。

1.1信息采集

1.1.1建築信息

商場由20世紀80年代建設的舊工廠改造而來，於(yu) 2012年6月開始營業(ye) 。商場總建築麵積

110401m2，其中餐飲建築麵積共23594m2，商場建築麵積共34937m2。各功能建築的建築麵積如表1

所示。建築結構信息如表2所示。

1.1.2能耗信息

商場的分類能耗包含水、電和天然氣。水和天然氣的主要消費對象是餐飲建築。餐飲建築的能耗由餐飲公司運營管理，能耗管理係統僅(jin) 統計每月總能耗數據。會(hui) 所用電設備主要包括照明、分體(ti) 式中央空調係統分布如表4所示。

綜上，商場共有18台中央空調主機，均采用2管製一次泵設計，安裝了施耐德的樓宇自動化係統，監控計算機安放在監控機房內(nei) 。

1.2係統實施

按照能耗分類分項的原則，采用二級計量方案實現對商場能耗的監測。一級按照建築分區劃分，二級按照建築樓層或者功能區(針對商場建築)劃分。信息中心設置在5#樓工程部所在辦公室。

1.2.1存在問題

係統服務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(ge) 三相智能電表數據采集點均采集電壓、電流、峰穀平電量5個(ge) 數據。數據采集量大，準確性要求高，嚴(yan) 峻考驗數據采集器、能耗係統的采集能力和數據處理能力。采集點分散，傳(chuan) 輸距離遠，信號衰減嚴(yan) 重。智能水表分散分布，數據采集布線成本較高。施耐德樓宇自動化係統(WorkplacePro)提供末端溫度、啟停時間等數據，數據共享需要解決(jue) 數據接口與(yu) 數據傳(chuan) 輸問題。

1.2.2解決(jue) 方案

選用B/S架構雲(yun) 能耗管理係統，係統服務器由專(zhuan) 業(ye) 隊伍管理，穩定、安全、有保障。現場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商場TCP/IP網絡上傳(chuan) 到雲(yun) 服務器。係統采用工業(ye) 級數據采集通訊管理機，具有4個(ge) ＲS232/485端口和2個(ge) 以太網口(選擇配置GPＲS模塊)。每個(ge) 端口對應一條485總線，限製總線負載小於(yu) 32台，確保通信質量。該通訊管理機同時具備數據采集、存儲(chu) 和轉發功能，支持離線存儲(chu) 和斷點續傳(chuan) (配備2GSD存儲(chu) 卡)。通訊管理機采用多種技術來保證現場設備數據安全，包括限製數據訪問IP地址，設置測點的讀寫(xie) 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(wei) 一組，各分組的總線傳(chuan) 輸距離小於(yu) 1200m，同時滿足總線負載設備台數小於(yu) 32部分建如7#停車場與(yu) 商場一路之隔，相距較遠且布線困難。經現場試驗，無線信號(射頻)傳(chuan) 輸方式穿牆較多，且停車場牆體(ti) 為(wei) 信號阻隔較強的磚混結構，射頻信號衰減嚴(yan) 重，數據基本無法傳(chuan) 出停車場，通信質量不合格。通過多次現場測試，*終選擇GPＲS信號傳(chuan) 輸方案實現停車場能耗數據上傳(chuan) 。7#單獨配備通訊管理機，將GPＲS數據直接上傳(chuan) 雲(yun) 服務器。智能水表選用無線遠傳(chuan) 智能水表，支持ModbusＲTU標準協議。智能水表與(yu) 通訊管理機中間加設采集集中器，集中器采用無線透明傳(chuan) 輸技術，擴展水表數據的傳(chuan) 輸距離。能耗管理統需要采集商場室內(nei) 外溫度和中央空調的啟停數據，數據源來自樓宇BA係統。經工程師多次現場勘察，通過施耐德工程師確認，可利用現有UNC交換機網口，使用BA係統的配置工具，開啟BACnet功能，選取室內(nei) 外溫度和啟停信號數據並開放給能耗管理係統。通訊管理機通過網線連接到UNC交換機，並將采集到的數據轉發給雲(yun) 能耗管理係統。

2雲(yun) 能耗管理係統功能

能耗概覽主要麵向高層管理者，提供商場能耗總覽，單位建築麵積能耗、碳排放、能耗排名、能源成本及構成等信息。顯示分類分項能耗實時或周、月、年變化趨勢。
數據分析包含分項分析、分區分析、示數查詢、能耗排名。管理人員根據時間、分項、分區等條件選擇性查詢商場能耗。示數查詢功能為(wei) 用戶提供了所有智能電表電壓、電流、峰穀平電量曆史數據的查詢功能，顯示曆史變化曲線，時間範圍由秒到小時，用戶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及時間條件查看異常曆史記錄。
單位信息展示項目單位及其下各個(ge) 建築的基本信息。包括基本信息欄、附加項信息欄、備注項信息欄。該商場包含多個(ge) 建築，可以通過下拉框進行篩選。BA係經數據共享方案如圖1所示。

報表管理為(wei) 管理者查看商場的用電情況報表提供了便利，分為(wei) 抄表記錄、支路用電、綜合統計、項目報告、用能計時等5個(ge) 部分，選擇相關(guan) 條件後，點擊“預覽"按鈕可以展示報表，點擊“導出"按鈕，報表會(hui) 導出為(wei) excel格式，方麵用戶再次編輯和打印。

計時功能是在能耗管理係統功能基礎上，結合節能公司工程應用經驗而二次研發設計的功能，無額外硬件投入。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(ge) 重要參數，分別是照明負荷和照明時間。照明負荷可以根據現場統計的燈具數量、功率計算，而照明時間則通常是采用雙方商定的方法確定，容易引起爭(zheng) 議，且無法隨天氣、季節、客流量(商場)等因素變化而變化，與(yu) 實際照明時間存在偏差。

計時功能分中央空調係統運行時間是利用BA係統的啟停數據統計空調係統運行時間。照明計時功能是根據有功電能遞增斜率判斷回路照明的開關(guan) 狀態並統計照明燈具開啟時間。如果智能電表僅(jin) 測量單一回路，如以下室外燈箱照明回路，僅(jin) 需判斷遞增斜率大於(yu) 0即可;如果測量多個(ge) 回路，需要首先了解每日回路開關(guan) 組合規律及大致開關(guan) 時間點，結合回路照明負荷或者曆史有功電能變化曲線，確定各開關(guan) 組合依次開啟時功電能的遞增斜率，確定合理閥值作為(wei) 回路開啟判斷的依據。如果智能電表為(wei) 單相表，可以直接通過電流的變化來判斷照明回路的開關(guan) 狀態。室外燈箱有功電能變化曲線如圖2所示。用能計時結果範例如圖5所示。

6）個(ge) 人設定用於(yu) 配置用戶的個(ge) 人設定。用戶可以在此頁麵中修改自己的基本信息。

3Acrel-EIOT能源物聯網雲(yun) 平台

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯網開放平台是一套基於(yu) 物聯網數據中台，建立統一的上下行數據標準，為(wei) 互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平台。用戶僅(jin) 需購買(mai) 安科瑞物聯網傳(chuan) 感器，選配網關(guan) ，自行安裝後掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(ye) 數據服務。

該平台提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、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，並支持多平台、多語言、多終端數據訪問。

（2）應用場所

本平台適用於(yu) 公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管係統集成商、小型物業(ye) 、智慧城市、變配電站、建築樓宇、通信基站、工業(ye) 能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平台結構

（4）平台功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方麵實現供配電監控係統的遙測'、遙信、遙控控製，對係統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方麵，可以顯示或查詢供配電室內(nei) 各設備運行（包括曆史和實時參數，並根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，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化、信息化技術，實現從(cong) 能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產(chan) 以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與(yu) 分析技術，進行離線生產(chan) 分析與(yu) 管理，實現全廠能源係統的統一調度，優(you) 化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體(ti) 能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看係統日誌等功能；

2）係統配置：對建築、通訊管理機、儀(yi) 表及默認參數進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、衝(chong) 正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

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

預付費看板

◆充電樁管理

通過物聯網技術，對接入係統的充電樁站點和各個(ge) 充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一係列故障進行預警。雲(yun) 平台包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監控、運營分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室內(nei) 照明、城市路燈等照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測，也可以實現定時開關(guan) 策略配置及後台遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，並達到一定節能減掛的效果。

監控頁麵

◆安全用電

安全用電采用第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患於(yu) 未然"的目的。

◆智慧消防

通過雲(yun) 平台進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。原先針對“九小場所"和危化品生產(chan) 企業(ye) 無法有效監控的空白，適應於(yu) 所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“係統化"、用電管理“精細化"的實際需求。

（5）係統硬件配置

分類	產(chan) 品型號	外觀	產(chan) 品功能
無線測溫	ARTM-Pn		可監測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個(ge) 無線溫度傳(chuan) 感器溫度
無線測溫	ATC600	$C:\Users\wangshihui\Desktop\智能配電產(chan) 品圖品2019.12.13\ARTM\ATC\ATC600\7E7A9790.jpg7E7A9790$	ATC600有2種工作模式：終端(-C)、中繼(-Z)，可根據項目布局選擇配置。可接收240個(ge) 無線溫度傳(chuan) 感器溫度
光伏監控	AGF		光伏電池串開路報警，可以配合組串電壓進行綜合判斷；帶3路開關(guan) 量狀態監測，用於(yu) 采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態；一次電流采用穿孔方式接入，安裝方便，安全性高；測量元件采用霍爾傳(chuan) 感器，隔離測量大電流20A；電壓測量功能可測量母線電壓高DC1500V
18luck新客户端	AEM96		三相電力參數測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、複費率、*大需量、曆史電能統計、開關(guan) 量事件記錄、曆史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關(guan) 量、報警輸出
18luck新客户端	APM係列		全電量測量，四象限電能，複費率電能，儀(yi) 表內(nei) 部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈衝(chong) 輸出、秒脈衝(chong) 等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及*大需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月極值和上月極值(包含時間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級。
預付費	DDSY		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個(ge) 時區、2個(ge) 時段表、14個(ge) 日時段、4個(ge) 費率*大需量及發生時間，實時需量，曆史凍結數據購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈衝(chong) 輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。
預付費	DTSY		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個(ge) 時區、2個(ge) 時段表、14個(ge) 日時段、4個(ge) 費率*大需量及發生時間，實時需量，曆史凍結數據購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈衝(chong) 輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。
智能抄表	ADL200		單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。總電能計量（反向計入正向），3個(ge) 月曆史電能數據凍結存儲(chu) ；8位段式LCD顯示；有功電能脈衝(chong) 輸出；有功電能精度1級，無功電能2級。
	ADL400		三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。（正、反向）有功、無功電能計量；A、B、C分相正向有功電能計量；2-31次諧波電壓電流；12位段式LCD顯示、背光顯示，電能精度0.5s級。
	ADW210		4路三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；*大需量及上十二月曆史需量記錄；事件記錄、複費率、四象限電能及曆史電能記錄；支持12路開關(guan) 量輸入4路開關(guan) 量輸出；支持12路測溫4路剩餘(yu) 電流測量；有功電能精度1級。
	ADW300		三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；*大需量及上十二月曆史需量記錄；事件記錄、複費率、四象限電能及曆史電能記錄；支持4路開關(guan) 量輸入、2路開關(guan) 量輸出；支持4路測溫；支持1路剩餘(yu) 電流測量；支持本地顯示及按鍵設置；有功電能精度1級。通訊方式：支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊；WIFI通訊
直流電能表	DJSF1352		1.精度：1級或0.5級，帶±12V電壓輸出用於(yu) 霍爾傳(chuan) 感器供電 2.測量：電壓、電流、功率、正反向電能，支持雙路計量。
電氣安全	ARCM300-Z		三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ），視在電能、四象限電能計量，單回路剩餘(yu) 電流監測，4路溫度監測，2路繼電器輸出，2 路開關(guan) 量輸入，支持斷電報警上傳(chuan)
電氣安全	AAFD-DU		監測故障電弧、漏電、溫度兩(liang) 路無源幹接點（開關(guan) 量）輸入兩(liang) 路無源常開觸點（開關(guan) 量）輸出
充電樁	ACX係列		充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電，
充電樁	AEV_AC007		額定功率7kW,單相三線製，防護等級IP65,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。通訊方式：4G、藍牙、Wifi
智慧照明	ASL200		遙控輸出兩(liang) 路無源幹接點（開關(guan) 量）輸入兩(liang) 路無源常開觸點（開關(guan) 量）輸出

4結束語

該項目將雲(yun) 概念導入能耗管理係統，結合上海市的能耗管理係統工程規範，根據現場調研結果，充分利用商場已有條件，設計係統實施方案，完成能耗管理平台的建設與(yu) 運行。根據前期運行結果，創新性地研發出係統的空調設備和照明設備的計時功能，一方麵完善了係統功能，另一方麵便利了節能改造工程的效果評估。目前，商場雲(yun) 能耗管理係統已通過驗收並正常運行。

安科瑞侯文莉

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