تحليل وإدخال نظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة

الملخص: في هذه الورقة، سيتم تحليل التصنيف المحدد وأجهزة استهلاك الطاقة المفصلة للمعدات المثبتة في نظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة بالتفصيل، وسيتم تحليل معلومات البيانات المكتشفة بواسطة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة ديناميكيًا تم تحليلها بمساعدة GPRS / Wi Fi وتقنيات النقل اللاسلكي الأخرى، وذلك لتقديم مساهمة عملية في قضية الحفاظ على الطاقة وتقليل الاستهلاك في الصين، ومراقبة استهلاك الطاقة في المباني العامة الكبيرة، وتحسينها والتحكم فيها بشكل فعال إذا كان المفرط تم العثور على استهلاك الطاقة.

الكلمات المفتاحية: نظام المراقبة؛ جهاز استهلاك الطاقة نظام التحكم

0.الخلفية

اقترحت وزارة البناء الصينية أنه من خلال التحليل الإحصائي للبيانات الضخمة، بحلول نهاية عام 2020، تجاوز إجمالي مساحة البناء في البلاد 40 مليار متر مربع، وسيصل استهلاك الطاقة في البناء إلى 1.09 مليار طن من الفحم القياسي. وتمثل الطاقة التي تستهلكها المباني بشكل مباشر في عملية البناء والاستخدام حوالي 30% من إجمالي استهلاك الطاقة في المجتمع بأكمله. في الوقت الحاضر، هناك بعض المشاكل في القياس والنقل والإشراف على توفير الطاقة لاستهلاك الطاقة في المباني العامة الكبيرة في الصين. ستؤدي إدارة استهلاك الطاقة على نطاق واسع إلى إهدار الكثير من استهلاك الطاقة إلى حد ما. أصبحت مراقبة استهلاك الطاقة وإدارة توفير الطاقة في المباني العامة الكبيرة محور اهتمام الحفاظ على الطاقة وخفض الاستهلاك في الصين. على الرغم من أن الصين قامت بالإشراف على المعلوماتية، إلا أن هناك العديد من مشاكل الإخفاء في عملية الإبلاغ عن البيانات، مما يزيد بشكل مباشر من صعوبة إحصاءات بيانات استهلاك الطاقة بسبب انخفاض درجة أتمتة جمع البيانات وانخفاض درجة المعلوماتية الإدارية. من أجل تحقيق جمع دقيق لبيانات استهلاك الطاقة والتحكم الديناميكي الفعال في استهلاك الطاقة، ستقوم هذه الورقة بتحليل نظام مراقبة استهلاك الطاقة في المباني العامة الكبيرة بالتفصيل.

1. تطوير نظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة في الداخل والخارج

بالنظر إلى الخارج، كانت تكنولوجيا البناء الذكي الأجنبية ناضجة نسبيًا، كما أن المستوى الذكي والتلقائي لبيانات استهلاك الطاقة ومراقبة المعلومات مرتفع نسبيًا أيضًا. بالنسبة للبلدان المتقدمة، وخاصة بالنسبة للمباني العامة الكبيرة، يتم إيلاء اهتمام كبير لمراقبة استهلاك الطاقة، ويتم تحسين معدات مراقبة استهلاك الطاقة الذكية باستمرار، ويعمل النظام الهندسي بشكل مستقر. بالنسبة للصين، على الرغم من تطبيق تكنولوجيا البناء الذكي، إلا أنها تفتقر إلى نظام تكامل البناء الذكي المنهجي، ولم يتم تشكيل المفاهيم والأفكار ذات الصلة، ولا تزال هناك فجوة كبيرة مع الدول الأجنبية. أثناء تشغيل العديد من أنظمة البناء الذكية في الصين، سيؤدي الافتقار إلى آلية التشغيل الشاملة للأنظمة ذات الصلة إلى مشكلة مضاعفة النتيجة بنصف الجهد، مما يؤدي إلى إهدار الاستثمار. من الصعب الوصول إلى الوقت الحقيقي والموثوقية والاستقرار لنظام مراقبة المباني الذكي إلى المستوى القياسي العالمي. في الوقت الحاضر، طورت العديد من شركات تكنولوجيا المعلومات الأجنبية منتجات منهجية مطابقة لنظام مراقبة استهلاك الطاقة في المباني العامة الكبيرة. قامت شركة American Honeywell وAmerican Johnson Controls وGerman Siemens وغيرها من الشركات بنشاط بالبحث والتطوير لمنتجات نظام مراقبة استهلاك الطاقة، وذلك لتعزيز تشغيل نظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الوطنية الكبيرة لتكون أكثر استقرارًا وكفاءة. على الرغم من وجود عيوب في تطوير المباني الذكية في الصين، إلا أنها تتطور بنشاط في ظل الجهود المشتركة للدولة والشركات. يُظهر نظام Shanghai Yuanshang لقياس وإدارة استهلاك الطاقة في الصين ونظام إدارة الطاقة في المباني Advantech BEMS قيمتهما الفريدة ويستخدمان على نطاق واسع في مراقبة استهلاك الطاقة في المباني العامة الكبيرة في الصين.

2 جمع بيانات مراقبة استهلاك الطاقة في المباني العامة الكبيرة

2.1 جمع بيانات مراقبة استهلاك الطاقة

يعد نظام البيانات الداخلية لاستهلاك الطاقة في المباني العامة الكبيرة معقدًا، وهناك العديد من الوحدات المستهلكة للطاقة. من أجل القيام بعمل جيد في إطار نظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة، من الضروري التحكم في محتوى بيانات مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة. وفقًا للمتطلبات الواردة في المحتويات المحددة لمباني مكاتب أجهزة الدولة والمباني العامة الكبيرة الصادرة عن الصين، يظهر الشكل 1 محتوى مراقبة معلومات بيانات استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة.

الشكل 1: محتوى جمع بيانات رصد استهلاك الطاقة

2.2 معالجة بيانات مراقبة استهلاك الطاقة

في عملية مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة، يمكن اكتشاف معلومات بيانات استهلاك الطاقة بمساعدة أجهزة الفحص والقياس العامة، ويمكن مراقبة البيانات المختلفة على أساس توضيح قيم الذروة والوادي لقياس استهلاك الطاقة الأجهزة. التحقق من الطاقة في متر واط ساعة. من أجل التأكد من فعالية جمع البيانات والمعلومات، يمكن القيام بجمع البيانات والمعلومات مرتين على التوالي، ويمكن التحكم في أخطاء جمع البيانات والمعلومات للتأكد من أن الطاقة أقل من ضعف طاقة الذروة المعدات المستهلكة للطاقة على الطريق. على أساس ضمان دقة جمع معلومات البيانات، من الضروري أيضًا إجراء حساب بيانات استهلاك الطاقة للبنود الفرعية، وإجراء الكشف بمساعدة أجهزة القياس، والتأكد من مستوى القياس والكشف بالاشتراك مع طريقة الحساب مؤشرات استهلاك الطاقة المختلفة.

3إطار البناء لنظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة

3.1 إطار النظام

تم تصميم نظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة واسعة النطاق التي تمت دراستها في هذه الورقة بما يتوافق بشكل وثيق مع متطلبات "نظام مراقبة استهلاك الطاقة لمباني مكاتب أجهزة الدولة والمباني العامة واسعة النطاق - دليل إرشادات تطوير البرمجيات"، والذي يلبي بشكل فعال معايير التصميم المحددة في بلدنا. يظهر الشكل 2 وضع البناء الإطاري لنظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة. والغرض الرئيسي منه هو الحصول على معلومات البيانات الأمامية للمجمع. بالنسبة لموارد المعلومات وطبقة البيانات، يتمثل الهدف في الحصول على معلومات بيانات استهلاك الطاقة المباشرة ونقلها في المباني العامة الكبيرة، وتصنيف معلومات بيانات استهلاك الطاقة المجمعة. بالنسبة لطبقة التطبيق، فهي تغطي أربعة مستويات: إدارة البيانات والمعلومات، والتحليل والعرض، وخدمة المعلومات، وإدارة الخلفية. وتغطي العديد من الكلمات في مستويات مختلفة. يتم استخدام وظيفة طبقة التطبيق في مراقبة استهلاك الطاقة في المباني العامة الكبيرة لمعالجة معلومات بيانات استهلاك الطاقة وعرضها ومراقبة معلومات البيانات. في طبقة التطبيق، يمكن اعتبار كل وظيفة بمثابة وحدة نظام مستقلة. عند تصميم وحدة طبقة التطبيق، يجب أن تكون كل وحدة معالجة مستقلة نسبيًا لتقليل التداخل المتبادل بين كل وحدة وتمهيد الطريق لمعالجة معلومات بيانات استهلاك الطاقة اللاحقة. بالنسبة لطبقة الأداء، فهي عبارة عن تحليل معلومات بيانات استهلاك الطاقة للمباني العامة واسعة النطاق للأدوار المختلفة في المجتمع بالإضافة إلى احتياجاتها الفعلية.

الشكل 2: إطار البناء لنظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة

3.2 بنية البرمجيات

يتم التحكم في مراقبة استهلاك الطاقة في المباني العامة الكبيرة وإدارتها بشكل عام بمساعدة تطبيق برمجي. يغطي برنامج نظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة المذكورة في هذه الورقة محطة المراقبة وقاعدة البيانات ونظام إدارة البيانات ونظام الحصول على البيانات وجدار الحماية وشبكة الاتصالات والمكثف ومحطة الحصول على معلومات بيانات البناء. سيتم نقل معلومات بيانات استهلاك الطاقة التي يجمعها نظام البناء الذكي إلى مركز البيانات للمعالجة المركزية لمعلومات بيانات استهلاك الطاقة وحالة التشغيل مثل عداد الطاقة الكهربائية وعداد المياه وعداد التبريد وعداد الغاز في المبنى. سيقوم المكثف بتحويل معلومات البيانات إلى حزم بروتوكول TCP / IP. بموجب إجراء جدار الحماية، ستعمل شبكة الاتصالات على تعزيز تشغيل وحدة معالجة معلومات البيانات وإرسال معلومات بيانات استهلاك الطاقة ذات الصلة إلى قاعدة البيانات. يقوم نظام الحصول على البيانات بإدارة بروتوكول الاتصال الطرفي للمبنى في المكثف والتحقق من الأخطاء في اتصال البيانات بانتظام. إجراء معالجة البيانات ذات الصلة للعديد من المحتويات مثل فقدان البيانات والعمل غير الطبيعي، والحصول بشكل فعال على معلومات البيانات ذات الصلة في قاعدة البيانات، ومراقبة استهلاك الطاقة في المبنى وتقييمه وتحليله وتخزينه وعرضه ديناميكيًا جنبًا إلى جنب مع مجموعة مؤشرات مراقبة استهلاك الطاقة من قبل النظام. ستحصل محطة المراقبة عمومًا على البيانات ذات الصلة من قاعدة البيانات وتحصل على نتائج التقييم للتحليل والمراقبة الشاملين. ستقوم محطة المراقبة بتحليل تعليمات التحكم بالاشتراك مع قاعدة البيانات ونظام الحصول على البيانات وشبكة الاتصالات وجدار الحماية والمكثف وما إلى ذلك، وذلك للتحكم في حالة معلومات البيانات لمحطة الحصول على المبنى.

4التقنيات الرئيسية لنظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة.

4.1 تقنيات الوصول إلى المحطة الطرفية المتعددة لاستهلاك الطاقة

في نظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة، إحدى التقنيات الرئيسية هي مجموعة متنوعة من تكنولوجيا الوصول إلى محطة اكتساب استهلاك الطاقة، وذلك لدمج وجمع مجموعة متنوعة من استهلاك الطاقة في المباني العامة. توجد تقنيات وصول مختلفة لمحطات اكتساب استهلاك الطاقة المتعددة في ماركات مختلفة من أنظمة مراقبة استهلاك الطاقة. تعد كيفية توصيل محطات الحصول على استهلاك الطاقة المتعددة بمكثف واحد أمرًا مهمًا للغاية. نظرًا لوجود بروتوكولات خاصة لأنظمة مراقبة استهلاك الطاقة المختلفة، عند اختيار نظام مراقبة استهلاك الطاقة للمباني العامة الكبيرة، يجب علينا تحليل أنظمة العلامات التجارية المختلفة، وتوضيح البروتوكولات الخاصة وجمع استهلاك الطاقة وأنماط الاتصال لكل علامة تجارية، والتأكد من ذلك. أن نظام مراقبة استهلاك الطاقة الذي طورته علامات تجارية مختلفة يمكنه تلبية احتياجات الاستخدام الفعلية للمباني العامة الكبيرة، والتأكد من إمكانية توصيل نظام البرنامج بسلاسة بمحطات الحصول على استهلاك الطاقة المختلفة.

4.2 تكنولوجيا تطوير برمجيات النظام

في التطبيق الفعلي لنظام مراقبة استهلاك الطاقة في المباني العامة على نطاق واسع، من الضروري تقديم تكنولوجيا تطوير منصة البرمجيات هذه جنبًا إلى جنب مع الإطار العام وخصائص طبقات الوحدة للنظام. بمساعدة Java وjavascrip ولغات البرمجة الأخرى لتصميم ترميز البرامج، يتم توصيل مستودع البيانات بتقنية التخزين السحابي لضمان الأمان والسعة الهائلة لتخزين معلومات بيانات استهلاك الطاقة. أثناء نقل معلومات البيانات واتصالاتها، يجب تحديد معيار اتصالات بيانات RS485 مستقر لضمان التشغيل عالي الجودة لمعلومات البيانات المخزنة.

5 مقدمة لنظام مراقبة استهلاك الطاقة ankerui

نظام مراقبة استهلاك الطاقة Acrel-5000 عبر الإنترنت هو نظام لإدارة وتحليل الطاقة من جانب المستخدم. واستنادا إلى نظام إدارة الطاقة الكهربائية، فإنه يضيف جمع وتحليل مركزي لقدرات المياه والغاز والفحم والنفط والحرارة (التبريد). من خلال تقسيم وحساب كل استهلاك الطاقة من جانب المستخدم، فإنه يوضح استخدام واستهلاك الطاقة المختلفة للمديرين أو صناع القرار من خلال البيانات والرسوم البيانية البديهية، ومن الملائم اكتشاف نقاط استهلاك الطاقة العالية أو عادات استهلاك الطاقة غير المعقولة، توفير الطاقة بشكل فعال، وتوفير دعم دقيق للبيانات لمزيد من التحول الموفر للطاقة للمستخدمين أو ترقية المعدات. يمكن للمستخدمين تنفيذ تدقيق الطاقة وفقًا للوائح الوطنية ذات الصلة، وتحليل الوضع الحالي، والعثور على المشكلات، والاستفادة من إمكانات توفير الطاقة، وطرح تدابير عملية لتوفير الطاقة، وتقديم تقارير تدقيق الطاقة إلى الإدارة الإدارية للحفاظ على الطاقة للحكومة الشعبية. على مستوى المحافظة أو أعلى منه.

5.1 هيكل المنصة

يستخدم نظام مراقبة استهلاك الطاقة عبر الإنترنت Acrel-5000 أجهزة الكمبيوتر ومعدات الاتصالات ووحدات القياس والتحكم كأدوات أساسية، ويعتمد واحدًا أو أكثر من أوضاع الشبكات المدمجة لناقل المجال أو شبكة الألياف الضوئية الحلقية أو الاتصالات اللاسلكية وفقًا للحالة الفعلية للموقع، مما يوفر منصة أساسية للحصول على البيانات في الوقت الفعلي، والإدارة عن بعد والتحكم في المباني العامة الكبيرة، ويمكنها تشكيل أي نظام مراقبة معقد مزود بمعدات الكشف. إنه مفتوح ومتصل بالشبكة وموحد وقابل للتكوين، ويعتمد هيكلًا متكاملًا ذكيًا هرميًا وهرميًا وموزعًا موجهًا للكائنات. إنشاء التسلسل الهرمي التالي:

الشكل 3: هيكل المنصة

5.2 وظائف المنصة

(1) يمكن للنظام حساب استهلاك الطاقة لكل فئة من فئات المباني - الكهرباء والمياه والغاز والتدفئة المركزية والتبريد المركزي واستهلاك الطاقة الأخرى وفقًا لسنة الخدمة، وتحويلها تلقائيًا إلى استهلاك الفحم القياسي المقابل، بحيث لتعكس استهلاك الطاقة والاستهلاك الشامل للطاقة لكل تصنيف للمباني في العام الحالي. يعرض النظام نسبة استهلاك الطاقة لعناصر الطاقة الفرعية الأربعة الرئيسية للمبنى على شكل مخطط دائري. يُظهر النظام اتجاه الاستهلاك لمختلف استهلاك الطاقة من خلال المنحنيات والرسوم البيانية، وهو أمر مناسب للمالك لفهم استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي وبشكل حدسي.

(2) يمكن للنظام الاستعلام عن استهلاك الطاقة حسب اسم فرع استهلاك الطاقة المصنف، وعرض ذروة استهلاك الطاقة لليوم الحالي والشهر الحالي. ويبين مقارنة استهلاك الطاقة لليوم الحالي والشهر الحالي والعام الحالي ونفس الفترة من الأمس ونفس الفترة من الشهر الماضي ونفس الفترة من العام الماضي. يتم عرض استهلاك الطاقة خلال الـ 48 ساعة الماضية و31 يومًا و12 شهرًا و3 سنوات الماضية في الشريط. تُظهر الزاوية اليمنى العليا منحنى الـ 15 دقيقة الماضية (يُظهر عداد الكهرباء منحنى الطاقة ويظهر عداد التدفق منحنى معدل التدفق).

(3) يقوم النظام باختيار وتحديد نقاط قياس استهلاك الطاقة وفقًا لتوزيع استهلاك الطاقة في المبنى، بحيث يمكن لنظام مراقبة استهلاك الطاقة تغطية المبنى بأكمله. يمكن لمستخدم النظام الوصول إلى التقرير الإحصائي لاستهلاك الطاقة لكل عقدة استهلاك للطاقة في المبنى من خلال الواجهة ذات الصلة لتقليل "التشغيل والانبعاث والتقطير والتسرب" وخطأ قياس استهلاك الطاقة.

(4) وفقًا للمبادئ التوجيهية لجمع بيانات استهلاك الطاقة للبنود الفرعية للمباني السكنية، يقوم النظام بتقسيم استهلاك الطاقة للمباني إلى مقابس الإضاءة ومكيفات الهواء والطاقة والطاقة الخاصة، واختيار وتعيين أجهزة القياس، وتقسيم وإجراء الإحصائيات وفقًا لذلك إلى مناطق استهلاك الطاقة أو المجالات الوظيفية، ويعرض استهلاك الطاقة للمنطقة في شكل بيانات ومخططات شريطية للمقارنة.

(5) يمكن للنظام تحديد موقع المعدات أو المناطق ذات الاستهلاك الكبير للطاقة بدقة، وذلك لتسهيل الإدارة لصياغة نظام تقييم أداء توفير الطاقة وتعزيز التنفيذ الفعال للحفاظ على الطاقة وتقليل الاستهلاك. إنشاء ملفات سجل التشغيل للمعدات الرئيسية المستهلكة للطاقة، وتتبع وتسجيل تحليل كفاءة الطاقة ونتائج التقييم أثناء تشغيل المعدات لفترة طويلة، وتوفير الأساس لتشغيل المعدات وصيانتها بالاشتراك مع سجلات صيانة المعدات.

(6) يوفر النظام وظيفة إدارة السلطة الهرمية ويوفر واجهة مفتوحة لصيانة المعلومات للمستخدمين ذوي السلطة. يمكن للمستخدمين إضافة وحذف وتعديل والاستعلام عن معلومات المباني ونقاط القياس ضمن نطاق مراقبة النظام. تتضمن معلومات البناء نوع المبنى، وعمر البناء، ومساحة البناء، وعدد موظفي المبنى، وما إلى ذلك. يوفر النظام أيضًا وظيفة الإدخال اليدوي لمعلومات القياس التي لا يمكن جمعها تلقائيًا، حتى يتمكن المستخدمون من التحكم في استهلاك الطاقة الإجمالي للمباني.

5.3 تحميل البيانات

وفقًا لمتطلبات مواصفات بروتوكول واجهة النظام الأساسي المحددة في المواصفات الفنية لنظام المراقبة عبر الإنترنت لاستهلاك الطاقة لمستخدمي الطاقة الرئيسيين، سيقوم نظام المراقبة عبر الإنترنت لاستهلاك الطاقة في ankerui بتحميل المعلومات الأساسية وأداة القياس المعلومات وبيانات استهلاك الطاقة وبيانات كفاءة الطاقة للمؤسسات المستهلكة للطاقة إلى المنصة الإقليمية أو الوطنية، وسيتم تشفير البيانات التي تم تحميلها ونقلها عبر بروتوكول HTTPS. إذا فشل إرسال البيانات أو انتهت المهلة (فشل الشبكة)، فسيتم إعادة إرسال البيانات حتى يتم تلقي رسالة ملاحظات ناجحة.

5.4 اختيار عدادات الطاقة

6 الاستنتاج

باختصار، يتمتع نظام مراقبة استهلاك الطاقة في المباني العامة الكبيرة بمزايا معينة، ويمكنه تلبية احتياجات التنمية الاجتماعية الحالية لتوفير الطاقة الخضراء أثناء عملية التشغيل. لذلك، بالاشتراك مع احتياجات التطوير الحالية لصناعة البناء في الصين، ينبغي لنا أن نبتكر بنشاط نظام مراقبة استهلاك الطاقة والمعدات ذات الصلة للمباني العامة الكبيرة، وتحسين المرافق الداعمة ذات الصلة لنظام مراقبة استهلاك الطاقة، وتحليل استهلاك الطاقة ديناميكيًا وفي الوقت المناسب. المباني العامة الكبيرة، والعثور في الوقت المناسب على المشاكل الناجمة عن الاستهلاك المفرط للطاقة، وإجراء تحسينات مستهدفة، والتنفيذ الحقيقي لاحتياجات التنمية للحفاظ على الطاقة وخفض الاستهلاك في الصين والعالم.