تحلیل و معرفی سیستم پایش مصرف انرژی برای ساختمان های عمومی بزرگ

چکیده: در این مقاله، طبقه‌بندی خاص و دستگاه‌های مصرف انرژی ویژه تجهیزات نصب‌شده در سیستم نظارت بر مصرف انرژی ساختمان‌های عمومی بزرگ به تفصیل مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد و اطلاعات داده‌های شناسایی‌شده توسط مصرف انرژی ساختمان‌های عمومی بزرگ به‌صورت پویا با کمک GPRS/WiFi و سایر فناوری‌های انتقال بی‌سیم تحلیل می‌شوند، تا سهمی عملی در کاهش مصرف انرژی، نظارت بر مصرف انرژی، کاهش مصرف انرژی و کاهش مصرف انرژی در چین داشته باشند. بهینه سازی و کنترل موثر در صورت مشاهده مصرف بیش از حد انرژی.

کلیدواژه: سیستم نظارت دستگاه مصرف انرژی؛ سیستم کنترل

0. پس زمینه

وزارت ساخت و ساز چین پیشنهاد کرده است که از طریق تجزیه و تحلیل آماری داده های بزرگ، تا پایان سال 2020، کل مساحت ساخت و ساز کشور از 40 میلیارد متر مربع فراتر رفته و مصرف انرژی ساختمان به 1.09 میلیارد تن زغال سنگ استاندارد برسد. انرژی مصرفی مستقیم ساختمان ها در فرآیند ساخت و ساز و استفاده، حدود 30 درصد از کل انرژی مصرفی کل جامعه را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر، برخی مشکلات در اندازه گیری، انتقال و نظارت بر صرفه جویی در مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ در چین وجود دارد. مدیریت مصرف گسترده انرژی تا حدودی باعث اتلاف مصرف انرژی زیادی خواهد شد. نظارت بر مصرف انرژی و مدیریت صرفه‌جویی در مصرف انرژی ساختمان‌های عمومی بزرگ به تمرکز صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش مصرف در چین تبدیل شده است. اگرچه چین نظارت بر اطلاعات را انجام داده است، اما مشکلات پنهانی زیادی در روند گزارش دهی داده ها وجود دارد، که به طور مستقیم به دلیل درجه پایین اتوماسیون جمع آوری داده ها و درجه پایین اطلاعات مدیریت، دشواری آمار داده های مصرف انرژی را افزایش می دهد. به منظور دستیابی به جمع‌آوری دقیق داده‌های مصرف انرژی و کنترل دینامیکی مؤثر مصرف انرژی، این مقاله سیستم نظارت بر مصرف انرژی ساختمان‌های عمومی بزرگ را به تفصیل تجزیه و تحلیل می‌کند.

1. توسعه سیستم نظارت بر مصرف انرژی برای ساختمان های عمومی بزرگ در داخل و خارج از کشور

با نگاهی به خارج از کشور، فناوری ساختمان های هوشمند خارجی نسبتاً بالغ بوده است و سطح هوشمند و خودکار داده های مصرف انرژی و نظارت بر اطلاعات نیز نسبتاً بالا است. برای کشورهای توسعه یافته، به ویژه برای ساختمان های عمومی بزرگ، توجه زیادی به نظارت بر مصرف انرژی می شود، تجهیزات نظارت بر مصرف انرژی هوشمند به طور مداوم بهبود می یابد، و سیستم مهندسی به طور پایدار عمل می کند. برای چین، اگرچه فناوری ساختمان هوشمند به کار گرفته شده است، اما فاقد سیستم یکپارچه سازی ساختمان هوشمند سیستماتیک است، مفاهیم و ایده های مرتبط شکل نگرفته است و هنوز شکاف زیادی با کشورهای خارجی وجود دارد. در حین بهره برداری از بسیاری از سیستم های هوشمند ساختمان در چین، فقدان مکانیزم عملکرد کلی سیستم های مربوطه منجر به مشکل دو برابر شدن نتیجه با نیمی از تلاش و در نتیجه هدر رفتن سرمایه خواهد شد. زمان واقعی، قابلیت اطمینان و پایداری سیستم نظارت هوشمند ساختمان دشوار است برای رسیدن به سطح استاندارد جهانی. در حال حاضر، بسیاری از شرکت های فناوری اطلاعات خارجی، محصولات سیستماتیک منطبق را برای سیستم نظارت بر مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ توسعه داده اند. هانیول آمریکایی، آمریکایی جانسون کنترل، زیمنس آلمان و سایر شرکت ها به طور فعال تحقیق و توسعه محصولات سیستم نظارت بر مصرف انرژی را انجام داده اند تا عملکرد سیستم نظارت بر مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ ملی را برای پایدارتر و کارآمدتر شدن ارتقا دهند. اگرچه نقص هایی در توسعه ساختمان های هوشمند در چین وجود دارد، اما آنها به طور فعال تحت تلاش های مشترک دولت و شرکت ها در حال توسعه هستند. سیستم اندازه گیری و مدیریت مصرف انرژی Shanghai Yuanshang چین و سیستم مدیریت انرژی ساختمان Advantech BEMS همگی ارزش منحصر به فرد خود را نشان می دهند و به طور گسترده در نظارت بر مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ در چین استفاده می شوند.

2 جمع آوری داده های نظارت بر مصرف انرژی در ساختمان های عمومی بزرگ

2.1 جمع آوری داده های نظارت بر مصرف انرژی

سیستم داده های داخلی مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ پیچیده است و واحدهای مصرف کننده انرژی زیادی وجود دارد. برای انجام کار خوب در چارچوب سیستم پایش مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ، کنترل محتوای داده های پایش مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ ضروری است. با توجه به الزامات موجود در محتوای خاص ساختمان‌های اداری ارگان دولتی و ساختمان‌های عمومی بزرگ صادر شده توسط چین، محتوای نظارتی اطلاعات مصرف انرژی ساختمان‌های عمومی بزرگ در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1 نظارت بر مصرف انرژی محتوای جمع آوری داده ها

2.2 پردازش داده های نظارت بر مصرف انرژی

در فرآیند پایش مصرف انرژی ساختمان‌های عمومی بزرگ، اطلاعات داده‌های مصرف انرژی را می‌توان با کمک دستگاه‌های بازرسی عمومی و اندازه‌گیری شناسایی کرد و بر اساس شفاف‌سازی مقادیر پیک و دره دستگاه‌های اندازه‌گیری مصرف انرژی، داده‌های مختلف را پایش کرد. برق را در وات ساعت متر بررسی کنید. برای اطمینان از اثربخشی جمع‌آوری داده‌ها و اطلاعات، جمع‌آوری داده‌ها و اطلاعات را می‌توان دو بار پشت سر هم انجام داد و خطاهای دو داده و جمع‌آوری اطلاعات را می‌توان کنترل کرد تا اطمینان حاصل شود که توان کمتر از دو برابر حداکثر توان تجهیزات مصرف‌کننده انرژی در جاده است. بر اساس اطمینان از صحت جمع‌آوری اطلاعات داده‌ها، محاسبه داده‌های مصرف انرژی زیر آیتم‌ها، تشخیص با کمک دستگاه‌های اندازه‌گیری و اطمینان از اندازه‌گیری و سطح تشخیص در ترکیب با روش محاسبه شاخص‌های مختلف مصرف انرژی ضروری است.

3 چارچوب ساخت سیستم نظارت بر مصرف انرژی برای ساختمان های عمومی بزرگ

3.1 چارچوب سیستم

سیستم پایش مصرف انرژی ساختمان‌های عمومی مقیاس بزرگ که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است، مطابق با الزامات «سیستم نظارت بر مصرف انرژی ساختمان‌های اداری ارگان دولتی و ساختمان‌های عمومی بزرگ مقیاس - راهنمای توسعه نرم‌افزار» طراحی شده است که به طور موثر استانداردهای طراحی مشخص شده در کشور ما را برآورده می‌کند. حالت ساخت چارچوب سیستم نظارت بر مصرف انرژی برای ساختمان های عمومی بزرگ در شکل 2 نشان داده شده است. هدف اصلی آن به دست آوردن اطلاعات داده های جلویی جمع کننده است. برای منابع اطلاعاتی و لایه داده، دستیابی به کسب و انتقال اطلاعات دست اول داده مصرف انرژی در ساختمان های عمومی بزرگ و طبقه بندی اطلاعات داده مصرف انرژی جمع آوری شده است. برای لایه برنامه، چهار سطح را پوشش می دهد: مدیریت داده و اطلاعات، تجزیه و تحلیل و نمایش، خدمات اطلاعات و مدیریت پس زمینه. بسیاری از کلمات در سطوح مختلف پوشش داده شده است. عملکرد لایه کاربردی در نظارت بر مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ برای پردازش اطلاعات مصرف انرژی، نمایش و نظارت بر اطلاعات داده ها استفاده می شود. در لایه برنامه، هر تابع را می توان به عنوان یک ماژول سیستم مستقل در نظر گرفت. هنگام طراحی ماژول لایه کاربرد، هر ماژول پردازش باید نسبتاً مستقل باشد تا تداخل متقابل بین هر ماژول را کاهش دهد و راه را برای پردازش اطلاعات مصرف انرژی بعدی هموار کند. برای لایه عملکرد، تجزیه و تحلیل داده های مصرف انرژی ساختمان های عمومی در مقیاس بزرگ برای نقش های مختلف در جامعه در ترکیب با نیازهای واقعی خود است.

شکل 2 چارچوب ساخت سیستم نظارت بر مصرف انرژی برای ساختمان های عمومی بزرگ

3.2 معماری نرم افزار

نظارت بر مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ به طور کلی با کمک برنامه نرم افزاری کنترل و مدیریت می شود. نرم افزار سیستم نظارت بر مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ که در این مقاله ذکر شده است، پایانه نظارت، پایگاه داده، سیستم مدیریت داده، سیستم جمع آوری داده، دیوار آتش، شبکه ارتباطی، متمرکز کننده و پایانه جمع آوری اطلاعات ساختمان را پوشش می دهد. اطلاعات مصرف انرژی جمع آوری شده توسط سیستم هوشمند ساختمان برای پردازش متمرکز اطلاعات مصرف انرژی و وضعیت عملکرد مانند کنتور انرژی الکتریکی، کنتور آب، کنتور خنک کننده و کنتور گاز در ساختمان به مرکز داده منتقل می شود. متمرکز کننده اطلاعات داده را به بسته های پروتکل TCP / IP تبدیل می کند. تحت عمل فایروال، شبکه ارتباطی عملکرد ماژول پردازش اطلاعات داده ها را ارتقا می دهد و اطلاعات مصرف انرژی مربوطه را به پایگاه داده منتقل می کند. سیستم اکتساب داده، پروتکل ارتباطی ترمینال ساختمان را در متمرکز کننده مدیریت می کند و خطاها را در ارتباطات داده به طور منظم بررسی می کند. پردازش داده های مرتبط را برای بسیاری از محتویات مانند از دست دادن داده ها و کارهای غیرعادی انجام دهید، به طور موثر اطلاعات داده های مرتبط را در پایگاه داده به دست آورید، و به صورت پویا نظارت، ارزیابی، تجزیه و تحلیل، ذخیره و نمایش مصرف انرژی در ساختمان را در ترکیب با شاخص های نظارت بر مصرف انرژی تنظیم شده توسط سیستم انجام دهید. ترمینال مانیتورینگ به طور کلی داده های مربوطه را از پایگاه داده به دست می آورد و نتایج ارزیابی را برای تجزیه و تحلیل و کنترل جامع به دست می آورد. پایانه نظارت دستورالعمل های کنترل را در ترکیب با پایگاه داده، سیستم جمع آوری داده ها، شبکه ارتباطی، دیوار آتش، متمرکز کننده و غیره تجزیه و تحلیل می کند تا وضعیت اطلاعات داده ترمینال اکتساب ساختمان را کنترل کند.

4 فن آوری های کلیدی سیستم نظارت بر مصرف انرژی برای ساختمان های عمومی بزرگ

4.1 فن آوری های دسترسی به ترمینال اکتساب مصرف انرژی چندگانه

در سیستم نظارت بر مصرف انرژی ساختمان‌های عمومی بزرگ، یکی از فن‌آوری‌های کلیدی، انواع فناوری دسترسی به ترمینال کسب مصرف انرژی است تا بتوان انواع مصرف انرژی را در ساختمان‌های عمومی ادغام و جمع‌آوری کرد. فناوری‌های دسترسی متفاوتی به پایانه‌های دریافت مصرف انرژی چندگانه در برندهای مختلف سیستم‌های نظارت بر مصرف انرژی وجود دارد. نحوه اتصال چندین ترمینال مصرف انرژی با یک متمرکز کننده بسیار مهم است. از آنجایی که پروتکل‌های خصوصی برای سیستم‌های پایش مصرف انرژی مختلف وجود دارد، هنگام انتخاب سیستم نظارت بر مصرف انرژی ساختمان‌های عمومی بزرگ، باید سیستم‌های برندهای مختلف را تجزیه و تحلیل کنیم، پروتکل‌های خصوصی و جمع‌آوری مصرف انرژی و حالت‌های اتصال هر برند را روشن کنیم و اطمینان حاصل کنیم که سیستم نظارت بر مصرف انرژی توسعه‌یافته توسط برندهای مختلف می‌تواند نیازهای استفاده واقعی ساختمان‌های عمومی بزرگ را برآورده کند.

4.2 فناوری توسعه نرم افزار سیستم

در کاربرد واقعی سیستم نظارت بر مصرف انرژی ساختمان های عمومی در مقیاس بزرگ، لازم است فناوری توسعه این پلت فرم نرم افزاری در ترکیب با چارچوب کلی و ویژگی های لایه لایه ماژول سیستم معرفی شود. با کمک جاوا، جاوا اسکریپ و سایر زبان های برنامه نویسی برای طراحی برنامه نویسی، مخزن داده با فناوری ذخیره سازی ابری متصل می شود تا امنیت و ظرفیت عظیم ذخیره سازی اطلاعات داده مصرف انرژی را تضمین کند. در طول انتقال اطلاعات و ارتباطات، یک استاندارد ارتباط داده پایدار RS485 باید انتخاب شود تا از عملکرد باکیفیت اطلاعات داده های ذخیره شده اطمینان حاصل شود.

5 مقدمه ای بر سیستم نظارت بر مصرف انرژی ankerui

سیستم نظارت آنلاین مصرف انرژی Acrel-5000 یک سیستم مدیریت و تجزیه و تحلیل انرژی در سمت کاربر است. بر اساس سیستم مدیریت انرژی الکتریکی، جمع آوری و تجزیه و تحلیل متمرکز ظرفیت آب، گاز، زغال سنگ، نفت و گرما (خنک کننده) را اضافه می کند. با تقسیم بندی و شمارش تمام مصرف انرژی در سمت کاربر، استفاده و مصرف انرژی های مختلف را با داده ها و نمودارهای بصری به مدیران یا تصمیم گیرندگان نشان می دهد، یافتن نقاط مصرف انرژی بالا یا عادات مصرف انرژی غیرمنطقی راحت است، به طور موثر در مصرف انرژی صرفه جویی می کند و پشتیبانی داده های دقیقی را برای تغییر بیشتر در صرفه جویی در مصرف انرژی یا ارتقاء تجهیزات کاربران فراهم می کند. کاربران می توانند ممیزی انرژی را مطابق با مقررات ملی مربوطه اجرا کنند، وضعیت فعلی را تجزیه و تحلیل کنند، مشکلات را بیابند، از پتانسیل صرفه جویی در انرژی بهره ببرند، اقدامات عملی صرفه جویی در انرژی را ارائه دهند و گزارش های ممیزی انرژی را به اداره اداری حفاظت از انرژی دولت مردمی در سطح شهرستان یا بالاتر از آن ارائه کنند.

5.1 ساختار پلت فرم

سیستم پایش آنلاین مصرف انرژی Acrel-5000 رایانه ها، تجهیزات ارتباطی و واحدهای اندازه گیری و کنترل را به عنوان ابزار اولیه می گیرد و یک یا چند حالت شبکه ترکیبی فیلدباس، شبکه حلقه فیبر نوری یا ارتباط بی سیم را با توجه به وضعیت واقعی سایت اتخاذ می کند، بستری اساسی برای جمع آوری داده ها در زمان واقعی، مدیریت از راه دور و کنترل تجهیزات نظارتی عمومی بزرگ را فراهم می کند. باز، شبکه ای، یکپارچه و قابل تنظیم است و ساختار یکپارچه هوشمند سلسله مراتبی، سلسله مراتبی و توزیع شده شی گرا را اتخاذ می کند. سلسله مراتب زیر را ایجاد کنید:

شکل 3 ساختار پلت فرم

5.2 توابع پلت فرم

(1) این سیستم می تواند مصرف انرژی هر طبقه بندی ساختمان ها - برق، آب، گاز، گرمایش مرکزی، سرمایش مرکزی و سایر مصرف انرژی را با توجه به سال خدمات شمارش کند و به طور خودکار آن را به مصرف استاندارد ذغال سنگ تبدیل کند تا منعکس کننده مصرف انرژی و مصرف انرژی جامع هر طبقه بندی ساختمان ها در سال جاری باشد. این سیستم نسبت مصرف انرژی چهار زیرمجموعه قدرت اصلی ساختمان را به صورت نمودار دایره ای نمایش می دهد. این سیستم روند مصرف انرژی های مختلف را با منحنی ها و نمودارها نشان می دهد که برای مالک راحت است تا مصرف انرژی را در زمان واقعی و به طور مستقیم درک کند.

(2) این سیستم می تواند مصرف انرژی را با توجه به نام شاخه مصرف انرژی طبقه بندی شده پرس و جو کند و پیک مصرف انرژی در روز جاری و ماه جاری را نمایش دهد. مقایسه مصرف انرژی در روز جاری، ماه جاری، سال جاری و دوره مشابه دیروز، مدت مشابه ماه گذشته و مدت مشابه سال گذشته را نشان می دهد. میزان مصرف انرژی در 48 ساعت، 31 روز، 12 ماه و 3 سال گذشته در یک نوار نمایش داده می شود. گوشه سمت راست بالا منحنی 15 دقیقه گذشته را نشان می دهد (کنتور برق منحنی قدرت و فلومتر منحنی دبی را نشان می دهد).

(3) سیستم نقاط اندازه گیری مصرف انرژی را با توجه به توزیع مصرف انرژی ساختمان انتخاب و تنظیم می کند، به طوری که سیستم نظارت بر مصرف انرژی می تواند کل ساختمان را پوشش دهد. کاربر سیستم می تواند از طریق رابط مربوطه به گزارش آماری مصرف انرژی هر گره مصرف انرژی ساختمان دسترسی داشته باشد تا خطای «دوران، انتشار، چکه و نشتی» و اندازه گیری مصرف انرژی را کاهش دهد.

(4) با توجه به دستورالعمل جمع آوری داده های مصرف انرژی زیر آیتم های ساختمان های مسکونی، سیستم برق مصرفی ساختمان ها را به پریزهای روشنایی، تهویه مطبوع، برق و برق ویژه تقسیم می کند، دستگاه های اندازه گیری را انتخاب و تنظیم می کند، بر اساس مناطق مصرف انرژی یا مناطق عملکردی تقسیم و آمار می کند و مصرف انرژی منطقه را در قالب بیانیه ها و نمودارهای میله ای مقایسه نمایش می دهد.

(5) این سیستم می تواند تجهیزات یا مناطق با مصرف انرژی زیاد را به طور دقیق مکان یابی کند، تا مدیریت را برای تدوین سیستم ارزیابی عملکرد صرفه جویی در انرژی و ترویج اجرای موثر صرفه جویی انرژی و کاهش مصرف تسهیل کند. ایجاد پرونده های سوابق عملیات برای تجهیزات کلیدی مصرف کننده انرژی، پیگیری و ثبت نتایج تجزیه و تحلیل و ارزیابی بهره وری انرژی در طول عملیات تجهیزات برای مدت طولانی، و ارائه مبنایی برای بهره برداری و نگهداری تجهیزات در ترکیب با سوابق تعمیر و نگهداری تجهیزات.

(6) این سیستم عملکرد مدیریت سلسله مراتبی اختیارات را فراهم می کند و رابط نگهداری اطلاعات باز را برای کاربران دارای اختیار فراهم می کند. کاربران می توانند اطلاعات ساختمان ها و نقاط اندازه گیری را در محدوده مانیتورینگ سیستم اضافه، حذف، اصلاح و پرس و جو کنند. اطلاعات ساختمان شامل نوع ساختمان، سن ساخت، مساحت ساختمان، تعداد پرسنل ساختمان و غیره است. این سیستم همچنین عملکرد ورودی دستی را برای اطلاعات اندازه گیری ارائه می دهد که به طور خودکار قابل جمع آوری نیست، به طوری که کاربران می توانند بر مصرف انرژی کلی ساختمان ها تسلط پیدا کنند.

5.3 آپلود داده ها

با توجه به الزامات مشخصات پروتکل رابط پلت فرم سیستم تعریف شده در مشخصات فنی سیستم نظارت بر خط برای مصرف انرژی کاربران کلیدی انرژی، سیستم نظارت بر خط برای مصرف انرژی آنکروی اطلاعات پایه، اطلاعات ابزار اندازه گیری، داده های مصرف انرژی و داده های بهره وری انرژی شرکت های مصرف کننده انرژی را در پروتکل استانی یا ملی پروتکل بارگذاری می کند و داده های بارگذاری شده از طریق پروتکل HTTPS رمزگذاری شده و از طریق پروتکل ملی TT ارسال می شود. اگر انتقال داده با شکست مواجه شود یا زمان آن تمام شود (شکست شبکه)، تا زمانی که پیام بازخورد موفقیت آمیز دریافت نشود، داده ها مجددا ارسال می شوند.

5.4 انتخاب کنتورهای انرژی

6 نتیجه گیری

در یک کلام، سیستم نظارت بر مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ دارای مزایای خاصی است و می تواند نیازهای فعلی توسعه صرفه جویی انرژی سبز اجتماعی را در فرآیند بهره برداری برآورده کند. بنابراین، در ترکیب با نیازهای توسعه فعلی صنعت ساخت و ساز چین، ما باید به طور فعال سیستم نظارت بر مصرف انرژی و تجهیزات مربوط به ساختمان های عمومی بزرگ را نوآوری کنیم، امکانات پشتیبانی مربوطه سیستم نظارت بر مصرف انرژی را بهبود بخشیم، به صورت پویا و به موقع مصرف انرژی ساختمان های عمومی بزرگ را تجزیه و تحلیل کنیم، مشکلات ناشی از مصرف بیش از حد انرژی را به موقع پیدا کنیم، و بهبودهای هدفمند را انجام دهیم، واقعاً نیازهای توسعه و کاهش مصرف انرژی را در چین اجرا کنیم.