Analisi e introduzione di un sistema di monitoraggio dei consumi energetici per grandi edifici pubblici

Riepilogo: in questo documento, la classificazione specifica e i dispositivi di consumo energetico dettagliati delle apparecchiature installate nel sistema di monitoraggio del consumo energetico di grandi edifici pubblici saranno analizzati in dettaglio, e le informazioni sui dati rilevate dal consumo energetico di grandi edifici pubblici saranno analizzate dinamicamente con l'ausilio di GPRS/Wi-Fi e altre tecnologie di trasmissione wireless, in modo da dare un contributo pratico alla causa del risparmio energetico e della riduzione dei consumi in Cina, monitorare il consumo energetico di grandi edifici pubblici e ottimizzare e controllare efficacemente se viene rilevato un consumo energetico eccessivo.

Parole chiave: sistema di monitoraggio; dispositivo di consumo energetico; sistema di controllo

0.Sfondo

Il Ministero dell'Edilizia cinese ha proposto che, attraverso l'analisi statistica dei big data, entro la fine del 2020 la superficie totale edificabile del Paese superi i 40 miliardi di metri quadrati e il consumo energetico degli edifici raggiunga 1,09 miliardi di tonnellate di carbone standard. L'energia consumata direttamente dagli edifici durante la costruzione e l'utilizzo rappresenta circa il 30% del consumo energetico totale dell'intera società. Attualmente, sussistono alcuni problemi nella misurazione, nella trasmissione e nella supervisione del risparmio energetico dei consumi energetici dei grandi edifici pubblici in Cina. Una gestione estensiva dei consumi energetici causerà in una certa misura un notevole spreco energetico. Il monitoraggio dei consumi energetici e la gestione del risparmio energetico dei grandi edifici pubblici sono diventati il ​​fulcro del risparmio energetico e della riduzione dei consumi in Cina. Sebbene la Cina abbia implementato la supervisione dell'informatizzazione, sussistono numerosi problemi di occultamento nel processo di reporting dei dati, che aumentano direttamente la difficoltà di statistica dei dati sui consumi energetici a causa del basso livello di automazione della raccolta dati e del basso livello di informatizzazione gestionale. Per ottenere una raccolta di dati accurati sul consumo energetico e un controllo dinamico efficace del consumo energetico, questo documento analizzerà in dettaglio il sistema di monitoraggio del consumo energetico dei grandi edifici pubblici.

1. Sviluppo di un sistema di monitoraggio dei consumi energetici per grandi edifici pubblici in patria e all'estero

Guardando all'estero, la tecnologia estera per gli edifici intelligenti è relativamente matura e anche il livello di monitoraggio intelligente e automatico dei dati e delle informazioni sui consumi energetici è relativamente elevato. Nei paesi sviluppati, in particolare per i grandi edifici pubblici, si presta grande attenzione al monitoraggio dei consumi energetici, le apparecchiature di monitoraggio intelligente dei consumi energetici vengono costantemente migliorate e il sistema ingegneristico funziona stabilmente. In Cina, sebbene la tecnologia per gli edifici intelligenti sia stata applicata, manca un sistema di integrazione sistematico, non sono stati sviluppati concetti e idee pertinenti e sussiste ancora un ampio divario con i paesi stranieri. Durante il funzionamento di molti sistemi per edifici intelligenti in Cina, la mancanza di un meccanismo operativo complessivo dei sistemi pertinenti porterà al problema di raddoppiare i risultati con la metà degli sforzi, con conseguente spreco di investimenti. Il tempo reale, l'affidabilità e la stabilità dei sistemi di monitoraggio degli edifici intelligenti sono difficili da raggiungere a livello mondiale. Attualmente, molte aziende informatiche straniere hanno sviluppato prodotti sistematici corrispondenti per il sistema di monitoraggio dei consumi energetici dei grandi edifici pubblici. American Honeywell, American Johnson Controls, German Siemens e altre aziende hanno attivamente svolto attività di ricerca e sviluppo di sistemi di monitoraggio del consumo energetico, al fine di promuovere un funzionamento più stabile ed efficiente dei sistemi di monitoraggio dei consumi energetici dei grandi edifici pubblici nazionali. Nonostante le imperfezioni nello sviluppo degli edifici intelligenti in Cina, questi si stanno sviluppando attivamente grazie agli sforzi congiunti dello Stato e delle imprese. Il sistema cinese di misurazione e gestione del consumo energetico Shanghai Yuanshang e il sistema di gestione energetica degli edifici Advantech BEMS dimostrano tutti il ​​loro valore unico e sono ampiamente utilizzati nel monitoraggio dei consumi energetici dei grandi edifici pubblici in Cina.

2 Raccolta dati di monitoraggio dei consumi energetici di grandi edifici pubblici

2.1 Raccolta dati di monitoraggio del consumo energetico

Il sistema interno di dati sui consumi energetici dei grandi edifici pubblici è complesso e comprende numerose unità di consumo energetico. Per un corretto funzionamento del sistema di monitoraggio dei consumi energetici dei grandi edifici pubblici, è necessario controllare il contenuto dei dati di monitoraggio dei consumi energetici. In base ai requisiti specifici per gli edifici adibiti a uffici statali e i grandi edifici pubblici emanati dalla Cina, il contenuto dei dati di monitoraggio dei consumi energetici dei grandi edifici pubblici è illustrato nella Figura 1.

Figura 1 Contenuto della raccolta dati di monitoraggio del consumo energetico

2.2 Elaborazione dei dati di monitoraggio dei consumi energetici

Nel monitoraggio del consumo energetico di grandi edifici pubblici, i dati relativi al consumo energetico possono essere rilevati tramite dispositivi di ispezione e misurazione generali, e diversi dati possono essere monitorati sulla base dei valori di picco e di valle dei dispositivi di misurazione del consumo energetico. Verificare la potenza nel contatore di wattora. Per garantire l'efficacia della raccolta di dati e informazioni, è possibile eseguire la raccolta di dati e informazioni due volte di seguito, controllando gli errori delle due raccolte per garantire che la potenza sia inferiore al doppio della potenza di picco delle apparecchiature che consumano energia in servizio. Per garantire l'accuratezza della raccolta di dati, è inoltre necessario eseguire il calcolo dei dati di consumo energetico per sottovoce, effettuare il rilevamento tramite dispositivi di misurazione e garantire il livello di misurazione e rilevamento in combinazione con il metodo di calcolo di diversi indicatori di consumo energetico.

3Quadro costruttivo del sistema di monitoraggio dei consumi energetici per grandi edifici pubblici

3.1 Quadro di sistema

Il sistema di monitoraggio del consumo energetico dei grandi edifici pubblici, oggetto dello studio in questo articolo, è progettato in stretta conformità con i requisiti del "Sistema di monitoraggio del consumo energetico degli edifici degli uffici statali e dei grandi edifici pubblici - Manuale di guida allo sviluppo software", che soddisfa efficacemente gli standard di progettazione specificati nel nostro Paese. La struttura del sistema di monitoraggio del consumo energetico per i grandi edifici pubblici è illustrata nella Figura 2. Il suo scopo principale è quello di ottenere le informazioni di front-end del collettore. Per quanto riguarda il livello di risorse informative e dati, si tratta di acquisire e trasmettere informazioni di prima mano sui dati di consumo energetico nei grandi edifici pubblici e classificare le informazioni raccolte. Per quanto riguarda il livello applicativo, si estende su quattro livelli: gestione dei dati e delle informazioni, analisi e visualizzazione, servizio informazioni e gestione del background. Molti termini sono trattati a diversi livelli. La funzione del livello applicativo nel monitoraggio del consumo energetico dei grandi edifici pubblici viene utilizzata per l'elaborazione, la visualizzazione e il monitoraggio dei dati di consumo energetico. Nel livello applicativo, ciascuna funzione può essere considerata un modulo di sistema indipendente. Nella progettazione del modulo del livello applicativo, ogni modulo di elaborazione dovrebbe essere relativamente indipendente per ridurre l'interferenza reciproca e preparare il terreno per la successiva elaborazione dei dati relativi al consumo energetico. Per quanto riguarda il livello prestazionale, si tratta di analizzare i dati relativi al consumo energetico di edifici pubblici di grandi dimensioni, in relazione ai diversi ruoli sociali e alle loro effettive esigenze.

Figura 2. Schema costruttivo del sistema di monitoraggio dei consumi energetici per grandi edifici pubblici

3.2 Architettura del software

Il monitoraggio dei consumi energetici dei grandi edifici pubblici è generalmente controllato e gestito tramite un'app software. Il software del sistema di monitoraggio dei consumi energetici dei grandi edifici pubblici menzionato in questo documento comprende il terminale di monitoraggio, il database, il sistema di gestione dati, il sistema di acquisizione dati, il firewall, la rete di comunicazione, il concentratore e il terminale di acquisizione delle informazioni sui dati dell'edificio. Le informazioni sui consumi energetici raccolte dal sistema di gestione intelligente dell'edificio saranno trasmesse al concentratore dati per l'elaborazione centralizzata dei dati di consumo energetico e dello stato operativo, come ad esempio il contatore dell'energia elettrica, il contatore dell'acqua, il contatore del raffreddamento e il contatore del gas nell'edificio. Il concentratore convertirà le informazioni in pacchetti con protocollo TCP/IP. Sotto l'azione del firewall, la rete di comunicazione promuoverà il funzionamento del modulo di elaborazione delle informazioni e trasmetterà le informazioni sui consumi energetici pertinenti al database. Il sistema di acquisizione dati gestisce il protocollo di comunicazione del terminale dell'edificio nel concentratore e verifica regolarmente gli errori nella comunicazione dati. Esegue l'elaborazione dei dati pertinenti per numerosi contenuti, come perdite di dati e funzionamento anomalo, ottiene efficacemente le informazioni sui dati rilevanti nel database e monitora, valuta, analizza, memorizza e visualizza dinamicamente il consumo energetico dell'edificio in combinazione con gli indicatori di monitoraggio del consumo energetico impostati dal sistema. Il terminale di monitoraggio generalmente acquisisce i dati rilevanti dal database e ne valuta i risultati per un'analisi e un controllo completi. Il terminale di monitoraggio analizza le istruzioni di controllo in combinazione con il database, il sistema di acquisizione dati, la rete di comunicazione, il firewall, il concentratore, ecc., al fine di controllare lo stato delle informazioni dei dati del terminale di acquisizione dell'edificio.

4Tecnologie chiave del sistema di monitoraggio dei consumi energetici per grandi edifici pubblici.

4.1 Tecnologie di accesso ai terminali di acquisizione dei consumi energetici multipli

Nel sistema di monitoraggio dei consumi energetici dei grandi edifici pubblici, una delle tecnologie chiave è rappresentata dalla varietà di tecnologie di accesso ai terminali di acquisizione dei consumi energetici, in modo da integrare e raccogliere una varietà di dati sui consumi energetici negli edifici pubblici. Esistono diverse tecnologie di accesso ai terminali di acquisizione dei consumi energetici in diversi marchi di sistemi di monitoraggio dei consumi energetici. La modalità di collegamento di più terminali di acquisizione dei consumi energetici a un unico concentratore è molto importante. Poiché esistono protocolli privati ​​per diversi sistemi di monitoraggio dei consumi energetici, nella selezione del sistema di monitoraggio dei consumi energetici per i grandi edifici pubblici è necessario analizzare i sistemi di diversi marchi, chiarire i protocolli privati ​​e le modalità di raccolta e connessione dei consumi energetici di ciascun marchio e garantire che il sistema di monitoraggio dei consumi energetici sviluppato da diversi marchi possa soddisfare le effettive esigenze di utilizzo dei grandi edifici pubblici. Assicurarsi che il sistema software possa essere collegato senza problemi ai diversi terminali di acquisizione dei consumi energetici.

4.2 Tecnologia di sviluppo del software di sistema

Nell'applicazione concreta di un sistema di monitoraggio dei consumi energetici su larga scala negli edifici pubblici, è necessario introdurre la tecnologia di sviluppo di questa piattaforma software, in combinazione con il framework generale e le caratteristiche a livelli modulari del sistema. Utilizzando Java, Javascript e altri linguaggi di programmazione per la progettazione del codice, il repository dati è connesso alla tecnologia di archiviazione cloud per garantire la sicurezza e l'ampia capacità di archiviazione dei dati sui consumi energetici. Durante la trasmissione e la comunicazione dei dati, è necessario selezionare uno standard di comunicazione dati RS485 stabile per garantire l'elevata qualità dei dati archiviati.

5Introduzione al sistema di monitoraggio del consumo energetico Ankerui

Il sistema di monitoraggio online del consumo energetico Acrel-5000 è un sistema di gestione e analisi energetica lato utente. Basato sul sistema di gestione dell'energia elettrica, integra la raccolta e l'analisi centralizzata della capacità di acqua, gas, carbone, petrolio e riscaldamento (raffreddamento). Suddividendo e contando tutti i consumi energetici lato utente, mostra l'uso e il consumo di diverse fonti energetiche a manager o decisori con dati e grafici intuitivi. È utile per individuare punti di elevato consumo energetico o abitudini di consumo irragionevoli, risparmiare efficacemente energia e fornire dati accurati per supportare ulteriormente gli utenti nella trasformazione verso il risparmio energetico o nell'aggiornamento delle apparecchiature. Gli utenti possono implementare audit energetici in conformità con le normative nazionali pertinenti, analizzare la situazione attuale, individuare problemi, sfruttare il potenziale di risparmio energetico, proporre misure concrete di risparmio energetico e inviare report di audit energetici al dipartimento amministrativo per il risparmio energetico del governo popolare a livello di contea o superiore.

5.1 Struttura della piattaforma

Il sistema di monitoraggio online del consumo energetico Acrel-5000 utilizza computer, apparecchiature di comunicazione e unità di misura e controllo come strumenti di base e adotta una o più modalità di rete combinate di bus di campo, rete ad anello in fibra ottica o comunicazione wireless in base alla situazione effettiva del sito, fornendo una piattaforma di base per l'acquisizione dati in tempo reale, la gestione e il controllo da remoto di grandi edifici pubblici. Può costituire qualsiasi sistema di monitoraggio complesso con apparecchiature di rilevamento. È aperto, in rete, unitario e configurabile e adotta la struttura integrata intelligente gerarchica, gerarchica e distribuita orientata agli oggetti. Stabilisce la seguente gerarchia:

Figura 3 struttura della piattaforma

5.2 Funzioni della piattaforma

(1) Il sistema è in grado di conteggiare il consumo energetico di ciascuna categoria di edifici (elettricità, acqua, gas, riscaldamento centralizzato, raffreddamento centralizzato e altri consumi energetici) in base all'anno di servizio, convertendolo automaticamente nel corrispondente consumo di carbone standard, in modo da riflettere il consumo energetico e il consumo energetico complessivo di ciascuna categoria di edifici nell'anno in corso. Il sistema visualizza la quota di consumo energetico delle quattro principali sottocategorie di energia dell'edificio sotto forma di grafico a torta. Il sistema mostra l'andamento dei consumi di vari consumi energetici tramite curve e grafici, consentendo al proprietario di comprendere i consumi energetici in tempo reale e in modo intuitivo.

(2) Il sistema può interrogare il consumo energetico in base al nome del ramo di consumo energetico classificato e visualizzare il picco di consumo energetico del giorno corrente e del mese corrente. Mostra il confronto tra il consumo energetico del giorno corrente, del mese corrente, dell'anno corrente e dello stesso periodo del giorno precedente, dello stesso periodo del mese precedente e dello stesso periodo dell'anno precedente. Il consumo energetico nelle ultime 48 ore, 31 giorni, 12 mesi e 3 anni viene visualizzato in una barra. L'angolo in alto a destra mostra la curva degli ultimi 15 minuti (il contatore elettrico mostra la curva di potenza e il flussometro mostra la curva di portata).

(3) Il sistema seleziona e imposta i punti di misurazione del consumo energetico in base alla distribuzione del consumo energetico dell'edificio, in modo che il sistema di monitoraggio dei consumi energetici possa coprire l'intero edificio. L'utente del sistema può accedere al report statistico dei consumi energetici di ciascun nodo di consumo energetico dell'edificio tramite l'interfaccia dedicata, al fine di ridurre gli errori di misurazione e di "mancanza di energia, emissione, gocciolamento e dispersione".

(4) Secondo le linee guida per la raccolta dei dati sul consumo energetico delle sottovoci degli edifici residenziali, il sistema suddivide il consumo energetico degli edifici in prese di illuminazione, condizionatori d'aria, corrente elettrica e corrente elettrica speciale, seleziona e imposta i dispositivi di misurazione, divide e crea statistiche in base alle aree di consumo energetico o alle aree funzionali e visualizza il consumo energetico dell'area sotto forma di dichiarazioni e grafici a barre di confronto.

(5) Il sistema è in grado di localizzare con precisione apparecchiature o aree ad elevato consumo energetico, facilitando la gestione nella formulazione di un sistema di valutazione delle prestazioni di risparmio energetico e promuovendo l'efficace attuazione del risparmio energetico e della riduzione dei consumi. È inoltre possibile creare archivi di registrazione delle operazioni per le principali apparecchiature a consumo energetico, monitorare e registrare a lungo termine i risultati dell'analisi e della valutazione dell'efficienza energetica durante il funzionamento delle apparecchiature e fornire una base per il funzionamento e la manutenzione delle apparecchiature, unitamente ai relativi registri di manutenzione.

(6) Il sistema offre una funzione di gestione gerarchica delle autorità e un'interfaccia aperta per la manutenzione delle informazioni per gli utenti autorizzati. Gli utenti possono aggiungere, eliminare, modificare e interrogare le informazioni relative agli edifici e ai punti di misurazione all'interno del raggio di monitoraggio del sistema. Le informazioni relative agli edifici includono la tipologia, l'età di costruzione, l'area dell'edificio, il numero di addetti, ecc. Il sistema offre anche una funzione di inserimento manuale delle informazioni di misurazione che non possono essere raccolte automaticamente, in modo che gli utenti possano gestire il consumo energetico complessivo degli edifici.

5.3 Caricamento dei dati

In base ai requisiti delle specifiche del protocollo di interfaccia della piattaforma di sistema, definite nelle specifiche tecniche del sistema di monitoraggio online per il consumo energetico dei principali utenti energetici, il sistema di monitoraggio online per il consumo energetico di Ankerui caricherà le informazioni di base, le informazioni sugli strumenti di misura, i dati sul consumo energetico e i dati sull'efficienza energetica delle imprese che consumano energia sulla piattaforma provinciale o nazionale. I dati caricati saranno crittografati e trasmessi tramite protocollo HTTPS. In caso di errore o timeout della trasmissione dei dati (guasto di rete), i dati verranno ritrasmessi fino alla ricezione di un messaggio di feedback positivo.

5.4 Selezione dei contatori di energia

6 Conclusion

In una parola, il sistema di monitoraggio dei consumi energetici dei grandi edifici pubblici presenta alcuni vantaggi e può soddisfare le attuali esigenze di sviluppo del risparmio energetico sociale durante il suo funzionamento. Pertanto, in combinazione con le attuali esigenze di sviluppo del settore edile cinese, dovremmo innovare attivamente il sistema di monitoraggio dei consumi energetici e le relative apparecchiature dei grandi edifici pubblici, migliorare le relative strutture di supporto del sistema di monitoraggio dei consumi energetici, analizzare in modo dinamico e tempestivo i consumi energetici dei grandi edifici pubblici, individuare tempestivamente i problemi causati da un consumo energetico eccessivo e apportare miglioramenti mirati, al fine di attuare concretamente le esigenze di sviluppo in materia di risparmio energetico e riduzione dei consumi in Cina e nel mondo.