Analyse en introductie van een energiemonitoringsysteem voor grote openbare gebouwen

Samenvatting: In dit artikel worden de specifieke classificatie en de gespecificeerde energieverbruiksapparaten van de apparatuur die is geïnstalleerd in het energieverbruikbewakingssysteem van grote openbare gebouwen gedetailleerd geanalyseerd. De gegevensinformatie die is gedetecteerd door het energieverbruik van grote openbare gebouwen, wordt dynamisch geanalyseerd met behulp van GPRS / Wi-Fi en andere draadloze transmissietechnologieën, om zo een praktische bijdrage te leveren aan energiebesparing en -vermindering in China. Het energieverbruik van grote openbare gebouwen bewaken en effectief optimaliseren en controleren als er een overmatig energieverbruik wordt geconstateerd.

Trefwoorden: monitoringsysteem; Energieverbruiksapparaat; Controlesysteem

0.Achtergrond

Het Chinese Ministerie van Bouw heeft voorgesteld dat, door middel van statistische analyse van big data, de totale bouwoppervlakte van het land tegen eind 2020 de 40 miljard vierkante meter zal overschrijden en dat het energieverbruik van gebouwen 1,09 miljard ton standaardsteenkool zal bedragen. Het energieverbruik dat gebouwen direct verbruiken tijdens de bouw en het gebruik, is goed voor ongeveer 30% van het totale energieverbruik van de hele samenleving. Momenteel zijn er problemen met het meten, overbrengen en controleren van het energieverbruik van grote openbare gebouwen in China. Uitgebreid energieverbruikbeheer zal tot op zekere hoogte veel verspilling van energieverbruik veroorzaken. Het monitoren van het energieverbruik en het beheren van energiebesparing in grote openbare gebouwen zijn de focus geworden van energiebesparing en -vermindering in China. Hoewel China toezicht houdt op informatisering, zijn er veel problemen met het verbergen van gegevens in het proces van datarapportage, wat de moeilijkheid van statistieken over energieverbruik direct vergroot vanwege de lage mate van automatisering van de dataverzameling en de lage mate van managementinformatisering. Om nauwkeurige gegevens over energieverbruik te verzamelen en het energieverbruik dynamisch te kunnen regelen, wordt in dit artikel het systeem voor het monitoren van het energieverbruik van grote openbare gebouwen gedetailleerd geanalyseerd.

1. Ontwikkeling van een systeem voor het monitoren van het energieverbruik van grote openbare gebouwen in binnen- en buitenland

Kijkend naar het buitenland, is buitenlandse intelligente bouwtechnologie relatief volwassen en is het intelligente en automatische niveau van monitoring van energieverbruiksgegevens en -informatie ook relatief hoog. In ontwikkelde landen, met name voor grote openbare gebouwen, wordt veel aandacht besteed aan energieverbruiksmonitoring, wordt intelligente apparatuur voor energieverbruiksmonitoring voortdurend verbeterd en functioneert het technische systeem stabiel. In China, hoewel intelligente bouwtechnologie is toegepast, ontbreekt het aan een systematisch intelligent gebouwintegratiesysteem, zijn er geen relevante concepten en ideeën ontwikkeld en bestaat er nog steeds een grote kloof met het buitenland. Tijdens de werking van veel intelligente bouwsystemen in China zal het ontbreken van een algemeen werkingsmechanisme van relevante systemen leiden tot het probleem van twee keer zoveel resultaat met de helft van de inspanning, wat resulteert in een verspilling van investeringen. De realtime, betrouwbaarheid en stabiliteit van intelligente gebouwmonitoringsystemen is moeilijk te bereiken op wereldniveau. Momenteel hebben veel buitenlandse informatietechnologiebedrijven overeenkomstige systematische producten ontwikkeld voor het energieverbruikmonitoringsysteem van grote openbare gebouwen. American Honeywell, American Johnson Controls, het Duitse Siemens en andere bedrijven hebben zich actief beziggehouden met onderzoek en ontwikkeling van systemen voor het monitoren van energieverbruik, om de werking van systemen voor het monitoren van energieverbruik in grote openbare gebouwen stabieler en efficiënter te maken. Hoewel er onvolkomenheden zijn in de ontwikkeling van intelligente gebouwen in China, wordt er actief aan gewerkt dankzij de gezamenlijke inspanningen van de overheid en het bedrijfsleven. Het Shanghai Yuanshang-energiemeet- en -beheersysteem en het Advantech BEMS-energiebeheersysteem voor gebouwen tonen elk hun unieke waarde en worden veel gebruikt voor het monitoren van energieverbruik in grote openbare gebouwen in China.

2 Gegevensverzameling voor het monitoren van het energieverbruik van grote openbare gebouwen

2.1 Gegevensverzameling voor het monitoren van het energieverbruik

Het interne datasysteem voor het energieverbruik van grote openbare gebouwen is complex en kent veel energieverbruikende eenheden. Om goed te kunnen functioneren binnen het kader van het monitoringsysteem voor het energieverbruik van grote openbare gebouwen, is het noodzakelijk om de inhoud van de energieverbruiksgegevens van deze gebouwen te controleren. De inhoud van de energieverbruiksgegevens van deze gebouwen wordt weergegeven in figuur 1, conform de eisen die China stelt aan de specifieke inhoud van kantoorgebouwen en grote openbare gebouwen van overheidsorganen.

Figuur 1 Inhoud van de gegevensverzameling voor het monitoren van het energieverbruik

2.2 Gegevensverwerking voor het monitoren van energieverbruik

Bij het monitoren van het energieverbruik van grote openbare gebouwen kan de informatie over energieverbruiksgegevens worden gedetecteerd met behulp van algemene inspectie- en meetinstrumenten, en kunnen verschillende gegevens worden bewaakt op basis van het verduidelijken van de piek- en dalwaarden van energieverbruiksmeters. Controleer het vermogen in de wattuurmeter. Om de effectiviteit van de gegevens- en informatieverzameling te garanderen, kan de gegevens- en informatieverzameling twee keer achter elkaar worden uitgevoerd en kunnen de fouten van de twee gegevens- en informatieverzamelingen worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat het vermogen minder dan twee keer het piekvermogen van de energieverbruikende apparatuur op de weg is. Om de nauwkeurigheid van de gegevensverzameling te garanderen, is het ook noodzakelijk om een ​​berekening van de subitems energieverbruiksgegevens uit te voeren, detectie uit te voeren met behulp van meetinstrumenten en het meet- en detectieniveau te garanderen in combinatie met de berekeningsmethode van verschillende energieverbruiksindicatoren.

3Constructiekader van het energieverbruikmonitoringsysteem voor grote openbare gebouwen

3.1 Systeemraamwerk

Het in dit artikel bestudeerde systeem voor energieverbruiksmonitoring van grote openbare gebouwen is ontworpen in nauwe overeenstemming met de eisen van "energieverbruiksmonitoringsysteem van overheidskantoorgebouwen en grote openbare gebouwen - handleiding voor softwareontwikkeling", wat effectief voldoet aan de in ons land vastgestelde ontwerpnormen. De raamwerkconstructie van het systeem voor energieverbruiksmonitoring van grote openbare gebouwen is weergegeven in figuur 2. Het belangrijkste doel is het verkrijgen van de front-end data-informatie van de collector. Voor de informatiebronnen en de datalaag is het doel het verkrijgen en verzenden van directe energieverbruiksgegevens in grote openbare gebouwen en het classificeren van de verzamelde energieverbruiksgegevens. De applicatielaag omvat vier niveaus: data- en informatiebeheer, analyse en weergave, informatieservice en achtergrondbeheer. Veel termen worden op verschillende niveaus behandeld. De applicatielaag is bedoeld voor het verwerken, weergeven en monitoren van energieverbruiksgegevens. In de applicatielaag kan elke functie worden beschouwd als een onafhankelijke systeemmodule. Bij het ontwerpen van de applicatielaagmodule moet elke verwerkingsmodule relatief onafhankelijk zijn om de onderlinge interferentie tussen de modules te verminderen en de weg vrij te maken voor de daaropvolgende verwerking van energieverbruiksgegevens. De prestatielaag is bedoeld om de energieverbruiksgegevens van grote openbare gebouwen te analyseren voor verschillende functies in de maatschappij, in combinatie met hun eigen werkelijke behoeften.

Figuur 2 Bouwkader van een energiemonitoringsysteem voor grote openbare gebouwen

3.2 Softwarearchitectuur

De monitoring van het energieverbruik van grote openbare gebouwen wordt over het algemeen aangestuurd en beheerd met behulp van een software-app. De in dit artikel genoemde software voor het monitoren van het energieverbruik van grote openbare gebouwen omvat een monitorterminal, database, databeheersysteem, data-acquisitiesysteem, firewall, communicatienetwerk, concentrator en terminal voor het verzamelen van gebouwgegevens. De door het intelligente gebouwsysteem verzamelde energieverbruiksgegevens worden verzonden naar de dataconcentrator voor gecentraliseerde verwerking van energieverbruiksgegevens en de bedrijfsstatus, zoals de elektriciteitsmeter, watermeter, koelmeter en gasmeter in het gebouw. ​​De concentrator zet de gegevens om in TCP/IP-protocolpakketten. Onder invloed van de firewall bevordert het communicatienetwerk de werking van de data-informatieverwerkingsmodule en verzendt het relevante energieverbruik naar de database. Het data-acquisitiesysteem beheert het communicatieprotocol van de gebouwterminal in de concentrator en controleert regelmatig op fouten in de datacommunicatie. Het systeem voert relevante gegevensverwerking uit voor diverse onderwerpen, zoals gegevensverlies en afwijkend werk, verzamelt effectief relevante gegevens in de database en bewaakt, evalueert, analyseert, slaat op en toont dynamisch het energieverbruik in het gebouw in combinatie met de door het systeem ingestelde indicatoren voor energieverbruiksmonitoring. De monitoringterminal haalt doorgaans relevante gegevens uit de database en verzamelt de evaluatieresultaten voor uitgebreide analyse en controle. De monitoringterminal analyseert de besturingsinstructies in combinatie met de database, het data-acquisitiesysteem, het communicatienetwerk, de firewall, de concentrator, enz. om de status van de data-informatie van de acquisitieterminal van het gebouw te controleren.

4Belangrijke technologieën voor energieverbruikbewakingssystemen voor grote openbare gebouwen.

4.1 Meerdere technologieën voor toegang tot terminals voor het verkrijgen van energieverbruik

In het energieverbruiksmonitoringsysteem van grote openbare gebouwen is een van de belangrijkste technologieën een verscheidenheid aan toegangstechnologieën voor energieverbruikregistratieterminals, om een ​​verscheidenheid aan energieverbruik in openbare gebouwen te integreren en te verzamelen. Er zijn verschillende toegangstechnologieën voor meerdere energieverbruikregistratieterminals in verschillende merken energieverbruiksmonitoringsystemen. Het is erg belangrijk om meerdere energieverbruikregistratieterminals met één concentrator te verbinden. Omdat er privéprotocollen zijn voor verschillende energieverbruiksmonitoringsystemen, moeten we bij de selectie van het energieverbruiksmonitoringsysteem voor grote openbare gebouwen de systemen van verschillende merken analyseren, de privéprotocollen en energieverbruikregistratie- en verbindingsmodi van elk merk verduidelijken en ervoor zorgen dat het energieverbruiksmonitoringsysteem dat door verschillende merken is ontwikkeld, kan voldoen aan de werkelijke gebruiksbehoeften van grote openbare gebouwen. Zorg ervoor dat het softwaresysteem soepel kan worden aangesloten op verschillende energieverbruikregistratieterminals.

4.2 Technologie voor de ontwikkeling van systeemsoftware

Bij de daadwerkelijke toepassing van grootschalige systemen voor het monitoren van het energieverbruik in openbare gebouwen is het noodzakelijk om de ontwikkelingstechnologie van dit softwareplatform te introduceren in combinatie met het algehele raamwerk en de modulaire gelaagdheid van het systeem. Met behulp van Java, JavaScript en andere programmeertalen voor programmacodering is de dataopslag verbonden met cloudopslagtechnologie om de veiligheid en de enorme opslagcapaciteit van energieverbruiksgegevens te garanderen. Tijdens de datatransmissie en -communicatie moet een stabiele RS485-datacommunicatiestandaard worden gekozen om de hoogwaardige werking van de opgeslagen data te garanderen.

5Inleiding tot het Ankerui-energieverbruiksmonitoringsysteem

Het Acrel-5000 online monitoringsysteem voor energieverbruik is een energiebeheer- en analysesysteem voor de gebruiker. Gebaseerd op het elektrische energiebeheersysteem, voegt het gecentraliseerde verzameling en analyse van de capaciteit van water, gas, kolen, olie en warmte (koeling) toe. Door al het energieverbruik aan de gebruikerszijde te onderverdelen en te tellen, toont het het gebruik en verbruik van verschillende energiebronnen aan managers of besluitvormers met intuïtieve gegevens en grafieken. Het is handig om punten met een hoog energieverbruik of onredelijke energieverbruiksgewoonten te achterhalen, effectief energie te besparen en nauwkeurige gegevensondersteuning te bieden voor verdere energiebesparende transformaties of upgrades van apparatuur door gebruikers. Gebruikers kunnen energieaudits uitvoeren in overeenstemming met de relevante nationale regelgeving, de huidige situatie analyseren, problemen opsporen, energiebesparingspotentieel benutten, praktische energiebesparende maatregelen voorstellen en energieauditrapporten indienen bij de administratieve afdeling voor energiebesparing van de volksregering op of boven provinciaal niveau.

5.1 Platformstructuur

Het Acrel-5000 online monitoringsysteem voor energieverbruik gebruikt computers, communicatieapparatuur en meet- en regeleenheden als basistools en maakt gebruik van een of meer gecombineerde netwerkmodi (veldbus, glasvezelringnetwerk of draadloze communicatie), afhankelijk van de actuele situatie op de locatie. Dit biedt een basisplatform voor realtime data-acquisitie, beheer op afstand en controle van grote openbare gebouwen. Het kan elk complex monitoringsysteem met detectieapparatuur vormen. Het is open, genetwerkt, geïntegreerd en configureerbaar en maakt gebruik van een objectgerichte, hiërarchische, gedistribueerde en intelligente geïntegreerde structuur. Stel de volgende hiërarchie vast:

Figuur 3 platformstructuur

5.2 Platformfuncties

(1) Het systeem kan het energieverbruik van elke gebouwcategorie tellen - elektriciteit, water, gas, centrale verwarming, centrale koeling en ander energieverbruik volgens het bedrijfsjaar - en dit automatisch omrekenen naar het bijbehorende standaardkoolstofverbruik, om zo het energieverbruik en het totale energieverbruik van elke gebouwcategorie in het lopende jaar weer te geven. Het systeem geeft het aandeel van het energieverbruik van de vier belangrijkste energiesubcategorieën van het gebouw weer in de vorm van een cirkeldiagram. Het systeem toont de verbruikstrend van verschillende energieverbruiken met curven en grafieken, waardoor de eigenaar het energieverbruik in realtime en intuïtief kan overzien.

(2) Het systeem kan het energieverbruik opvragen op basis van de taknaam van het geclassificeerde energieverbruik en het piekverbruik van de huidige dag en de huidige maand weergeven. Het toont een vergelijking van het energieverbruik van de huidige dag, de huidige maand, het huidige jaar en dezelfde periode van gisteren, dezelfde periode van vorige maand en dezelfde periode van vorig jaar. Het energieverbruik van de afgelopen 48 uur, 31 dagen, 12 maanden en 3 jaar wordt weergegeven in een balk. De rechterbovenhoek toont de curve van de afgelopen 15 minuten (de elektriciteitsmeter toont de vermogenscurve en de flowmeter de debietcurve).

(3) Het systeem selecteert en stelt meetpunten voor energieverbruik in op basis van de verdeling van het energieverbruik in het gebouw, zodat het energieverbruiksmonitoringsysteem het hele gebouw kan bestrijken. De systeemgebruiker kan via de relevante interface toegang krijgen tot het statistische rapport over het energieverbruik van elk energieverbruiksknooppunt in het gebouw om de kans op "lopen, lekken, druppelen en lekken" en meetfouten in het energieverbruik te verminderen.

(4) Overeenkomstig de richtlijnen voor het verzamelen van gegevens over energieverbruik van subonderdelen van woongebouwen verdeelt het systeem het stroomverbruik van gebouwen in stopcontacten voor verlichting, airconditioners, stroom en speciale stroom, selecteert en stelt meterinrichtingen in, verdeelt en maakt statistieken volgens energieverbruiksgebieden of functionele gebieden en geeft het energieverbruik van het gebied weer in de vorm van overzichten en vergelijkende staafdiagrammen.

(5) Het systeem kan apparatuur of gebieden met een hoog energieverbruik nauwkeurig lokaliseren, zodat het management een evaluatiesysteem voor energiebesparende prestaties kan opstellen en de effectieve implementatie van energiebesparing en -vermindering kan bevorderen. Het systeem kan operationele registratiebestanden voor belangrijke energieverbruikende apparatuur opstellen, de resultaten van de energie-efficiëntieanalyse en -evaluatie gedurende lange tijd bijhouden en vastleggen, en een basis vormen voor de werking en het onderhoud van de apparatuur, in combinatie met onderhoudsgegevens.

(6) Het systeem biedt een hiërarchische beheerfunctie voor bevoegdheden en een open interface voor informatiebeheer voor gebruikers met bevoegdheden. Gebruikers kunnen informatie over gebouwen en meetpunten binnen het bewakingsbereik van het systeem toevoegen, verwijderen, wijzigen en opvragen. Gebouwinformatie omvat het type gebouw, de leeftijd van de constructie, de oppervlakte van het gebouw, het aantal medewerkers in het gebouw, enz. Het systeem biedt ook een handmatige invoerfunctie voor meetgegevens die niet automatisch kunnen worden verzameld, zodat gebruikers inzicht krijgen in het totale energieverbruik van gebouwen.

5.3 Gegevens uploaden

Volgens de vereisten van de specificatie van het interfaceprotocol van het systeemplatform, zoals gedefinieerd in de technische specificatie van het online monitoringsysteem voor het energieverbruik van belangrijke energieverbruikers, uploadt het online monitoringsysteem voor het energieverbruik van Ankerui de basisinformatie, meetinstrumentinformatie, energieverbruiksgegevens en energie-efficiëntiegegevens van energieverbruikende bedrijven naar het provinciale of nationale platform. De geüploade gegevens worden gecodeerd en verzonden via het HTTPS-protocol. Als de gegevensoverdracht mislukt of een time-out (netwerkstoring) optreedt, worden de gegevens opnieuw verzonden totdat een succesvolle feedback is ontvangen.

5.4 Selectie van energiemeters

6 Conclusie

Kortom, het energieverbruikmonitoringsysteem van grote openbare gebouwen biedt bepaalde voordelen en kan voldoen aan de huidige behoeften op het gebied van maatschappelijke, groene energiebesparing tijdens de exploitatie. Daarom moeten we, in combinatie met de huidige ontwikkelingsbehoeften van de Chinese bouwsector, actief innoveren op het gebied van energieverbruikmonitoringsystemen en de bijbehorende apparatuur van grote openbare gebouwen, de relevante ondersteunende faciliteiten van het energieverbruikmonitoringsysteem verbeteren, het energieverbruik van grote openbare gebouwen dynamisch en tijdig analyseren, de problemen die worden veroorzaakt door overmatig energieverbruik tijdig opsporen en gerichte verbeteringen doorvoeren. We moeten daadwerkelijk voldoen aan de ontwikkelingsbehoeften op het gebied van energiebesparing en -vermindering in China en de rest van de wereld.