Analiza i wdrożenie systemu monitoringu zużycia energii dla dużych obiektów użyteczności publicznej

Streszczenie: w tym artykule szczegółowo przeanalizowano konkretną klasyfikację i wyszczególniono urządzenia mierzące zużycie energii w sprzęcie zainstalowanym w systemie monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych. Informacje o danych wykrytych na podstawie zużycia energii w dużych budynkach publicznych zostaną dynamicznie przeanalizowane za pomocą technologii GPRS/Wi-Fi i innych technologii transmisji bezprzewodowej, aby wnieść praktyczny wkład w oszczędzanie energii i redukcję jej zużycia w Chinach, monitorować zużycie energii w dużych budynkach publicznych oraz skutecznie optymalizować i kontrolować w przypadku wykrycia nadmiernego zużycia energii.

Słowa kluczowe: system monitoringu; Urządzenie do pomiaru zużycia energii; System sterowania

0. Tło

Chińskie Ministerstwo Budownictwa zaproponowało, aby dzięki analizie statystycznej dużych zbiorów danych do końca 2020 r. całkowita powierzchnia budowlana kraju przekroczyła 40 miliardów metrów kwadratowych, a zużycie energii w budynkach wyniosło 1,09 miliarda ton standardowego węgla. Energia bezpośrednio zużywana przez budynki w procesie budowy i użytkowania stanowiła około 30% całkowitego zużycia energii całego społeczeństwa. Obecnie występują pewne problemy z pomiarem, transmisją i nadzorem nad oszczędnością energii w dużych budynkach publicznych w Chinach. Rozległe zarządzanie zużyciem energii spowoduje w pewnym stopniu wiele strat energii. Monitorowanie zużycia energii i zarządzanie oszczędnością energii w dużych budynkach publicznych stały się przedmiotem zainteresowania w zakresie oszczędzania energii i ograniczania zużycia w Chinach. Chociaż Chiny przeprowadziły nadzór nad informatyzacją, istnieje wiele problemów z ukrywaniem w procesie raportowania danych, co bezpośrednio zwiększa trudność statystyk danych dotyczących zużycia energii ze względu na niski stopień automatyzacji gromadzenia danych i niski stopień informatyzacji zarządzania. Aby umożliwić dokładne zbieranie danych na temat zużycia energii oraz skuteczną i dynamiczną kontrolę zużycia energii, w artykule tym szczegółowo przeanalizowano system monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych.

1. Rozwój systemu monitoringu zużycia energii dla dużych obiektów użyteczności publicznej w kraju i za granicą

Patrząc za granicę, zagraniczna technologia inteligentnego budynku jest stosunkowo dojrzała, a inteligentny i automatyczny poziom danych o zużyciu energii i monitorowania informacji jest również stosunkowo wysoki. W krajach rozwiniętych, zwłaszcza w przypadku dużych budynków publicznych, dużą uwagę przywiązuje się do monitorowania zużycia energii, inteligentny sprzęt do monitorowania zużycia energii jest stale ulepszany, a system inżynieryjny działa stabilnie. W przypadku Chin, chociaż zastosowano technologię inteligentnego budynku, brakuje systematycznego inteligentnego systemu integracji budynków, nie powstały odpowiednie koncepcje i pomysły, a nadal istnieje duża luka w stosunku do krajów zagranicznych. Podczas działania wielu inteligentnych systemów budowlanych w Chinach brak ogólnego mechanizmu działania odpowiednich systemów doprowadzi do problemu dwukrotnego wyniku przy połowie wysiłku, co spowoduje marnotrawstwo inwestycji. Niezawodność i stabilność inteligentnego systemu monitorowania budynku w czasie rzeczywistym są trudne do osiągnięcia na poziomie światowych standardów. Obecnie wiele zagranicznych przedsiębiorstw informatycznych opracowało pasujące systematyczne produkty do systemu monitorowania zużycia energii dużych budynków publicznych. American Honeywell, American Johnson Controls, German Siemens i inne firmy aktywnie prowadziły badania i rozwój produktów systemów monitorowania zużycia energii, aby promować działanie systemów monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych, aby były bardziej stabilne i wydajne. Chociaż istnieją niedoskonałości w rozwoju inteligentnych budynków w Chinach, są one aktywnie rozwijane dzięki wspólnym wysiłkom państwa i przedsiębiorstw. Chiński system pomiaru i zarządzania zużyciem energii Shanghai Yuanshang oraz system zarządzania energią w budynku Advantech BEMS wykazują swoją wyjątkową wartość i są szeroko stosowane w monitorowaniu zużycia energii w dużych budynkach publicznych w Chinach.

2 Zbieranie danych dotyczących monitorowania zużycia energii w dużych budynkach użyteczności publicznej

2.1 Gromadzenie danych monitorujących zużycie energii

Wewnętrzny system danych zużycia energii w dużych budynkach publicznych jest złożony i istnieje wiele jednostek zużywających energię. Aby dobrze wykonywać swoją pracę w ramach systemu monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych, konieczne jest kontrolowanie zawartości danych monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych. Zgodnie z wymogami dotyczącymi konkretnej zawartości budynków biurowych organów państwowych i dużych budynków publicznych wydanymi przez Chiny, zawartość monitorowania informacji o danych dotyczących zużycia energii w dużych budynkach publicznych jest pokazana na rysunku 1.

Rysunek 1. Zawartość zbioru danych dotyczących monitorowania zużycia energii

2.2 Przetwarzanie danych monitoringu zużycia energii

W procesie monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych informacje o danych dotyczących zużycia energii można wykryć za pomocą ogólnych urządzeń inspekcyjnych i pomiarowych, a różne dane można monitorować na podstawie wyjaśnienia wartości szczytowych i dolnych urządzeń pomiarowych zużycia energii. Sprawdź moc w liczniku watogodzin. Aby zapewnić skuteczność gromadzenia danych i informacji, gromadzenie danych i informacji można przeprowadzić dwa razy z rzędu, a błędy dwóch zbiorów danych i informacji można kontrolować, aby zapewnić, że moc jest mniejsza niż dwukrotność mocy szczytowej sprzętu zużywającego energię na drodze. Na podstawie zapewnienia dokładności gromadzenia informacji o danych konieczne jest również przeprowadzenie obliczeń danych dotyczących zużycia energii podpozycji, przeprowadzenie wykrywania za pomocą urządzeń pomiarowych i zapewnienie poziomu pomiaru i wykrywania w połączeniu z metodą obliczania różnych wskaźników zużycia energii.

3Konstrukcja ramowa systemu monitoringu zużycia energii dla dużych budynków użyteczności publicznej

3.1 Struktura systemu

System monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych badany w tym artykule został zaprojektowany w ścisłej zgodności z wymaganiami „systemu monitorowania zużycia energii w budynkach biurowych organów państwowych i dużych budynkach publicznych - podręcznika rozwoju oprogramowania”, który skutecznie spełnia normy projektowe określone w naszym kraju. Ramowy tryb budowy systemu monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych pokazano na rysunku 2. Jego głównym celem jest uzyskanie informacji o danych front-end kolektora. W przypadku zasobów informacyjnych i warstwy danych jest to uzyskanie i przesłanie informacji o danych o zużyciu energii z pierwszej ręki w dużych budynkach publicznych oraz klasyfikowanie zebranych informacji o danych o zużyciu energii. W przypadku warstwy aplikacji obejmuje ona cztery poziomy: zarządzanie danymi i informacjami, analizę i wyświetlanie, obsługę informacyjną i zarządzanie w tle. Wiele słów jest objętych na różnych poziomach. Funkcja warstwy aplikacji w monitorowaniu zużycia energii w dużych budynkach publicznych jest wykorzystywana do przetwarzania informacji o danych o zużyciu energii, wyświetlania i monitorowania informacji o danych. W warstwie aplikacji każdą funkcję można traktować jako niezależny moduł systemu. Podczas projektowania modułu warstwy aplikacji każdy moduł przetwarzania powinien być stosunkowo niezależny, aby zmniejszyć wzajemne zakłócenia między każdym modułem i utorować drogę do późniejszego przetwarzania informacji o zużyciu energii. W przypadku warstwy wydajnościowej ma ona na celu analizę informacji o zużyciu energii w dużych budynkach publicznych dla różnych ról w społeczeństwie w połączeniu z ich własnymi rzeczywistymi potrzebami.

Rysunek 2. Schemat konstrukcyjny systemu monitorowania zużycia energii dla dużych budynków użyteczności publicznej

3.2 Architektura oprogramowania

Monitorowanie zużycia energii w dużych budynkach publicznych jest zazwyczaj kontrolowane i zarządzane za pomocą aplikacji programowej. Oprogramowanie systemu monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych wymienione w tym dokumencie obejmuje terminal monitorujący, bazę danych, system zarządzania danymi, system akwizycji danych, zaporę sieciową, sieć komunikacyjną, koncentrator i terminal akwizycji informacji o danych budynku. Informacje o danych o zużyciu energii zebrane przez inteligentny system budynku zostaną przesłane do koncentratora danych w celu scentralizowanego przetwarzania informacji o danych o zużyciu energii i statusie działania, takich jak licznik energii elektrycznej, wodomierz, licznik chłodzenia i licznik gazu w budynku. Koncentrator przekształci informacje o danych w pakiety protokołu TCP/IP. Pod działaniem zapory sieciowej sieć komunikacyjna będzie promować działanie modułu przetwarzania informacji o danych i przesyłać odpowiednie informacje o danych o zużyciu energii do bazy danych. System akwizycji danych zarządza protokołem komunikacyjnym terminala budynku w koncentratorze i regularnie sprawdza błędy w komunikacji danych. Przeprowadzaj odpowiednie przetwarzanie danych dla wielu treści, takich jak utrata danych i nieprawidłowa praca, skutecznie uzyskaj odpowiednie informacje o danych w bazie danych oraz dynamicznie monitoruj, oceniaj, analizuj, przechowuj i wyświetlaj zużycie energii w budynku w połączeniu ze wskaźnikami monitorowania zużycia energii ustawionymi przez system. Terminal monitorujący będzie zazwyczaj uzyskiwał odpowiednie dane z bazy danych i uzyskiwał wyniki oceny w celu kompleksowej analizy i kontroli. Terminal monitorujący będzie analizował instrukcje sterujące w połączeniu z bazą danych, systemem akwizycji danych, siecią komunikacyjną, zaporą sieciową, koncentratorem itp., aby kontrolować status informacji o danych terminala akwizycyjnego budynku.

4Kluczowe technologie systemu monitoringu zużycia energii w dużych budynkach użyteczności publicznej.

4.1 Wielopoziomowe technologie dostępu do terminali akwizycji zużycia energii

W systemie monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych jedną z kluczowych technologii jest różnorodna technologia dostępu do terminali pozyskiwania zużycia energii, aby zintegrować i zebrać różnorodne zużycie energii w budynkach publicznych. Istnieją różne technologie dostępu do wielu terminali pozyskiwania zużycia energii w różnych markach systemów monitorowania zużycia energii. Bardzo ważne jest, jak połączyć wiele terminali pozyskiwania zużycia energii z jednym koncentratorem. Ponieważ istnieją prywatne protokoły dla różnych systemów monitorowania zużycia energii, przy wyborze systemu monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych powinniśmy przeanalizować systemy różnych marek, wyjaśnić prywatne protokoły oraz tryby gromadzenia i łączenia zużycia energii każdej marki i upewnić się, że system monitorowania zużycia energii opracowany przez różne marki może sprostać rzeczywistym potrzebom użytkowym dużych budynków publicznych. Upewnij się, że system oprogramowania może być płynnie podłączony do różnych terminali pozyskiwania zużycia energii.

4.2 Technologia rozwoju oprogramowania systemowego

W rzeczywistym zastosowaniu systemu monitorowania zużycia energii w budynkach publicznych na dużą skalę konieczne jest wprowadzenie technologii rozwoju tej platformy oprogramowania w połączeniu z ogólnymi ramami i warstwowymi cechami systemu. Za pomocą Javy, javascrip i innych języków programowania do projektowania kodowania programów repozytorium danych jest połączone z technologią przechowywania w chmurze, aby zapewnić bezpieczeństwo i ogromną pojemność przechowywania informacji o zużyciu energii. Podczas przesyłania informacji o danych i komunikacji należy wybrać stabilny standard komunikacji danych RS485, aby zapewnić wysoką jakość działania przechowywanych informacji o danych.

5Wprowadzenie do systemu monitorowania zużycia energii Ankerui

System monitorowania zużycia energii Acrel-5000 online to system zarządzania energią po stronie użytkownika i jej analizy. Oparty na systemie zarządzania energią elektryczną, dodaje scentralizowane gromadzenie i analizę wody, gazu, węgla, oleju i mocy cieplnej (chłodniczej). Poprzez podział i zliczanie całego zużycia energii po stronie użytkownika, pokazuje wykorzystanie i zużycie różnych rodzajów energii menedżerom lub decydentom za pomocą intuicyjnych danych i wykresów. Wygodnie jest znaleźć punkty wysokiego zużycia energii lub nierozsądne nawyki związane ze zużyciem energii, skutecznie oszczędzać energię i dostarczać dokładne wsparcie danych dla dalszej transformacji energooszczędnej użytkowników lub modernizacji sprzętu. Użytkownicy mogą wdrażać audyt energetyczny zgodnie z odpowiednimi przepisami krajowymi, analizować bieżącą sytuację, znajdować problemy, wykorzystywać potencjał oszczędzania energii, przedstawiać praktyczne środki oszczędzania energii i przesyłać raporty z audytu energetycznego do administracyjnego departamentu oszczędzania energii rządu ludowego na poziomie powiatu lub wyższym.

5.1 Struktura platformy

System monitorowania zużycia energii Acrel-5000 online wykorzystuje komputery, sprzęt komunikacyjny oraz jednostki pomiarowe i sterujące jako podstawowe narzędzia i przyjmuje jeden lub więcej połączonych trybów sieciowych magistrali polowej, sieci pierścieniowej światłowodowej lub komunikacji bezprzewodowej zgodnie z rzeczywistą sytuacją na miejscu, zapewniając podstawową platformę do pozyskiwania danych w czasie rzeczywistym, zdalnego zarządzania i kontroli dużych budynków publicznych. Może tworzyć dowolny złożony system monitorowania ze sprzętem wykrywającym. Jest otwarty, sieciowy, zunifikowany i konfigurowalny, przyjmuje zorientowaną obiektowo hierarchiczną, hierarchiczną i rozproszoną inteligentną zintegrowaną strukturę. Ustanów następującą hierarchię:

Rysunek 3 Struktura platformy

5.2 Funkcje platformy

(1) System może liczyć zużycie energii każdej klasyfikacji budynków - elektryczność, wodę, gaz, centralne ogrzewanie, centralne chłodzenie i inne zużycie energii według roku użytkowania i automatycznie konwertować je na odpowiadające standardowe zużycie węgla, tak aby odzwierciedlić zużycie energii i całościowe zużycie energii każdej klasyfikacji budynków w bieżącym roku. System wyświetla proporcję zużycia energii czterech głównych podpozycji energetycznych budynku w formie wykresu kołowego. System pokazuje trend zużycia różnych rodzajów zużycia energii za pomocą krzywych i wykresów, co jest wygodne dla właściciela, aby uchwycić zużycie energii w czasie rzeczywistym i intuicyjnie.

(2) System może zapytać o zużycie energii według nazwy gałęzi klasyfikowanego zużycia energii i wyświetlić szczytowe zużycie energii bieżącego dnia i bieżącego miesiąca. Pokazuje porównanie zużycia energii bieżącego dnia, bieżącego miesiąca, bieżącego roku i tego samego okresu wczorajszego, tego samego okresu poprzedniego miesiąca i tego samego okresu poprzedniego roku. Zużycie energii w ciągu ostatnich 48 godzin, 31 dni, 12 miesięcy i 3 lat jest wyświetlane na pasku. W prawym górnym rogu wyświetlana jest krzywa z ostatnich 15 minut (licznik energii elektrycznej wyświetla krzywą mocy, a przepływomierz wyświetla krzywą natężenia przepływu).

(3) System wybiera i ustawia punkty pomiaru zużycia energii zgodnie z rozkładem zużycia energii w budynku, tak aby system monitorowania zużycia energii mógł objąć cały budynek. Użytkownik systemu może uzyskać dostęp do raportu statystycznego zużycia energii każdego węzła zużycia energii w budynku za pośrednictwem odpowiedniego interfejsu, aby zmniejszyć „bieg, emisję, kapanie i wyciek” oraz błąd pomiaru zużycia energii.

(4) Zgodnie z wytycznymi dotyczącymi gromadzenia danych o zużyciu energii przez podjednostki budynków mieszkalnych system dzieli zużycie energii elektrycznej w budynkach na gniazda oświetleniowe, klimatyzatory, urządzenia energetyczne i specjalne, wybiera i ustawia urządzenia pomiarowe, dzieli i tworzy statystyki według obszarów zużycia energii lub obszarów funkcjonalnych oraz wyświetla zużycie energii danego obszaru w formie zestawień i wykresów słupkowych porównawczych.

(5) System może dokładnie lokalizować urządzenia lub obszary o dużym zużyciu energii, aby ułatwić kierownictwu formułowanie systemu oceny wydajności oszczędzania energii i promować skuteczne wdrażanie oszczędzania energii i redukcji zużycia. Utwórz pliki rekordów operacyjnych dla kluczowych urządzeń zużywających energię, śledź i rejestruj wyniki analizy i oceny efektywności energetycznej podczas działania urządzeń przez długi czas oraz zapewnij podstawę do obsługi i konserwacji urządzeń w połączeniu z rejestrami konserwacji urządzeń.

(6) System zapewnia hierarchiczną funkcję zarządzania uprawnieniami i zapewnia otwarty interfejs konserwacji informacji dla użytkowników z uprawnieniami. Użytkownicy mogą dodawać, usuwać, modyfikować i wyszukiwać informacje o budynkach i punktach pomiarowych w zakresie monitorowania systemu. Informacje o budynku obejmują typ budynku, wiek konstrukcji, powierzchnię budynku, liczbę pracowników budynku itp. System zapewnia również funkcję ręcznego wprowadzania danych pomiarowych, których nie można zbierać automatycznie, dzięki czemu użytkownicy mogą kontrolować ogólne zużycie energii w budynkach.

5.3 Przesyłanie danych

Zgodnie z wymaganiami specyfikacji protokołu interfejsu platformy systemowej zdefiniowanej w specyfikacji technicznej systemu monitorowania online zużycia energii przez kluczowych użytkowników energii, system monitorowania online zużycia energii ankerui prześle podstawowe informacje, informacje o przyrządach pomiarowych, dane dotyczące zużycia energii i dane dotyczące efektywności energetycznej przedsiębiorstw zużywających energię na platformę prowincjonalną lub krajową, a przesłane dane zostaną zaszyfrowane i przesłane za pomocą protokołu HTTPS. Jeśli transmisja danych się nie powiedzie lub przekroczy limit czasu (awaria sieci), dane zostaną ponownie przesłane do momentu otrzymania pomyślnej wiadomości zwrotnej.

5.4 Dobór liczników energii

6. Wnioski

Krótko mówiąc, system monitorowania zużycia energii w dużych budynkach publicznych ma pewne zalety i może sprostać obecnym potrzebom rozwoju społecznej zielonej energii w procesie eksploatacji. Dlatego też, w połączeniu z obecnymi potrzebami rozwojowymi chińskiego przemysłu budowlanego, powinniśmy aktywnie wprowadzać innowacje w systemie monitorowania zużycia energii i powiązanym sprzęcie dużych budynków publicznych, ulepszać odpowiednie urządzenia pomocnicze systemu monitorowania zużycia energii, dynamicznie i terminowo analizować zużycie energii w dużych budynkach publicznych, terminowo znajdować problemy spowodowane nadmiernym zużyciem energii i wprowadzać ukierunkowane ulepszenia, naprawdę wdrażać potrzeby rozwojowe w zakresie oszczędzania energii i redukcji zużycia w Chinach i na świecie.