Анализ и внедрение системы мониторинга энергопотребления для крупных общественных зданий

Аннотация: в данной статье будет подробно проанализирована конкретная классификация и детализированные устройства энергопотребления оборудования, установленного в системе мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий, а также будет проведен динамический анализ данных, полученных при потреблении энергии крупными общественными зданиями, с помощью GPRS/Wi-Fi и других технологий беспроводной передачи данных, чтобы внести практический вклад в дело энергосбережения и сокращения потребления энергии в Китае, контролировать энергопотребление крупных общественных зданий, а также эффективно оптимизировать и контролировать в случае обнаружения чрезмерного потребления энергии.

Ключевые слова: система мониторинга; устройство потребления энергии; система управления

0. Фон

Министерство строительства Китая предложило, чтобы посредством статистического анализа больших данных к концу 2020 года общая площадь застройки страны превысила 40 миллиардов квадратных метров, а потребление энергии зданиями достигло 1,09 миллиарда тонн условного топлива. Энергия, напрямую потребляемая зданиями в процессе строительства и эксплуатации, составила около 30% от общего потребления энергии всего общества. В настоящее время существуют некоторые проблемы в измерении, передаче и энергосберегающем надзоре за потреблением энергии крупными общественными зданиями в Китае. Обширное управление потреблением энергии в определенной степени приведет к большому количеству отходов потребления энергии. Мониторинг потребления энергии и энергосберегающее управление крупными общественными зданиями стали центром энергосбережения и сокращения потребления в Китае. Хотя Китай осуществил надзор за информатизацией, существует много проблем сокрытия в процессе предоставления данных, что напрямую увеличивает сложность статистики данных о потреблении энергии из-за низкой степени автоматизации сбора данных и низкой степени информатизации управления. Для обеспечения точного сбора данных о потреблении энергии и эффективного динамического контроля за потреблением энергии в данной статье будет подробно проанализирована система мониторинга потребления энергии в крупных общественных зданиях.

1. Разработка системы мониторинга энергопотребления для крупных общественных зданий в стране и за рубежом.

Если смотреть за границу, то иностранные интеллектуальные строительные технологии были относительно зрелыми, а интеллектуальный и автоматический уровень данных и информации об энергопотреблении также относительно высок. В развитых странах, особенно в крупных общественных зданиях, большое внимание уделяется мониторингу энергопотребления, интеллектуальное оборудование для мониторинга энергопотребления постоянно совершенствуется, а инженерная система работает стабильно. В Китае, хотя интеллектуальные строительные технологии были применены, им не хватает систематической интеллектуальной системы интеграции зданий, соответствующие концепции и идеи не были сформированы, и все еще существует большой разрыв с зарубежными странами. Во время эксплуатации многих интеллектуальных строительных систем в Китае отсутствие общего механизма работы соответствующих систем приведет к проблеме двойного результата при вдвое меньших усилиях, что приведет к пустой трате инвестиций. Реальное время, надежность и стабильность интеллектуальной системы мониторинга зданий трудно достичь уровня мировых стандартов. В настоящее время многие зарубежные предприятия информационных технологий разработали соответствующие систематические продукты для системы мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий. Американская Honeywell, американская Johnson Controls, немецкая Siemens и другие компании активно проводили исследования и разработки систем мониторинга потребления энергии, чтобы способствовать более стабильной и эффективной работе систем мониторинга потребления энергии в крупных государственных общественных зданиях. Хотя в развитии интеллектуальных зданий в Китае есть недостатки, они активно развиваются совместными усилиями государства и предприятий. Китайская система измерения и управления потреблением энергии Shanghai Yuanshang и система управления энергопотреблением зданий Advantech BEMS демонстрируют свою уникальную ценность и широко используются в мониторинге потребления энергии в крупных общественных зданиях в Китае.

2 Сбор данных мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий

2.1 Сбор данных мониторинга энергопотребления

Внутренняя система данных энергопотребления крупных общественных зданий сложна, и существует множество энергопотребляющих единиц. Для того чтобы хорошо работать в рамках системы мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий, необходимо контролировать содержание данных мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий. Согласно требованиям в конкретном содержании зданий государственных органов и крупных общественных зданий, выпущенных Китаем, содержание мониторинга информации о данных энергопотребления крупных общественных зданий показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Содержание сбора данных мониторинга энергопотребления

2.2 Обработка данных мониторинга энергопотребления

В процессе мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий информация о данных о потреблении энергии может быть обнаружена с помощью общих контрольно-измерительных приборов, и различные данные могут контролироваться на основе уточнения пиковых и минимальных значений приборов учета потребления энергии. Проверьте мощность в счетчике ватт-часов. Чтобы обеспечить эффективность сбора данных и информации, сбор данных и информации может проводиться дважды подряд, и ошибки двух сборов данных и информации могут контролироваться, чтобы гарантировать, что мощность меньше, чем в два раза превышает пиковую мощность энергопотребляющего оборудования на дороге. На основе обеспечения точности сбора информации о данных также необходимо выполнять расчет данных о потреблении энергии по подпунктам, выполнять обнаружение с помощью приборов учета и обеспечивать уровень измерения и обнаружения в сочетании с методом расчета различных показателей потребления энергии.

3Строительство системы мониторинга энергопотребления для крупных общественных зданий

3.1 Структура системы

Система мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий, изучаемая в данной статье, разработана в строгом соответствии с требованиями «Системы мониторинга энергопотребления зданий государственных органов и крупных общественных зданий — руководства по разработке программного обеспечения», которая эффективно соответствует стандартам проектирования, установленным в нашей стране. Режим построения каркаса системы мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий показан на рисунке 2. Его основная цель — получить информацию о внешних данных коллектора. Для уровня информационных ресурсов и данных — добиться получения и передачи информации о потреблении энергии из первых рук в крупных общественных зданиях и классифицировать собранную информацию о потреблении энергии. Для уровня приложений он охватывает четыре уровня: управление данными и информацией, анализ и отображение, информационное обслуживание и фоновое управление. Многие слова охватываются на разных уровнях. Функция уровня приложений в мониторинге энергопотребления крупных общественных зданий используется для обработки информации о потреблении энергии, отображения и мониторинга информации о данных. На уровне приложений каждую функцию можно рассматривать как независимый системный модуль. При проектировании модуля прикладного уровня каждый модуль обработки должен быть относительно независимым, чтобы уменьшить взаимные помехи между каждым модулем и проложить путь для последующей обработки информации о потреблении энергии. Для уровня производительности это анализ информации о потреблении энергии крупных общественных зданий для различных ролей в обществе в сочетании с их собственными фактическими потребностями.

Рисунок 2. Структура системы мониторинга энергопотребления для крупных общественных зданий.

3.2 Архитектура программного обеспечения

Мониторинг энергопотребления крупных общественных зданий, как правило, контролируется и управляется с помощью программного приложения. Программное обеспечение системы мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий, упомянутое в этой статье, охватывает терминал мониторинга, базу данных, систему управления данными, систему сбора данных, брандмауэр, сеть связи, концентратор и терминал сбора информации о данных здания. Информация о потреблении энергии, собранная интеллектуальной системой здания, будет передаваться в концентратор данных для централизованной обработки информации о потреблении энергии и состоянии работы, такой как счетчик электроэнергии, счетчик воды, счетчик охлаждения и газовый счетчик в здании. Концентратор преобразует информацию о данных в пакеты протокола TCP / IP. Под действием брандмауэра сеть связи будет способствовать работе модуля обработки информации о данных и передавать соответствующую информацию о потреблении энергии в базу данных. Система сбора данных управляет протоколом связи терминала здания в концентраторе и регулярно проверяет ошибки в передаче данных. Проводить соответствующую обработку данных для многих видов контента, таких как потеря данных и ненормальная работа, эффективно получать соответствующую информацию о данных в базе данных и динамически контролировать, оценивать, анализировать, хранить и отображать потребление энергии в здании в сочетании с индикаторами мониторинга потребления энергии, установленными системой. Терминал мониторинга обычно получает соответствующие данные из базы данных и получает результаты оценки для всестороннего анализа и контроля. Терминал мониторинга анализирует инструкции управления в сочетании с базой данных, системой сбора данных, сетью связи, брандмауэром, концентратором и т. д., чтобы контролировать состояние информации о данных терминала сбора данных здания.

4Ключевые технологии системы мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий.

4.1 Технологии доступа к терминалам сбора данных о множественном потреблении энергии

В системе мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий одной из ключевых технологий является технология доступа к терминалам сбора данных о потреблении энергии, позволяющая интегрировать и собирать данные о потреблении энергии в общественных зданиях. Существуют различные технологии доступа к нескольким терминалам сбора данных о потреблении энергии в различных марках систем мониторинга энергопотребления. Очень важно, как подключить несколько терминалов сбора данных о потреблении энергии к одному концентратору. Поскольку существуют частные протоколы для различных систем мониторинга энергопотребления, при выборе системы мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий мы должны проанализировать системы различных марок, уточнить частные протоколы и режимы сбора и подключения энергопотребления каждой марки и убедиться, что система мониторинга энергопотребления, разработанная различными марками, может удовлетворить фактические потребности в использовании крупных общественных зданий. Убедитесь, что программная система может быть бесперебойно подключена к различным терминалам сбора данных о потреблении энергии.

4.2 Технология разработки системного программного обеспечения

В реальном применении крупномасштабной системы мониторинга энергопотребления общественных зданий необходимо внедрить технологию разработки этой программной платформы в сочетании с общими фреймворками и модульными многоуровневыми характеристиками системы. С помощью Java, javascrip и других языков программирования для проектирования программного кодирования хранилище данных связано с технологией облачного хранения для обеспечения безопасности и огромной емкости хранения информации о потреблении энергии. Во время передачи и связи данных следует выбрать стабильный стандарт связи данных RS485 для обеспечения высококачественной работы хранимой информации.

5Введение в систему мониторинга энергопотребления Ankerui

Система онлайн-мониторинга потребления энергии Acrel-5000 — это система управления и анализа энергопотребления на стороне пользователя. На основе системы управления электроэнергией она добавляет централизованный сбор и анализ мощности воды, газа, угля, нефти и тепла (охлаждения). Разделяя и подсчитывая все потребление энергии на стороне пользователя, она показывает использование и потребление различных видов энергии менеджерам или лицам, принимающим решения, с помощью интуитивно понятных данных и диаграмм. Удобно находить точки высокого потребления энергии или необоснованные привычки потребления энергии, эффективно экономить энергию и предоставлять точную поддержку данных для дальнейшего энергосберегающего преобразования пользователей или модернизации оборудования. Пользователи могут проводить энергоаудит в соответствии с соответствующими национальными правилами, анализировать текущую ситуацию, находить проблемы, использовать потенциал энергосбережения, предлагать практические меры по энергосбережению и представлять отчеты по энергоаудиту в административный отдел энергосбережения народного правительства на уровне уезда или выше.

5.1 Структура платформы

Система онлайн-мониторинга энергопотребления Acrel-5000 использует компьютеры, коммуникационное оборудование и измерительно-контрольные устройства в качестве основных инструментов и принимает один или несколько комбинированных сетевых режимов полевой шины, оптоволоконной кольцевой сети или беспроводной связи в соответствии с фактической ситуацией на объекте, предоставляя базовую платформу для сбора данных в реальном времени, удаленного управления и контроля крупных общественных зданий. Она может сформировать любую сложную систему мониторинга с оборудованием обнаружения. Она открыта, сетевая, унифицированная и настраиваемая, и принимает объектно-ориентированную иерархическую, иерархическую и распределенную интеллектуальную интегрированную структуру. Установите следующую иерархию:

Рисунок 3. Структура платформы

5.2 Функции платформы

(1) Система может подсчитывать потребление энергии каждой классификации зданий - электричество, вода, газ, центральное отопление, центральное охлаждение и другое потребление энергии в соответствии с годом обслуживания, и автоматически преобразовывать его в соответствующее стандартное потребление угля, чтобы отразить потребление энергии и комплексное потребление энергии каждой классификации зданий в текущем году. Система отображает долю потребления энергии четырех основных подпунктов мощности здания в виде круговой диаграммы. Система показывает тенденцию потребления различных видов потребления энергии с помощью кривых и графиков, что удобно для владельца, чтобы понять потребление энергии в реальном времени и интуитивно.

(2) Система может запрашивать потребление энергии в соответствии с названием ветви классифицированного потребления энергии и отображать пиковое потребление энергии текущего дня и текущего месяца. Она показывает сравнение потребления энергии текущего дня, текущего месяца, текущего года и того же периода вчерашнего дня, того же периода прошлого месяца и того же периода прошлого года. Потребление энергии за последние 48 часов, 31 день, 12 месяцев и 3 года отображается в виде полосы. В правом верхнем углу отображается кривая последних 15 минут (счетчик электроэнергии показывает кривую мощности, а расходомер показывает кривую расхода).

(3) Система выбирает и устанавливает точки измерения потребления энергии в соответствии с распределением потребления энергии в здании, так что система мониторинга потребления энергии может охватывать все здание. Пользователь системы может получить доступ к статистическому отчету по потреблению энергии каждого узла потребления энергии здания через соответствующий интерфейс, чтобы уменьшить «бег, испускание, капание и утечку» и погрешность измерения потребления энергии.

(4) Согласно рекомендациям по сбору данных об энергопотреблении по подпунктам жилых зданий, система разделяет энергопотребление зданий на розетки освещения, кондиционеры, силовые и специальные мощности, выбирает и устанавливает приборы учета, разделяет и составляет статистику по областям энергопотребления или функциональным зонам, а также отображает энергопотребление зоны в виде отчетов и сравнительных гистограмм.

(5) Система может точно определять местоположение оборудования или областей с большим потреблением энергии, чтобы облегчить руководству разработку системы оценки эффективности энергосбережения и способствовать эффективному внедрению энергосбережения и сокращения потребления. Создавать файлы записей об эксплуатации для ключевого энергопотребляющего оборудования, отслеживать и регистрировать результаты анализа и оценки энергоэффективности во время эксплуатации оборудования в течение длительного времени и обеспечивать основу для эксплуатации и обслуживания оборудования в сочетании с записями об обслуживании оборудования.

(6) Система обеспечивает иерархическую функцию управления полномочиями и предоставляет открытый интерфейс обслуживания информации для пользователей с полномочиями. Пользователи могут добавлять, удалять, изменять и запрашивать информацию о зданиях и точках измерения в пределах диапазона мониторинга системы. Информация о здании включает тип здания, возраст постройки, площадь здания, количество персонала здания и т. д. Система также обеспечивает функцию ручного ввода для измерительной информации, которая не может быть собрана автоматически, так что пользователи могут контролировать общее потребление энергии зданиями.

5.3 Загрузка данных

Согласно требованиям спецификации протокола интерфейса системной платформы, определенным в технической спецификации системы онлайн-мониторинга энергопотребления ключевых потребителей энергии, система онлайн-мониторинга энергопотребления ankerui будет загружать основную информацию, информацию об измерительных приборах, данные об энергопотреблении и данные об энергоэффективности предприятий-потребителей энергии на провинциальную или национальную платформу, а загруженные данные будут зашифрованы и переданы по протоколу HTTPS. В случае сбоя передачи данных или тайм-аута (сбоя сети) данные будут повторно передаваться до тех пор, пока не будет получено успешное сообщение обратной связи.

5.4 Выбор счетчиков электроэнергии

6 Заключение

Одним словом, система мониторинга энергопотребления крупных общественных зданий имеет определенные преимущества и может удовлетворить текущие потребности в развитии зеленого энергосбережения в процессе эксплуатации. Поэтому в сочетании с текущими потребностями развития строительной отрасли Китая мы должны активно внедрять инновации в систему мониторинга энергопотребления и связанное с ней оборудование крупных общественных зданий, улучшать соответствующие вспомогательные объекты системы мониторинга энергопотребления, динамично и своевременно анализировать энергопотребление крупных общественных зданий, своевременно находить проблемы, вызванные чрезмерным потреблением энергии, и вносить целевые улучшения, по-настоящему реализовывать потребности в развитии энергосбережения и сокращения потребления в Китае и мире.