Acrel-5000 浅谈大型公共建筑能耗监测与信息管理系统

  ADW300 安科瑞电力物联网仪表无线-DE 安科瑞太阳能用嵌入式数显控制仪表直流表

  成立于2003年，集研发、生产、销售及服务于一体，是一家为公司可以提供能效系统和用电解决方案的高科技股份制企业。公司解决方案涵盖电力、环保、新能源、消防、数据中心、智能楼宇、智慧校园、智慧医院、智慧工厂、智慧交通、市政设施建设工程等多个领域。公司总部在上海嘉定，是国家火炬计划重点软件企业、国家重点新产品、上海市智能电网重点企业。公司具备从云平台软件到终端元器件的一站式服务能力，形成了

  “云-边-端”的能源互联网生态体系，目前已有14000多套系统解决方案运行在全国各地，为用户高效和安全用能保驾护航，为企业节能降耗和实现能源数字化建设提供数据服务。公司在全国主要城市配置销售、技术上的支持团队，快速响应客户的真实需求，为用户更好的提供良好的服务体验。设于无锡江阴市的生产基地

  --江苏安科瑞电器制造有限公司是安科瑞电气股份有限公司的全资子公司，江苏省两化融合试点企业。公司采用自动化无铅生产的基本工艺，拥有获得国家实验室认证认可（CNAS）的产品测试中心，配合信息化管理系统，为公司产品产业化、规模化实施提供了保障。公司取得过

  软件著作权249项。2020年销售系统解决方案3886套，销售模块（保护、测量、计量仪表）262万只，传感器（变送器、霍尔传感器、电流互感器、隔离栅等)186万只。公司聚焦用户侧能效系统和能源互联网，提供包括变电所运维云平台、用电管理云平台、环保用电监管云平台、智慧消防云平台、能源管理云平台、工业公司能源管控平台、水电一体式预付费云平台、餐饮油烟监管云平台、电动汽车

  /电瓶车充电桩收费管理云平台、电力监控及无线测温系统、智能照明控制管理系统、电能质量治理、电气火灾监控系统、消防设施电源监控系统、防火门监控系统、应急照明和疏散指示系统、医用隔离电源绝缘监测系统等解决方案及数据网关。近年来公司承接的

  ：上海周浦、江桥、李沧、湖州、宜昌、包头等20多个万达广场，嘉定宝龙、杭州大江东宝龙广场、红星地产、吾悦广场等等；智慧医院：

  上海市第六人民医院、上海交通大学附属医院、宁夏医科大学附属医院、江阴人民医院、贵阳妇幼保健院等医院项目；轨道交通：

  沪昆高铁云南段曲靖北&富源&嵩明站、贵州段、合肥地铁一号线号线等轨道交通项目；交通枢纽：北京大兴国际机场、

  首都国际机场、青岛新机场、成都天府国际机场、武汉天河机场、合肥机场、成都双流机场、铜仁凤凰机场、林芝机场、淮安机场、宁波港、连云港港、江阴港、广西龙邦靖西高速、焦桐高速等交通运输工程；智慧工厂：

  上海宝钢总部、上海通用汽车、茅台酒厂、上海欧姆龙电气、上海夏普电器、天合汽车、浙江阿克希龙、波音飞机完工及交付中心、吉林化纤等等工业生产厂房；体育场馆：第七届世界军人运动会主会场电能质量治理、天水体育中心应急照明和疏散指示系统等体育场馆；

  上海交通大学、上海财经大学、上海大学宝山校区、扬州大学广陵校区、天津天狮大学城、长安大学、江南大学、浙江工商大学、淄博一中、嘉定区学校变电所运维云平台等学校项目；国外市场包括非洲、中东、东南亚、南美等

  随着我国工业化和城市化进程的加速，快速地发展的建筑业以及逐步扩大的建筑规模使得建筑能耗日渐增长问题越来越凸显。预计到2020年，我国城市生活人口将达到总人口数的56％以上，建筑能耗的大幅度增加将不可避免。目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为中国能源消耗的3大“耗能大户”。在建筑能耗中，机关办公建筑和大型公共建筑节能监督管理体系，依托科学技术手段，实施全过程、全寿命监督管理，对实现节能减排战略目标具

  文章通过阐述大型公共建筑能耗现状，突出大型公共建筑实施节能监管的必要性，并在系统总结运用技术方法实施建筑能耗监测的基础上，介绍了江苏省建筑能耗监测系统研究过程中的技术创新和应用情况。

  随着我国工业化和城市化进程的加速，快速地发展的建筑业以及逐步扩大的建筑规模使得建筑能耗日渐增长问题越来越凸显。预计到2020年，我国城市生活人口将达到总人口数的56％以上，建筑能耗的大幅度增加将不可避免。目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为中国能源消耗的3大“耗能大户”。在建筑能耗中，机关办公建筑和大型公共建筑节能监督管理体系，依托科学技术手段，实施全过程、全寿命监督管理，对实现节能减排战略目标具备极其重大的意义。作为建筑节能监督管理体系建设示范省，江苏省按照住房和城乡建设部的部署要求，组织并且开展了大型公共建筑能耗监测与信息管理系统研究，并进行了示范推广应用，取得了阶段性成效。

  建筑节能主要通过技术和管理2种手段来实现，技术方法最重要的包含建筑围护结构热工性能的提升和建筑设备系统能效的优化，管理手段主要是指建筑业主对能源消耗行为的管理和政府主管部门对建筑能源使用的约束。对于大量的既有公共建筑，技术方法涉及围护结构和设备系统改造，虽可以轻松又有效的降低建筑使用能耗，但是存在投资大、见效慢、周期长等问题；管理手段侧重于主观方面，通过人工调节和行为控制来降低建筑运行使用能耗，能耗监测就是这里面投资少、见效快的主要方式。

  能耗监测主要通过在建筑设备末端安装分项能耗计量装置，采用公共网络等远程传输手段，及时采集分析能耗数据，实现建筑能耗的在线监测和动态分析，是掌握用能状况，发现用能问题，研究用能标准和实施节约能源改造的重要环节。通过能耗监测，可以科学判断运行模式的合理性，判断系统能耗水平的高低，判断系统的用能合理性。尤其对于配电支路错综复杂的高能耗既有公共建筑，可以查找建筑高能耗环节，从而来优化管理。能耗监测不仅有助于提供基础数据和编制分析报告，为业主指明节能管理方向；同时，对用能单位能源的消耗和使用也起到了监督和管理作用。

  为进一步规范建筑能耗监测系统建设，发挥工程建设标准的科技支撑和约束引导作用，按照住房和城乡建设部及江苏省住房和城乡建设厅关于机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测工作的要求，江苏省工程建设标准《公共建筑能耗监测系统作业规程》（DGJ32/TJ111-2010）对建筑用能的分类、分项、建筑能耗监测的范围以及能耗监测系统工程的设计、施工、检测、验收和运行维护的全过程提出了技术方面的要求，以确保系统采集的能耗数据真实准确。规程明确要求能耗监测系统采集的数据应远程传输给省、市级建筑能耗监测数据库，并提供给建筑所有权人、业主或其委托的物业管理单位，为制定节能政策、加强用能管理等提供科学可靠依据。

  目前大多数公共建筑只有总电表、总气表等为数非常少的计量表具，缺乏楼宇内部各个用能子系统的实时、分项用能数据，难以掌握楼宇中各个子系统各自的用能现状，没办法实现科学的用能管理。能耗监测*初起源于分项计量设想的提出，好比医生通过仪器对病人进行科学性诊断，查找“病症”所在部位，实施针对性的“治疗”。2006年北京市S先开展了机关办公建筑和大型公共建筑分项用电计量项目研究，并初步实现了分项用电数据稳定持续的获取、传输、存储和分析，这即是建筑能耗监测系统。江苏省自2007年开展能耗监测调研与研究，并于2008年起实施能耗监测项目试点，依托省级建筑节能专项引导资金落实了分项计量工程建设项目和数据库建设。

  监测建筑能耗数据展示可为建筑业主等单位提供建筑的分类分项用能状况的统计数据，使其定量认识建筑内各部位的能源消耗情况，为指导节能运行管理、实施节约能源改造等工作提供技术保障。为实现能耗监测平台对建筑用能横向对比发现问题、纵向挖掘节能潜力的建设目的，江苏省按照国家有关技术导则要求，结合工作实际，自行研发了能耗监测与信息管理系统，并在以下3方面进行了技术集成创新。

  目前关于能耗监测应用软件的开发传统主要采用net技术和J2EE技术，实现的功能侧重于能耗数据的查询与展示。但建筑耗能与很多因素有关，如建筑物的形状、面积、朝向、层数等多种因素有关，同时也与建筑物的空间环境相关。传统的开发方法很难描述建筑物的空间环境、建筑物的构造特点等与建筑自身属性相关的问题，且传统的开发方法基于查询驱动，系统模式简单，信息量不足，与用户交互性较差。

  针对传统方法较难描述建筑物空间属性和信息量不足的缺陷，本系统采用Flex技术开发能耗监测与信息管理系统软件，结合三维（3D）仿真地理地图对建筑空间属性进行描述，将能耗数据与建筑的3D地理信息相结合，直观展现建筑的能源消耗情况。通过对建筑区域建立3D仿线D仿真地理地图进行切割成分级瓦片地图数据，再基于Flex环境开发地图显示程序组件，动态调用分级瓦片地图，实现轻量级的3D地图服务功能，并将地图坐标信息与建筑的能耗统计信息进行有机融合，通过地图缩放实现以不同粒度动态查询及比对多个建筑的能耗分析统计信息。

  建筑支路异常能耗可能造成能源浪费，也可能造成安全事故，建筑支路异常用能预警是一项重要的节能服务内容。建筑海量的能耗数据隐藏着大量的用能特征信息，通过对历史能耗数据进行信息挖掘，对异常用能情况进行捕捉，及时给出预警信息。建筑支路异常能耗分析传统上借助一些数学方法，如统计法、偏差法、密度法等，较多地从数学的角度考虑算法，并不能反映建筑支路异常能耗数据产生的原因，这些算法只是在少数研究人员中进行研究，缺乏广泛的应用价值。建筑支路异常能耗诊断技术克服了现有技术中的不足，提出了一种基于自组织映射网络的建筑异常能耗支路的在线诊断方法。通过该诊断技术，实现自适应的检测模型，自动在线监测建筑各能耗支路的用能情况，当异常特征发生时，及时给出预警信息。

  由于建筑能耗监测与信息管理系统实时接收来自监测建筑的能耗信息，监测的数据点多，而采集的时间又相对较短，因而要保存的历史数据量非常大，如果将这些数据直接存储，不仅会占用大量的系统存储空间，而且会降低数据的实时性，使数据的传输、查询和分析变得困难。本系统针对建筑能耗数据的特殊性，考虑不同特性数据点的需求，研究了一种智能楼宇中海量能耗信息的压缩方法，即采用多级压缩策略与自控精度SDT数据压缩算法。利用开放性的记录方式给予系统配置自由度，有效地过滤冗余数据。利用数据平滑方法对数据序列中强噪声点进行处理，使得处理后的数据能接近被测参数的实际值，降低了传感器的测量精度误差给数据处理带来的影响。数据处理过程中采用了周期跨度的保存方式，具有很高的压缩比，与内存数据库中的缓存结构设计相结合，使得压缩方法与结构设计相得益彰。

  从2008年起，江苏省实施的建筑能耗监测系统一期工程中要对8大类、798万m2公共建筑能耗进行在线动态监测，其中：办公建筑73幢、商场建筑19幢、宾馆建筑21幢、教育建筑73幢、医疗卫生建筑18幢、体育建筑7幢、综合建筑7幢、其他建筑21幢。运行以来，系统稳定可靠，功能齐全，为加强用能监管管理提供了科学数据和技术支撑，获得了良好的经济效益和社会效益。目前，已对数据传输长期稳定、可靠、连续的部分监测建筑开展用能诊断分析，科学查找用能存在问题，提出改进措施，进一步发挥能耗监测的作用。

  某栋4层商用写字楼，底层商业用房尚未使用，2至4层为办公用房。该楼宇安装电能表分别计量照明、空调、机房、厨房等8个回路的用电情况，并实现了远程动态监测，其中：各楼层的照明插座用电，包括办公室的照明、办公设备等；各楼层的空调用电是中央空调机的能耗；机房内主要耗能设备是计算机网络设备和空调；厨房餐厅支路包括2楼厨房的设备用电、2楼餐厅的空调用电等。

  从图2可知，各层空调用电基本规律相同，7、8月份是空调用电的高峰期。3楼与2楼的空调用电基本相同，但考虑到2楼的计量面积较少，故2楼的单位面积空调用电较高。4楼空调用电夏季使用较多，符合其人数较多的现状，而进入11月份其空调用电较2、3楼低，可能与其工作人员中占多数的年轻人对低温适应能力较强而未开启空调有关，见图2。

  该楼宇厨房餐厅主要为办公人员准备午餐，其工作时间是周一至周五的早8时到14时左右。从图4可知，厨房餐厅的用电基本符合其工作规律，4个波谷对应的正是当月的4个双休日；这一用电支路还包括1楼大厅的用电，故14时之后还有物业的接待与值班人员活动的用电能耗。

  根据能耗动态监测结果和现场调查分析，可以得知该楼宇用电基本正常，未发现较大异常用电现象。

  Acrel-5000web建筑能耗分析系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，有效节约能源，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照国家相关规定实施能源计算，分析现状，查找问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向县级以上管理节能工作的部门报送能源计算报告。

  建立健全大型公共建筑节能监管体系建设，实现公共建筑能耗的可计量、可监测、可分析、可诊断，逐步推进高耗能公共建筑的节约能源改造，实现公共建筑和大型公共建筑单位面积能耗分别下降10%和15%，是“十二”期间公共建筑节能工作总目标。

  开展建筑能耗监测管理，为建筑业主提供有效的建筑能耗数据，有助于管理者认识建筑用能状况，有助于强化建筑运行管理措施，有助于提高建筑能源利用效率，是建筑节能监管B可或缺的重要科技支撑。。

  [1]路宏伟.大型公共建筑能耗监测与信息管理系统研究及应用.[J]江苏建筑，2011：5-143.

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