一、 背景
中國目前建筑能耗約占社會總能耗的1/3左右，隨著生活水平的提高，建筑能耗有繼續(xù)增長的趨勢。而大型公共建筑的單位面積耗電量為住宅的10～20倍，是建筑能源消耗的高密度領(lǐng)域。隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展，大型公共建筑的增長速度非?？?，占新建建筑總面積的比例也越來越大。做好大型公共建筑的節(jié)能，將會顯著提高我國目前建筑能耗的使用效率，提高建筑的能源管理水平，大型公共建筑節(jié)能具有很好的發(fā)展?jié)摿?。為此，BEMS建筑能源管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
BEMS建筑能源管理系統(tǒng)就是將建筑物或者建筑群內(nèi)的變配電、照明、電梯、空調(diào)、供熱、給排水等能源使用狀況，實行集中監(jiān)視、管理和分散控制的集散控制系統(tǒng)，是實現(xiàn)建筑能耗在線監(jiān)測和動態(tài)分析功能的硬件和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱。
二、 系統(tǒng)架構(gòu)圖
BEMS建筑能源管理系統(tǒng)由各種前端分項計量裝置和采集網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳輸、中心能耗數(shù)據(jù)分析和管理軟件三部分組成。
前端能耗分項計量采集單元中，LEC-3010通過串口采集到每個樓層的信息，包括環(huán)境參數(shù)、冷熱源能耗、分項計量表、重大負(fù)荷電表等信息，通過網(wǎng)絡(luò)將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心將每個樓層的信息綜合處理并傳至中轉(zhuǎn)服務(wù)器，最后通過公共網(wǎng)絡(luò)或者交換機(jī)將所有樓層信息發(fā)送到后臺處理中心，供數(shù)據(jù)中心軟件平臺進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)分析。
BEMS系統(tǒng)架構(gòu)圖，見下圖1。
圖1. BEMS系統(tǒng)架構(gòu)圖
通訊設(shè)備LEC-3010在系統(tǒng)中，主要作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集器網(wǎng)關(guān)來使用，用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、分析、暫存和中轉(zhuǎn)上傳等。
三、 系統(tǒng)描述
3.1 數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)
針對不同的建筑或者建筑群，根據(jù)采集用電信息的種類不同，需要的LEC-3010采集網(wǎng)關(guān)設(shè)備的數(shù)目不完全相同。一般情況下，一個6萬平米左右的公共建筑使用一個采集網(wǎng)關(guān)即可采集所有需要的用電信息。
3.1.1采集對象及內(nèi)容
樓層的配電系統(tǒng)監(jiān)測包括系統(tǒng)的電量、水耗量、燃?xì)饬?天然氣量或煤氣量) 、集中供熱耗熱量和集中供冷耗冷量，按照用途分項計量，包括：
? 照明插座用電（照明和插座用電、走廊和應(yīng)急照明用電、室外景觀照明用電）
? 空調(diào)用電（冷熱站用電、空調(diào)末端用電）
? 動力用電（電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機(jī)用電）
? 特殊用電（信息中心、廚房餐廳等其他特殊用電）
3.1.2采集數(shù)據(jù)分析
LEC-3010針對串口實時獲取到的信息，通過軟件分析和處理，實時將樓層的用電信息顯示到現(xiàn)場顯示屏，可以一目了然的檢測到所有設(shè)備的能耗運(yùn)行狀況，供大樓物業(yè)管理人員使用。同時也將分析處理過的數(shù)據(jù)按照國家導(dǎo)則要求，按照一定的時間間隔要求和傳輸協(xié)議要求，傳輸給上層數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)處理終端服務(wù)器。對于單棟的樓層來講可以直接傳輸給數(shù)據(jù)處理終端，而對于一個建筑群來講，則需要將數(shù)據(jù)在綜合后臺統(tǒng)一處理后，再發(fā)送至數(shù)據(jù)處理終端服務(wù)器。
3.2 數(shù)據(jù)傳輸
數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，首先是通過大樓局域網(wǎng)將各個樓層的能耗數(shù)據(jù)傳輸至大樓服務(wù)器，作為大樓本地存儲和現(xiàn)場顯示使用。然后通過公共網(wǎng)絡(luò)，將大樓的能耗數(shù)據(jù)上傳至建筑群的數(shù)據(jù)管理中心，同時上傳至市一級或者國家級的能耗監(jiān)管中心服務(wù)器。這樣，在國家級的能耗監(jiān)控中心上就能清晰的掌控各個大型公共建筑的能耗狀況，實時監(jiān)測所有大型建筑能耗的水平，為建筑節(jié)能政策制定做決策依據(jù)。
3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析
能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析功能提供各分類分項能耗數(shù)據(jù)的逐時、逐日、逐月、逐年的能耗曲線、統(tǒng)計圖表和文本報表，以及各類相關(guān)能耗指標(biāo)的圖表，各級管理人員可以對能源的班用量、日用量、月用量進(jìn)行比對，分析能源使用過程中的漏洞和不合理情況，并以此為根據(jù)制定節(jié)能計劃，以達(dá)到節(jié)能效果。
四、 數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)
針對上述的應(yīng)用，立華公司推出了適合在用電管理中應(yīng)用的導(dǎo)軌安裝型產(chǎn)品LEC-3010。
立華通訊設(shè)備LEC-3010使用Intel Atom N450 1.66GHz CPU，4路千兆網(wǎng)口，6路串口，串口支持跳線設(shè)置為RS-232/422/485，RS-485支持自動流控功能。 LEC-3010是一款高性能、低功耗、導(dǎo)軌安裝的產(chǎn)品，其在建筑能源管理中起到了重要的作用。樓內(nèi)的照明、空調(diào)、安防等設(shè)備的能耗采集數(shù)據(jù)通過串口接入通訊設(shè)備。通訊設(shè)備將接收的數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)協(xié)議，通過以太網(wǎng)協(xié)議傳至大樓后臺管理機(jī)，再由大樓后臺管理機(jī)統(tǒng)一處理數(shù)據(jù)，并直接將處理結(jié)果顯示和反饋給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以此達(dá)到設(shè)備管理和節(jié)約能源的目的。
LEC-3010支持Windows XP Embedded、Windows CE以及Linux操作系統(tǒng)，能夠提供定制的映像文件，豐富的軟件環(huán)境，更加適合客戶的使用。同時，Run指示燈允許由客戶自定義其物理意義，以適應(yīng)客戶不同的現(xiàn)場應(yīng)用要求。
立華通訊管理機(jī)LEC-3010設(shè)備外形圖，見圖2
圖2. LEC-3010外形圖
五、 客戶定制需求
立華公司以O(shè)DM與OEM為特點(diǎn)，在客戶定制化方面擁有豐富的經(jīng)驗和快速響應(yīng)能力。
在某客戶應(yīng)用中由于安裝柜的設(shè)計深度過于狹小，無法直接把背面導(dǎo)軌安裝到導(dǎo)軌上，需要把設(shè)備的安裝方式由背板安裝轉(zhuǎn)為側(cè)面安裝。為此，立華在機(jī)構(gòu)上進(jìn)行了部分修改，幫助客戶解決了安裝的困惑，迅速滿足了客戶的需求。
圖3：立華客制化機(jī)構(gòu)
六、 結(jié)論
樓宇電力能耗信息的采集監(jiān)控是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)，是BEMS樓宇能源管理系統(tǒng)必不可少的一部分。立華通訊管理機(jī)LEC-3010非常適合用在BEMS系統(tǒng)中，作為數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)使用。目前，LEC-3010產(chǎn)品已經(jīng)在上海、南京、泰州、南通等地區(qū)的建筑能源管理系統(tǒng)中投入使用，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，得到了客戶的一致認(rèn)可和好評。
