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基于EMS的智能建筑能源管理方案设计

2017-03-02 11:02:36

[导读] 据统计,在我国已建成的智能建筑中,80%左右的建筑设备监控系统(BAS)仅具备设备运行状态监视和自动控制功能,缺少对设备能耗的计量和管理能力,这类已建成的智能建筑逐渐无法满足物联网时代对高效能源管理的要求。

据统计,在我国已建成的智能建筑中,80%左右的建筑设备监控系统(BAS)仅具备设备运行状态监视和自动控制功能,缺少对设备能耗的计量和管理能力,这类已建成的智能建筑逐渐无法满足物联网时代对高效能源管理的要求。

 

为此,可以建立一个独立的能源管理系统(Energy Management sysretm,EMS),并将其集成到智能建筑的设备管理系统(BMS)中,以接人到物联网管理平台。独立能源管理系统(EMS)可实现对建筑中水、油、气及电的能耗监测,并对各项能耗进行分项审计。

该系统可将收集到的各项能耗数据与建筑设备监控系统进行共享,依据能耗数据的分析处理,对建筑设备进行优化控制,以降低建筑设备的能耗,提高能源利用率,以达到真正意义上的“绿色智能建筑”。

方案总体设计

独立能源管理系统(EMS)可视为一个独立子系统,将其集成到智能建筑的设备管理系统(BMS)。并通过BMS使其接人到物联网能源管理平台,以使EMS获得的设备能耗数据上传给物联网能源管理平台。独立能源管理系统自上而下可分为三层:应用层、传输层、感知层,方案结构框架如图1所示。

 

1. 感知层

感知层主要包括满足建筑要求的各类仪表(即传感器),例如:电表、水表、油表、天然气或煤气表、冷(热)量表等,以对需要监测的能量分量进行测量。要求各类仪表可采集到有效监测数据并具备数字输出接口,可将所采集到的能耗数据传输至数据采集器,同时接收并执行采集器转发的控制命令。

2. 传输层

传输层作为中转环节,一方面需要接受感知层采集的监测数据,另一方面需要将接受的数据进行初步的打包处理后,上传到应用层以备其实用。同时,需要接收应用层下达的控制命令,并将其转发给相应的感知层设备。随着电子和通信技术的发展,数字信号的传输方式多种多样,大体可分为有线和无线传输量大类,其中又包含多种传输协议及形式,后面会介绍几种典型模式。传输层作为转发机构,需保证应用层与感知层之间的数据传输畅通,要完成以下两方面工作:

(1) 数据采集器与现场仪表之间的通信

数据采集器负责收集现场仪表采集到的设备能耗数据,同时转达控制命令,一般设置在建筑内部,与现场仪表之间的距离不大,可采用以下几种传输方式与现场仪表进行通信:

◆ RS一485总线

RS一485总线传输有效距离可达几十米到几千米,只需要一对双绞线实现网络站点之间的通讯,具有成本低廉、布线简单、安装灵活、稳定可靠、强负载能力等优点。但其不足之处在于自适应和自保护能力等方面,要求维护人员技能素质较高。

◆ M一BUS总线

M一BUS总线是欧洲标准的总线协议,适用于计数器或测量仪表的数据传输。M一BUS总线工作稳定、传输距离长,且适应电压不稳定场所能力较强,拓扑结构灵活多样等特点。另外,其对总线电源的可靠性要求较高,可对总线电源进行双冗余设计。

◆ Zigbee无线传输方式

Zigbee无线传输具有稳定可靠、网络容量大、自适应能力强、组网灵活等优点,并且架设成本低,传输安全等级高,无需线路铺设。

(2)数据采集器与能源管理务器之间的通信

由于具体建筑情况的差异,服务器安置的位置不同,数据采集器与能源管理务器之间的传输距离远近不同。当距离较近时,可采用与数据采集器与现场仪表之间的相同的通信方式,当距离较远时,可采用以下两种方式进行通信:

▶ 宽带网络传输数据。

在数据采集器处设立一个公用网络通信终端,数据采集器拥有一个IP地址,类似于一个独立计算机,可通过公用网络与管理服务器进行通信。

▶ 利用移动网络通信提供的服务如如GSM、GPRS、CDMAIX等,实现数据采集器与能源管理务器之间的通信。

3、应用层

应用层主要指的是能源管理系统服务平台,主要任务接收传输层发送的数据包,并进行数据的解包、分类统计、数据分析处理,同时发送下行控制命令等功能。完成对电、水、气、热(冷)等能耗分量的统计和分析,生成年月日报表,以备查询使用。同时,应具有良好的人机界面,可以表格、曲线图、图像等形式将能耗数据展现,以供管理人员参考。

结 语

能源管理设计方案具备独立的计量仪表、数据采集器,将能耗数据独立传输至能源管理平台,不受其他系统干扰,且软硬件搭建维护简单,将其集成到建筑设备管理系统,可实现建筑设备能耗的优化控制。

[整理编辑:中国测控网]
标签:  EMS[4]    智能建筑[5]    能源管理[13]    自动控制[1]
 
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