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1、医院智能化能耗计量系统工程建设方案1.1系统概述本次昆山中西医结合医院建筑能源管理系统由硬件设备和软件系统组成。硬件设备中计量表和采集网关符合国家导则中的规定，用于对用能设备的数据采集和存储分析，具有工业系统的处理能力。系统设计符合建筑用户能源消耗环节的分类和分项要求，动态展现建筑用户的能耗监测、平均能耗、对标分析、能耗变化趋势等分析结果。本次建筑能源管理系统采用B/S架构，将分析展现的结果通过Internet进行WEB访问。1.2建设目标通过管理系统的建设，实现能源分类分项精确计量和能源分户运行监管功能，对今后能源管理、能耗定额管理等提供数据保障和决策依据。数据统计与分析，数据发布与远传，分
2、析优化能源运行方案，记录和积累各种能源使用状况。实现能源使用实时在线监控，为管理者提供不同层次的管理权限，随时随地对能源系统进行访问，实现远程管理。提供能源利用诊断、节能控制、能耗计量分析、节能潜力分析、节能效果验证，提高节能意识等提供手段。充分考虑平台系统对各种能耗系统管理的整合扩展能力。系统建设实施分为3个阶段：建设运行、深化分析、改善提高，此3个阶段环环相扣，并且形成一个PDCA环，促进节能工作的持续发展。节能监管体系总体建设规划图将中西医结合医院的用电系统的电能数据、用水数据通过远程手段采集和传输到数据中心，从而实现具有实时数据采集、远程传输、动态显示、科学分析和预测、日常报表管理等功
3、能。1.3设计依据与技术规范节能监测技术通则GB/T15316-1994； 电能计量装置技术管理规程DL/T 4482000； 电子远传水表CJ/T224-2006； 热量表CJ128-2007；智能建筑设计标准 GB/T50314-2006；多功能电能表 DL/T614-1997；多功能电能表通信规约 DL/T645-1997；户用计量仪表数据传输技术条件CJ/T 188-2004；电能计量装置技术管理规程 DL/T 448-2000；电测量及电能计量装置设计技术规程 DL/T 5137-2001；电能计量装置安装接线规则 DL/T 825-2002；电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范G
4、B 50168-2006。1.4系统设计原则系统设计的好坏在根本上决定了整个能源管理系统的优劣，不仅仅影响到设计施工成本与周期，还直接影响到终端用户的使用体验，系统建设不仅需要考虑分项能耗信息低成本、高稳定性的获取、加工、处理、分享，还需要通过多个子系统提供更加丰富、翔实的能耗信息和新的知识，也需要系统也具备与其他系统实现数据共享、模块接入的可扩展性。为达目的，艾科建筑能源管理系统在设计方面依据如下几个设计原则：1）开放性系统的软硬件平台都应该是开放的。软件的开放性主要指软件的可扩展性，即软件扩展新功能的容易程度。可扩展越好，表示软件适应“变化”的能力越强。软件架构的开放性：软件采用SOA架构
5、（面向服务的体系结构，即采用组件方式搭建的松耦合系统架构），可以灵活的响应需求的变更与系统的扩展,即软件可以按“动态开发”模式进行，满足用户管理需求。硬件系统的开放性表现主要体现在硬件集成与被集成的能力强弱。具体体现在两个方面：终端仪表协议的标准化：如遵循Modbus通讯规约、电能表1997版和2007版通讯规约、188直读仪表通讯协议与规约等。采集网关设备具有优秀的协议配置功能和很好的通讯兼容性，可以快速的集成第三方的仪表设备并保证通讯的稳定与可靠性，比如我们的网关设备拥有多种类型的通讯接口形式，并且内置可编程控制、通讯策略。2）可比性横向可比性是这一系统最重要的特征。与绝对的能耗数量相比，
6、各个建筑总能耗、人均、面积能耗的相对位置，某种意义上更能揭示能源使用中的问题，也更能激发改善建筑物管理、降低能耗的愿望。可比性的基础，是对某些约定的规范化，形成用于能耗信息交互的“协议”。3）安全性安全性是衡量一个系统非常重要的设计指标，特别是针对WEB应用平台，一方面要保证服务器等设备不被黑客、病毒破坏，还好通过高度安全性的数据存储和读取方式保证数据安全。艾科的平台采用Linux为核心操作系统来保证系统的稳定安全，同时通过分布式存储的方式保证数据的完整性、机密性。 4）稳定性系统的稳定性直接影响到了后期管理成本和维护成本，是系统最关键之处。艾科从系统架构入手，在软件平台、通讯传输上非常重视通
7、过分布式存储、分布式管理的方式来保证系统的稳定性，如在系统架构上，增加有独立管理和数据存储功能的数据网关，在通讯上尽量利用有线网，同时备选艾科可靠成熟的RF470短距离无线通讯，以解决部分监控点施工难的问题。1.5系统架构1.5.1系统整体规划本次建筑能源管理系统包括数据集成、数据存储管理、基础信息管理、能耗数据设备监管服务、数据接口等部分组成，如下图所示：数据集成：用于多种集成技术方案，获取第3方的数据，如其他的能源管理系统资料、数据库数据甚至终端仪表的转换数据。数据采集：通过计算机通讯技术手段，对能耗的分类分项进行实时的采集。数据存储：通过分布式存储技术对耗能设备、采集计量仪表、分类分项能
8、耗数据、业主信息、建筑信息、系统运行日志等进行存储。监管服务：监管服务是整个节能监管平台的核心业务，它包含整个系统中数据的各种应用。数据服务：为第三方的系统提供数据访问接口，或直接将数据传送给第三方的系统。集成服务：与第三方的系统进行整合，实现应用与数据的交互。16.5.2系统组成架构为保证系统的稳定性，本次建筑能源管理系统由三层组成，如下图所示：建筑能源管理系统架构图第一层：数据感知层。由各种能耗计量仪表组成，如：热量表、网络水表、网络电表、采集器等。在每个风机盘管上安装一个采集器，采集器与风机盘管的高、中、低档位及阀门连接，采集每台风机盘管高、中、低档的热交换时间；采集器与控制面板TCA连
9、接，该系统已经包含有温度控制器，用户不用再配置温控器。网络电表：用于电力参数计量。远传电表技术要求：电表为直读式智能电表，非脉冲信号输出，带RS485通信接口；电表的通信协议须符合中华人民共和国电力行业标准多功能电能表通信规约（DL/T645-1997）或多功能电能表通信规约（DL/T614-2007）；具有制造计量器具许可证及相关认证；通信协议为标准的Modbus协议，通信协议可开放给第三方集成。网络水表：符合国家行业技术标准，收集数据用于系统分析管理。水表为直读式智能水表，带RS485通信接口；水表精度不低于B级；符合国家或行业相关标准：电子远传水表（CJ/T 224-2006）住宅远传抄
10、表系统 数据专线传输（JG/T 162-2004）户用计量仪表数据传输技术条件（CJ/T 188-2004）表计具有制造计量器具许可证及相关认证；通信协议为标准的Modbus协议，通信协议可开放给第三方集成。第二层：采集网络层。是数据感知层与应用管理层的网络连接、数据和命令的交换。由采集网关对各仪表采集数据，向上层传输数据，带数据过滤与存储功能，并向下层传递控制指令，采集网关接口丰富，可兼容RS485、M-BUS等通信接口的仪表。采集网关：用于数据收集、交换，连接于能耗计量表计与交换机之间，是本系统重要器件，可使系统的各种监测设备接入以太网，同时适用于多种设备的通信转换（如：Modbus-TC
11、P/IP）。1台采集网关下行有4个RS485接口，每个接口可带32块表计（电表、水表、热量表等），由网络中心为每台采集网关提供独立的IP地址，采集网关通过TCP/IP通信协议，将数据传输到数据集中器，供上级管理中心调度数据使用。第三层：应用管理层。通过服务器与管理软件，实现能耗计量、网络温控、能耗分析、能耗查询、能耗警报等功能。由建筑能源管理软件、服务器等组成。系统软件基于多进程、多任务Windows Server 2008中文操作系统。系统在配电室值班室内设监控主站一套，系统主站设备包括监控服务器、UPS、打印机等设备,系统监控服务器的电源由不间断电源(UPS)提供,系统通讯布线由系统网络拓
12、朴图确定。通过本地服务器接口，Web浏览器客户端或其他有安全级别的终端服务器，将数据呈现给不同级别权限的用户并进行控制访问。12.5.3 系统特点高扩展性：分布式体系架构，终端仪表可无限扩充；高性能：数据分层存储，分而治之的高性能架构；高可用性：各层责职明确，确保整体架构的稳定性；高稳定性：多级数据存储于处理，数据完整性不受系统断电及意外故障的影响。模块化组合：有丰富的管理分析模块，按照建筑行业的内部管理运行模式分为公共区域、用能区域，按照各用能环节的详细分解出办公用电、动力用电、空调用电等环节，按照建筑行业的物业管理模式分解考核指标等等。采用B/S结构模式，通过Web浏览器展现，方便管理者、
13、研究者对各种分析结果、展现报表和数据的访问，并实现远程和异地管理。系统支持个性化的门户管理，可为不同管理人员定制不同的展现门户。 系统设有专门的Web门户展现和管理平台，支持基本的Web开发功能和嵌入任意的Web页，并集成了网络报表、智能图表和仪表盘、自由查询、快速索引和自动报告等专业化的展现方法。 1.6能耗的分类分项计量1.6.1 能耗分类能耗数据是能源管理分析的基础，对于每一类建筑，需要采集的数据指标分为建筑基本情况数据和能耗数据采集指标两大类。建筑能源管理系统的分析基础来自于建筑内的各种能耗数据的采集，依据建筑物的不同功能区域和系统设计，针对能源管理系统的分析需要进行选择性的数据采集，
14、采集依据下表中的分类标准。能耗数据采集指标包括各分类能耗和分项能耗的逐时、逐日、逐月和逐年数据，以及各类相关能耗指标。各分类能耗、分项能耗以及相关能耗指标。结合国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则及本项目医院的实际情况，对应于能耗类型，需要按以下能耗类型指标进行分类采集：分类能耗（1） 电量；（2） 水耗量；（3） 空调耗能量；1.6.2 分项用电按国家导则要求，电量应分为4项分项，包括照明插座用电、空调用电、动力用电和特殊用电。电量的4项分项是必分项，各分项可根据建筑用能系统的实际情况灵活细分为一级子项和二级子项，是选分项。其它分类能耗不应分项。用电分项计量如下
15、图： 总电量计量采集对象：变配电室总供电回路。分项用电计量A.空调用电B.照明插座用电C.动力用电D.特殊用电1.7系统功能1.7.1能耗统计系统提供多种数据统计方式，可按能耗类型统计、按区域统计、按设备类型统计。系统可提供日统计、月统计、年统计等多种时段数据的统计方式。1.7.2能耗指标计算系统自动计算各类相关能耗指标，如下：（1）建筑总能耗，建筑总能耗总用电量折算的标准煤量+集中供热耗热量折算的标准煤量+集中供冷耗冷量折算的标准煤量+建筑所消耗的其它能源应用量折算的标准煤量。（2）单位建筑面积用电量（总用电量/总建筑面积）（3）单位空调面积用电量（总用电量/总空调面积）（4）单位建筑面积分
16、类能耗量（分类能耗量直接计量值/总建筑面积）（5）单位空调面积分类能耗量（分类能耗量直接计量值/总空调面积）（6）单位建筑面积分项用电量（分项用电量直接计量值/总建筑面积）（7）单位空调面积分项用电量（分项用电量直接计量值/总空调面积）（8）用能定额管理根据各个部门不同的情况（如部门人数，耗能设备数量等），对各个部门进行能源定额管理，提供定额分配明细查询功能；根据用电性质，对能耗结构分析。图：能耗定额指标图：定额成本分析1.7.3用能监测系统通过实时抄表，对单个电表电能参数（包括电能、功率）的实时监控，按照计划自动或手动的方式可以实现多表集抄，每次抄表均可以记录电表当前状态信息，并生成相关的图
17、表展示给用户，并生成统计信息，存入日志； 1.7.4数据维护提供对单个电表数据维护功能，可添加，修改和删除电表某时刻的上报示数；同时也可提供单个电表维护功能，如电表换表记录，维修记录以及电表所属组织变更履历。1.7.5能耗分析系统提供多种分析算法，如同比、环比、排名等方式，可实现对区域能耗、具体能耗类型、设备类型能耗进行分析。分析时段可提供日分析、周分析、月分析、年分析以及任意指定时段内的数据分析。提供曲线、棒图、饼图等图形方式的打印和保存。可根据区域、组织不同的用电类型以及用电性质划分等统计对象以报表形式统计某个月每一天或某年的某个月的能耗数据；利用灵活的报表配置功能，用户可通过配置分析模型
18、配置的能耗分析图表，能够多维度(时间、区域、建筑类型、能耗分类分项及建筑物等)查询所需数据，对不同的建筑类型、建筑、区域等用能情况进行对比分析，找出某时段及某区域的用能高峰，挖掘节能潜力。1.8主要设备介绍1.8.1采集网关产品概述：能耗数据采集器是一种物联网底层设备（仪表）的数据汇集和管理的设备，可采集不同品牌的水表、电表、热量表等网络仪表的数据，所有采集到的数据上传到数据集中器或能耗数据中心，通过联网通讯，可以在多台电脑上对能耗数据采集器进行查询和设置操作，是计费系统中的一个重要设备。功能介绍：序号功能描述1兼容采集不同品牌水表、电表、热量表等网络仪表数据2支持WEB页面查询仪表状态、仪表
19、数据和抄表日志3下行支持RS485、M-BUS接口，上行支持RS485和RJ45通讯接口4LED指示，方便日常维护5可支持DC24V、DC12V集中供电输出技术规格参数：工作电源AC220V10%，501Hz输出电源DC24V功 耗15W显示方式WEB、LED指示灯处理器采用工业级嵌入式ARM9处理器 工作频率 456MHZ操作系统Linux2.6.33通讯方式无线射频通讯，4路下行RS485通信, 2路上行RS485通信 CAN，RJ45最大波特率RS485：9600bps，电源负载150 W可带负载RS485接口：128个无线最大通讯距离可视距离300m工作温度温度：-30+60，湿度90
20、%RH（不结露）外形尺寸37029080(mm)重量4.2kg1.8.2服务器数据服务器要求如下：硬件环境：硬盘空间：1T以上内存：16GB以上CPU：6核12线程以上软件环境：操作系统：Linux(Cent OS 6.3) / Windows Server2008（建议） / Windows 7以上版本java运行时：jdk1.7或以上Web中间件：Tomcat7.0数据库：MySQL5.6或以上1.8.3 组合式热量表（电磁型）产品介绍：组合式热量表由计算器、电磁流量计及配套的温度传感器组成，通过采集流量及供回水温度数据。根据热力学公式，对热交换量进行积算，可显示冷量、热量、瞬时温度、流量
21、等信息，并可用柱状图分析历史数据。功能特点：实时显示被测介质的供回水温度、瞬时流量、累计流量值、瞬时冷（热）量、累计冷（热）量积算值等；多层密码保护，防止数据丢失及意外修改；可选用Modbus协议、BACnet协议；远程控制管路阀门的通断，方便物业管理；以柱形图方式显示，方便对数据的分析及查看。技术参数：工作电源AC 220V22V，50Hz5Hz功耗10W通信方式RS485（Modbus或BACnet协议）通信波特率9600bps最大通信距离400m温度传感器配对四线制PT1000流量输出信号420mA / 脉冲信号冷量积算范围(0999999.999999)MWh热量积算范围(099999
22、9.999999)MWh分辨率0.000001MWh计算器精度2级1.8.4电磁流量计广泛应用于造纸、化工、钢铁、自来水等要求高精度、高可靠性的工业领域，为建筑节能智能化技术导则中推荐使用的产品。工作原理：基于法拉第电磁感应定律：当导电液体流过包围在磁场中的流量管时，在流向和磁场二者相垂直的方向就会产生与平均流速V成正比的感应电动势E。E = K B V D式中：K : 仪表常数；V：流体流速；B：磁场强度；D：电极间距。功能特点：准确测量各种导电液体的流量；精度可达0.5级，量程宽；管体内无运动部件，寿命长，免维护。技术参数：适用管径DN40DN700，输出420mA电流信号或脉冲信号介质温度-30+100（注：受衬里材料耐温特性的限制）压力等级1.6MPa流量精度0.5级