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1、1智慧楼宇能效监测平台智慧楼宇能效监测平台建设方案建设方案2目目 录录1 1 总论总论.31.1 主要依据.31.2 主要原则.52 2 项目现状项目现状.63 3 项目方案项目方案.73.1 项目目标和范围.73.1.1 项目目标.73.1.2 项目范围.73.2 项目建设方案.83.2.1 整体架构.83.2.2 业务架构.93.2.3 技术架构.293.2.4 部署架构.324 4 主要设备材料清册主要设备材料清册.334.1 软硬件需求分析.334.2 主要设备材料表.3331 1总论总论1.11.1 主要依据主要依据2021 年国家电网公司工作会议指出：要紧紧抓住“碳达峰、碳中和”发
2、展契机，全面深化“供电+能效服务”，坚持以客户为中心、以市场为导向，因地制宜实施灵活市场开拓策略，保存量、扩增量、争变量，增供扩销、提质增效，助力公司稳健经营，促进绿色低碳发展。目前建筑能耗约占我国全社会能源消耗的三分之一，随着经济快速发展，我国建筑体总量和能耗强度 还在持续增长。据统计，2018年我国建筑总面积约为 617 亿平方米，年均增长率约 4%，其中商业楼宇市场份额约占 14%，年增长率约 6%，单位能耗是其他建筑的2 倍多。商业楼宇用能占比高，单位能耗高，开展智慧楼宇能效监测平台系统建设能有效降低能耗、增强与电网互动，对全社会具有重要意义。2020 年智能建筑及居住区数字化标准化技
3、术委员会（SAC/TC426）发布的中国智慧建筑发展白皮书，认为“智慧建筑并不仅仅是各种新兴技术在建筑物上的简单堆砌和连接，而是以建筑、人与环境为对象，结合人工智能、物联网、大数据、云计算、虚拟现实等技术，使建筑物具备自我感知、自我判断、自我学习、自我分析和自我决策的能力，从而为用户提供多样的、个性化、精准化的4服务，更贴切地适应并满足人们对工作和生活环境中建筑物安全、高效、便利及可持续发展等功能的需求。”绿色建筑运行维护技术规范JGJT 391-2016 是为贯彻国家技术和经济政策，低碳节能，保护环境，规范绿色建筑的运营和维护，节约土地和用水，节约材料和保护环境，保证可持续发展的效果，制定此
4、规范。此规范中有许多创新之处：首次提出了绿色建筑综合效能调适体系，依托低/无成本运维管理技术，协助建筑系统实现各种负载条件下不同用户的实际使用需求，制定建筑运营和维护的关键技术和实施策略，构建绿色建筑运营管理评估指标体系，实现绿色建筑设计和优化运行的目标。随着云计算、大数据、物联网、5G 通讯、人工智能、移动互联网等高新技术的快速发展，使得智慧楼宇迈上了一个全新的技术平台层次，原来难以实现的一些应用场景，现在都有可能付诸实现。当然，技术是“智慧楼宇”的重要因素，但更重要的是“智慧”的理念。智慧楼宇的建设区别于传统安全、设备建设为中心的智能楼宇，应是以楼宇的健康、绿色、高效运行是为最终用户提供高
5、品质服务为中心。基于上述理解，我们认为智慧楼宇应体现以下特征：（1）自我感知：即通过嵌入式传感器和各种智能感知设备，实时感知智慧楼宇内各系统、设备的运行状态。（2）传输记忆：即通过不同模式下数据分析，使建筑发挥最优运行状态，减少手动控制和人为干预；通过有线和无线网络将建筑内的传感器和设备连接上网，实现数据的全面采集。5（3）绿色节能：即通过加强智慧楼宇内部“源网荷储”各系统间协同联动，实现楼宇能效管理策略的智能动态判断与分析。（4）智能决策：即构建智慧楼宇主动式运维体系，实现按需维保，主动提前对用能隐患进行处理。1.21.2 主要原则主要原则先进性：智慧楼宇可以对各功能空间进行全面感知，将原来
6、单纯依靠人工进行管理、服务的工作，让楼宇实现自我感知、发现事件、自我处理、实时调度等，极大提升楼宇能效。要实现对楼宇的精细能效监测服务，就要对楼宇空间进行数字化，按照空间功能类型，将一栋楼宇各楼层、各类房间、各公共区域等进行空间划分管理。如此，细化后的功能空间，将容纳在该空间活动的人与楼宇建筑互动所产生的大量能效数据，支持精细化能效管控的实现。可扩展性：在进行方案设计与开发时，充分考虑日后的可扩展性，使专题研究与应用的功能开发成果具备良好的扩展性，能随着业务功能的变化灵活重组与调整，能够集成新的界面、流程及待办任务。易用性：设计成果能够切实简化用户的操作，增强系统的可操作性及实用性，能够让系统
7、更加契合用户的使用需求。安全性：设计方案须具备高安全可靠性，并通过采用多种安全机制和技术手段保障系统安全稳定运行。一致性：严格遵循国网公司信息化“四统一”原则及信息化总体架构的架构遵从原则，使信息系统建设中的设计和实现与其保持一致。62 2项目现状项目现状以数字化手段解决楼宇客户用能痛点。针对目前楼宇自动化水平低，导致能源利用不充分、能耗高的普遍痛点问题，以建设智慧楼宇能效监测平台系统为切入点，为客户提供抑制需求侧不合理能源消费的整体解决方案，可推动商业楼宇用能设备、系统间的联接，提升商业楼宇舒适度与智控能力，降低用能成本，全面提高综合能效水平。南京市江北新区人民检察院位于南京市大桥北路 5-
8、8 号，拥有检察院、法院和物业三栋楼，分别为 01、02、03 号楼，本项目将传统的楼宇从无生命的钢筋水泥结构演变成具有全面感知、自我适应、自我学习、自我判断、自我控制、可进化的“生命体”，形成楼宇中人、空间、环境、设备等深入融合且互为协调的整合体，实现楼宇设施设备运行持续优化、用户体验与生产力提升，支持多智慧化应用场景，以信息通畅、决策准确、指挥敏捷、反应迅速为目标，构建基于大数据、人工智能分析基础上的楼宇能源调度和智能决策机制。73 3项目方案项目方案3.13.1 项目目标和范围项目目标和范围3.1.13.1.1 项目目标项目目标智慧楼宇能效监测平台，通过传感器将物理设备及其状态信息实现就
9、地感知与融合，以实时监测能源数据为依据，为能源利用诊断、能源质量监测、能源账单核对、节能控制、节能潜力分析、节能效果验证、能源调度、提高节能意识等提供有效手段，实现有效节能，并提高能源的自动化管理水平。通过项目建设将江北检察院打造成“绿色智慧楼宇能效管理的示范区”。通过能效管控平台有效的保障各个楼宇内能源配送的可靠性；提升能源利用的效率，实现节能、省费、减排，以此逐步形成楼宇能效监控生态圈。3.1.23.1.2 项目范围项目范围3.1.2.1业务范围业务范围本次项目对江北检察院、法院和物业三栋楼宇接入水、电、气三表数据，边端侧主要集中楼宇设备监控，涉及到现场的施工、布线、联调，采集用能、环境、
10、设备运行状态等数据，通过物联终端设备把数据上报到本地应用服务器。基于本地应用服务收集的用能等数据，建设智慧楼宇能效监测平台，实现楼宇用能实时感知，用能监控、用能分析、用能统计等业务场景。83.1.2.2实施范围实施范围项目安装部署实施在检察院、法院和物业三栋楼宇。其中接入检察院主楼 2 块电表，5 块水表；接入检察院公共区 5块电表，2 块水表，配置一套检察院能效监管工作站；接入法院主楼 10 块电表，6 块水表；接入法院公共区 5 块电表，2 块水表，以及法院地下室，配置一套法院能效监管工作站；接入物业变电所、地下室 111 块电表，11 块水表，1 个燃气表，配置一套物业建筑能效监管工作站
11、。3.23.2 项目建设方案项目建设方案3.2.13.2.1 整体架构整体架构智慧楼宇能效监测平台是集物联网技术、云计算技术、大数据技术、电能计量技术、电能质量管理、用电分析、需量管理、能效决策管理技术为一体的综合信息采集与分析决策系统。专业的业务分析系统：楼宇建筑能效管理；统一、稳定、高效的数据采集平台：涵盖电量、功率、电压、电流、功率因数等大多数电力数据；灵活的组网方式：以太网、GPRS、RS-485、微功率无线等。功能齐全的采集设备：电能表、水表、燃气表、流量计等。智慧楼宇能效监测平台主要解决以下几个方面：对客户的采集设备实现统一管理、统一采集，随时查询用能情况，对主要用电设备用能数据进
12、行计量与分析、对客户用电需量进行管理、企业生产班9组用能考核、企业生产工序能耗水平分析，为推行移峰填谷的用能习惯提供数据依据。本系统设计及采用的设备均符合相关行业标准。系统主要包括主站、通信通道、采集终端等组成。通信通道支持以太网、RS485 方式，433M 微功率小无线等，系统可灵活组网。本案通信网络设计为本地化部署，数据采集层的各种智能监测表计通过 RS-485 现场总线，采用 Modbus、DL645 等通讯协议，将能耗信息传送到采集终端，再由采集终端通过主干通讯网络最终传送至本地能效服务器，用户随时随地通过 WEB 界面查看用能数据。3.2.23.2.2 业务架构业务架构系统业务围绕用
13、能总览、用能分析、统计报表和系统管理来设计，具体如下：103.2.2.1智慧楼宇能效监测平台智慧楼宇能效监测平台3.2.2.1.13.2.2.1.1 登录入口登录入口登录页、公司的名称及 Logo包含平台介绍，公司介绍轮巡展示单点登录（用户名、密码、验证码）3.2.2.1.23.2.2.1.2 用户管理模块用户管理模块作为整个智慧楼宇能效监测平台统一用户管理模块，应包括以下功能模块：用户管理：设置用户名、密码；角色管理：可对用户添加多个角色，也可删除其角色；编辑：对用户账户内容进行编辑；11重置密码：对用户登录密码进行重置；禁用：禁用该用户后，用户不可登录；权限设置：为角色添加权限，添加后可删
14、除权限；3.2.2.1.33.2.2.1.3 用能总览用能总览用能总览模块用来展示园区总体用电概况，便于企业领导或能管负责人快速了解园区当前用能的成本。1)1)楼宇概览楼宇概览楼宇概览模块负责整体展示全站的用能信息，包括电费单中的基本电费、功率因数、月用能费用、安全用电、当日负荷曲线、月电量趋势2)2)我的首页我的首页12个性化首页界面，可以根据个人喜好（根据个人使用习惯或重点关注自动地记录并调整）通过移动、拖拽方式自由组合、排列各个功能模块。3.2.2.1.43.2.2.1.4 用能分析用能分析用电分析模块是平台的核心模块，包含电量成本、分时电量、用电量构成、峰值负荷构成、功率因数构成、用电
15、负荷、变压器经济运行、损耗、类比、时比、指标关联等分析。1)1)电量成本分析电量成本分析13该模块提供监测点、用电单元的电量和电费成本分析。2)2)分时电量分析分时电量分析该模块提供了各监测点、用电单元的尖、峰、平、谷分时电量分析。143)3)用电量构成分析用电量构成分析该模块可对上级监测点或用电单元提供用电量构成分析；154)4)峰值负荷构成分析峰值负荷构成分析该模块可提供监测点或用电单元峰值负荷发生时刻的次一级监测点负荷构成详情，为“削峰平谷”中的“削峰”提供数据支撑；165)5)功率因数构成分析功率因数构成分析该模块可提供监测点功率因数计算值曲线，并找出次级监测点中功率因数小于 0.9
16、的十个监测点，按无功功率从大到小排列，为分析提高功率因数做数据支撑；176)6)用电负荷分析用电负荷分析该模块可提供监测点或用电单元的用电负荷最大、最小、平均值的统计分析；187)7)变压器经济运行变压器经济运行该模块通过计算变压器的负载系数，给出变压器经济运行评价；198)8)损耗分析损耗分析该模块通过计算变压器某一段时间内的高低压侧电量之差，得出变压器的损耗量和损耗率，提供变压器之间的横向对比；通过计算线路某一段时间内的首段和末端电量之差，得出线路的损耗量和损耗率，提供线路之间横向对比；9)9)类比分析类比分析20该模块提供相同时间内任意监测点之间的电量、负荷、电流、电压、功率因数和无功功
17、率的对比分析；10)10)时比分析时比分析该模块提供同一监测点在任意不同时间段内的电量、负荷、电流、电压、功率因数和无功功率的纵向对比分析；11)11)指标关联分析指标关联分析21该模块提供相同时间内同一监测点的负荷、电流、电压、功率因数和无功功率（最多可同时选中 3 个电参数指标）之间的对比分析；12)12)一次接线图一次接线图3.2.2.1.53.2.2.1.5 统计报表统计报表统计报表模块包含监测点运行报表、电量抄见值报表、电量汇总报表、用电单元电量汇总报表、电量/成本报表。1)1)监测点运行报表监测点运行报表22该模块按日提供各监测点的电流、电压、功率、功率因数和电量的运行报表，时间颗
18、粒度 15 分钟；2)2)电量抄见值报表电量抄见值报表该模块提供各监测点或用电单元的电量抄见值报表，可按日、月、年或自定义时段查询；3)3)电量汇总报表电量汇总报表该模块提供各监测点的电量汇总详细报表，可按日、月、年或自定义时段查询；234)4)用电单元电量汇总报表用电单元电量汇总报表该模块提供各用电单元的电量汇总详细报表，可按日、月、年或自定义时段查询；5)5)分时电量分时电量/成本报表成本报表该模块提供各监测点分时电量及对应时段的电费报表，可按日、月、年或自定义时段查询；246)6)自定义报表自定义报表该模块可提供监测点所有数据的基础报表，包括电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、电量
19、等，提供导出后按个性化需求组装成新的自定义报表模板，格式完全自定义，报表内的数据来源于基础报表，并提供新报表模板的导入功能；可在导出的自定义模板人工录入产量数据，并计算产品单耗；3.2.2.1.63.2.2.1.6 系统管理系统管理1)1)能效终端管理能效终端管理25提供能效终端的设备台账管理功能，包括新增、修改、量测分配等。2)2)用电单元配置用电单元配置提供能效终端通过数学运算方法（加、减、乘）生成的用电单元的配置管理功能。3)3)智能网关管理智能网关管理提供智能网关的台账管理功能，包括新增和编辑功能。4)4)数据台账管理数据台账管理26提供能效终端的数据台账管理功能，包括新增、修改、量测
20、分配。5)5)费率方案配置费率方案配置用于配置不同的用电费率方案，包括用电时段和电费单价。6)6)损耗配置损耗配置27支撑损耗分析的基础配置页面，支持按线路首、末端以及变压器高、低压侧做损耗配置。7)7)任务管理任务管理手动下发能效终端以及用电单元的电量计算任务，支持按任意时间段下发任务。8)8)接线图管理接线图管理提供平台接线图的修改及导入管理功能，支持 SVG 文件格式。283.2.2.1.73.2.2.1.7 告警管理告警管理告警查询告警查询告警策略告警策略告警对象告警对象293.2.2.1.83.2.2.1.8 水气数据采集水气数据采集实现对楼宇实时用能（水、气）状态的监视，关注水、气
21、的实时消耗情况，通过图形画面、趋势棒图的方式对实时数据、实时曲线和历史数据进行查询和分析。平台采用灵活的、可组态的图形工具，实现监视内容的定制化要求。通过水、气析数据实时采集实现对用水、气的管理，及时进行故障排查与处理，减少无谓消耗。所有计量设备通过网络终端集成进现场网络，每台网关可根据现场情况集成多台计量设备。3.2.33.2.3技术架构技术架构本系统基于微服务架构，采用微服务的设计思想，构建“强前端、大后台”的应用系统，充分考虑统一后台支撑的需求。后端服务采用 Spring Cloud 等技术开发，按照独立业务拆分为：数据采集服务、设备档案服务、协议解析服务、数据分析服务、用户服务、配置服
22、务、消息服务、统计服务、告警服务等；前端采用 vue 等技术开发，通过后端统一网关微服务负载至相应的微服务，调用接口获取数据，30渲染页面。以体现强前端、大后台的整体架构思路。其架构设计如下：1）展示层项目使用 Vue 框架，主要目的是将视图 UI 和业务逻辑分开；界面样式采用 CSS 进行控制，保证能够进行灵活改变。采用技术主要包括：Vue 2.6、elementUI、HTML5、CSS3 等主流技术。Vue：通过简单的 API 实现响应的数据绑定和组合的视图组件，双向数据绑定连接视图（view）和模型（model），为复杂的单页应用提供驱动。elementUI：为开发者、设计师提供基于 V
23、ue 2.0 的桌面端组件库。31HTML5：为承载丰富的 web 内容而设计的新语义、图形及多媒体元素，提供的新元素和新 API 简化了 web 应用程序的搭建，方便在不同类型的硬件之上运行。CSS3：提供用于控制网页的样式和布局。Js：处理网页内容的方法和接口，与浏览器进行交互，可以在多种平台下运行。CDN：提供关键技术内容存储和分发，包括但不仅限于：内容缓存、内容路由、内容注入和发布、内容分发等。2）服务层该层负责 WEB 服务的具体功能，服务层按照微服务架构设计，相关内容包括：数据采集服务、设备档案服务、协议解析服务、数据分析服务、用户服务、配置服务、消息服务、统计服务、告警服务等。4
24、.1.3 系统框架系统采用技术包括：Srping Boot、Spring Cloud、Docker 等主流技术。Srping Boot：使用 Spring Boot 可以生成独立的微服务功能单元；能自动提供相关配置；引入需要的库；提供命令行界面等；Spring Cloud：提供分布式系统基础设施开发，如：服务治理、客户端负载均衡、服务容错保护、声明式服务调用、API 网关服务、分布式配置中心；32Docker：提供持续部署与测试、多云平台、环境标准化和版本控制等服务；4.1.4 数据层该层提供 Redis、Oracle、MySQL 等存储分析数据库，在最大程度保障数据可靠性的前提下降低数据库压
25、力。同时基于elasticsearch、mongodb 等处理分布式文件及非结构化数据存储。Redis：提供持久化、高性能的 key-value 数据库，支持缓存、发布订阅、简单事务、队列等多种额外功能。MySQL：关系型数据库，提供标准的 SQL 数据语言，支持多语言，多系统运行。Elasticsearch：提供分布式、高扩展、高实时的搜索与数据分析引擎。Mongodb：基于分布式文件存储提供可扩展的、非结构化高性能数据存储。Oracle：支持分布式数据处理，将分布在不同物理位置的数据用通信网络连接起来，在分布式数据库管理系统的控制下，组成一个逻辑上统一的数据库，完成数据处理任务。3.2.4
26、3.2.4部署架构部署架构采用本地化应用模式部署；组网采用信息内网方式，外网通信采用 vpn、开放端口等形式；33端侧数据上报给网关，实现数据的汇聚、转换和上报；系统采用 B/S 模式，用户可基于浏览器访问。4 4主要设备材料清册主要设备材料清册4.14.1 软硬件需求分析软硬件需求分析4.24.2 主要设备材料表主要设备材料表1.1.硬件属性：硬件属性：服务器名称服务器用途规格型号用途数量备注数据库服务器 安装 Oracle 数据库软件 用来存储系统本身功能和服务所需的数据 浪潮 NF5270M5 2*Intel Xeon 5117(14C,105W,2.0GHz)2*32G DDR4 4*
27、4TB SATA 八通道 SAS 3008RAID 卡 两个千兆电口 双电源1）安装 Oracle数据库。2内网应用服务器 安装 kafka，Redis中间件软件 作为系统的 Web 服务器 作为系统中间件服务器处理 WEB 缓存 处理 Web 客户端的请求 浪潮 NF5270M5 2*Intel Xeon 5117(14C,105W,2.0GHz)2*32G DDR4 4*4TB SATA 八通道 SAS 3008RAID 卡 两个千兆电口 双电源1）部署能效监控，包含微服务组件、能效后台服务、前端服务。2）部署中间件，如 Redis，KafKa。2342.2.软件清单：软件清单：软件名称软
28、件名称软件版本软件版本备注备注Tomcat9.xWeb 容器Oracle11g 或者以上关系数据库Kafka2.5.0接物联平台Redis6.0.6缓存数据库Docker17.x容器K8s1.18容器编排JDK1.8.xjvm 运行环境CentOS7.X3.端侧设备清单端侧设备清单序号序号设备名称设备名称数量数量单位单位部署位置部署位置一、法院系统设备清单（含施工）1建筑能效管理设备箱2套01 栋2网络采集器2台01 栋3建筑能效管理设备箱2套地下室4网络采集器2台地下室5工作站及配套软件1套03 栋6建筑能效管理设备箱1套03 栋7网络采集器1台03 栋8服务器1台03 栋9线缆及敷设施工1套二、检察院系统设备清单（含施工）1建筑能效管理设备箱2套02 栋2网络采集器2台02 栋3工作站及配套软件1套03 栋4建筑能效管理设备箱2套03 栋5网络采集器2台03 栋6服务器1台03 栋7线缆及敷设施工1套35三、物业系统设备清单（含施工）1建筑能效管理设备箱2套地下室2网络采集器3台地下室3工作站及配套软件1套03 栋4服务器1台03 栋5线缆及敷设施工1套