大型公共建築節能監測系統，主要由三部分組成：現場採集子系統，數據中轉站子系統及數據中心服務系統。
基本介紹
- 中文名：大型公共建築節能監測系統
- 組成：現場採集子系統等
- 結構：計量表具、數據採集器等
- 計量表具：普通網路電量表等
現場採集子系統,現場採集子系統特性,數據中轉站子系統,EMSIV能耗管理平台,數據中轉站優點,市級數據中心,數據中心繫統優點,
現場採集子系統
現場採集子系統安裝在被監測的大樓內部，結構如下圖所示：主要由計量表具、數據採集器、乙太網網路系統3部分組成。
計量表具主要包括：普通網路電量表、多功能網路電量表、網路水錶等，未來可考慮接入冷熱量表、蒸汽表等，所有表具需要具備符合國家標準的RS-485底層通訊接口，上層協定按照住建部《國家機關辦公建築和大型公共建築能耗監測系統分項能耗數據傳輸技術導則》的規範，採用符合國家標準的通訊協定如：DL/T645-1997、CJ/T188-2004、GB/T19582-2008等協定。所選表具需具備國家計量監督部門的認證，並滿足各項電氣安全規範。
數據採集器採用完全符合住建部《分項能耗數據傳輸技術導則》的要求，內置近百種常用計量表具的通訊協定，並提供協定解析腳本實現新增表具的擴展。產品提供4、8、16等多個接口版本選擇，按依照現場環境自由組成星型或匯流排型拓撲網路，方便施工與調試。
乙太網網路系統採用普通的乙太網架構，由路由器和交換機組成。採集服務和web服務需要該網路的防火牆開放TCP連線埠80和UDP連線埠80，並且對其傳輸速率和數據包大小不受限制，以便數據傳輸和客戶端訪問能耗平台網站。如果需要提供數據遠程服務，須允許外部網路訪問管理平台伺服器的資料庫。
節能降耗
節能降耗現場採集子系統特性
1、 標準性：計量表具按照住建部導則規範，選用具有RS-45通訊接口和滿足DL/T645-1997等標準通訊協定的產品，能夠兼容各種採集系統並利於維修替換。數據採集器完全符合建設部導則要求，向數據中轉站和數據中心傳送的數據包使用了標準的XML數據協定格式，可以平滑接入任何市級、省級甚至國家級數據監測平台。
2、 開放性：採集器向下可通過擴展協定解析腳本的方式任意接入各種品牌各種型號具備RS-485通訊接口的計量表具，向上使用符合國家標準的通訊協定，可以與任意品牌符合國家標準的數據中轉站，實現互通互聯。
3、 準確性：採集間隔在國家標準中規定的15分鐘以內，可以準確捕捉所有能耗拐點及峰值功率的突變，消除因延時而產生的計算誤差。表具和互感器的選型和參數選取使用由清華大學建築節能研究中心開發的專用設計計算模擬軟體，準確匹配計量精度的要求。
4、 擴展性：數據採集器可擴展採集冷/熱量，燃氣量等其他能耗數據信息，還可擴展採集溫濕度、CO2濃度等環境參數信息。
5、 安全性：採集器與數據中轉站或數據中心間通訊採用住建部導則中規定的AES加MD5算法進行數據包加密，該加密算法廣泛套用與金融、國防等重要領域擁有良好的安全性。數據採集器作業系統採用裁剪最佳化的Linux作業系統，關閉了全部無用網路連線埠，能有效避免網路攻擊和病毒入侵。
6、 穩定性：採集器硬體平台選取了被高端網路通訊設備廠商廣泛採用的PowerPC架構的CPU處理器，具有極強的穩定性和可靠性，軟體使用美國宇航局使用的Python語言編寫全部核心代碼內建微型資料庫，可實現長達1個月的斷點續傳數據保障功能，即使傳輸網路出現問題，也可確保數據不會丟失。
數據中轉站子系統
數據中轉站子系統採用針對大型公共建築節能監測系統研發的iSagy本地服務系統。該可將接收到的各電錶能耗數據按照處理流程，轉換為符合住建部《能耗數據採集技術導則》的分項能耗數據並最終上傳給市級數據中心。
主要進行的工作包括：數據採集包接收、數據採集網關命令下達、能耗數據分精度計算、支路能耗數據計算、分項能耗數據拆分計算、分項能耗數據合併計算，上傳數據傳送、數據展示分析、系統管理、數據同步等功能。
數據中轉站上傳數據中心數據包協定符合住建部《能耗數據採集技術導則》標準要求，採用XML協定規範進行編碼，上傳內容包括建築基本情況和能耗數據兩項，其中建築基本情況含基本項和附加項兩部分，採用人工採集的方式獲取，並在建設階段統一上傳至市級數據中心。能耗數據包括電量、水量、燃氣量等分類能耗數據，其中耗電量按照分項能耗數據形式組織，包含照明插座用電、空調用電、動力用電、特殊用電四個一級分項和依照建築配電情況組織的8到19個二級分項。其中電量、水量等可以通過自動採集獲取的數據應採取自動採集的方式，採集並上傳至數據中心，建築消耗的煤、液化石油、人工煤氣、汽油、煤油、柴油等能耗量等不能自動採集的數據應通過人工採集的方式獲取並上傳到數據中心。
數據中轉站子系統除了提供採集接收，處理計算、轉發上傳等標準功能之外，還為大樓的業主提供了一整套完整的物業服務與節能管理軟體系統。該系統能切實提升大樓物業的管理水平並能為業主帶來可觀的節能收益。
EMSIV能耗管理平台
1、EMSIV能耗管理平台主要包括設備集能耗分析、分戶能耗分析、用電參數實時監控、能耗財務分析、報表列印、節能足跡、節能診斷和新聞搜尋等八大板塊。此平台可以幫助管理人員更加全面深入地了解建築物每一時刻、每一角落的能耗情況。
2、 設備集能耗分析：
按照設備用途和特性，將建築物內使用的所有設備進行逐層分項，以便管理人員更加清晰、全面地了解建築物內各個分項的能耗情況。同時，可以監控各個設備的耗電量和用電安全情況，隨意統計各個時段內能耗數據，並可以在設備之間、分項之間進行能耗比較，也可以對不同時間的能耗進行比較。
3、 分戶能耗分析：
根據業態模式和業主要求，可對建築內部進行分商戶、分部門、分地區等方式的分戶式管理，對所有分戶的能耗和用電安全進行實時監測，詳細了解各分戶的能源使用情況，如單位面積能耗、用電功率峰值、實時統計電價、各分項能耗統計等。同時，也可以對其他能耗種類進行同樣形式的統計和展示（如水、蒸汽、天然氣等），還可以根據從不同角度對分戶進行綜合排名和對比。
4、
用電參數實時監控：
將用電支路信息圖以web的形式清晰地展示於此平台中，可監控每一條用電支路的耗電量、實時功率、電錶讀數等實時參數，並配合聲光效果對發生故障或者出現用電安全問題的支路進行實時報警。
5、 能耗財務分析：
此板塊可以根據不同的計價方式計算出建築物內各個設備及各個分戶的能源消費詳單；幫助建築物管理人員深入了解能源費用的組成，從而確定各種能源的節能潛力；幫助管理人員選擇合理的MD值，從而節省不必要的支出。
6、 報表列印：
此板塊包含了日常使用的所有報表模式，可根據用戶需求列印出百種報表。主要類型包括：設備集報表、分戶報表、財務報表、用電參數報表、環境參數報表、HVAC參數報表、診斷信息報表、節能足跡報表、天氣報表等。使用人員還可以自由地根據自己需求設計報表模版，批量生成和列印報表。
7、
節能診斷：
此板塊實現了為每一棟建築物配備貼身的能源管理專家這個看似不可能的願望。我們的專家團隊會對建築物的每一個設備、每一個系統進行深入細緻的能耗分析，進行歸納整理後，第一時間通過遠程伺服器傳送給建築管理人員，從物業管理到系統改造等多個方面，幫助管理人員對建築物進行有效的節能管理和改造。
8、 節能足跡：
此板塊記錄了每一次節能改造的歷程及成果，使原來無法說清楚的能源管理，變得可量化、可比較、可評價；使每一項經過節能改造的設備或者分戶，均可以看到每一次改造所帶來的直接效果，從而為能源管理找到了可靠依據。
數據中轉站優點
數據中轉站子系統在設計階段考慮到了如下問題：
1、 標準性：數據中轉站軟體使用了住建部導則中規範的標準能耗模型進行計算，所得數據無需轉換即可接入市級、省級或者國家級數據中心。中轉站上傳數據包使用協定遵循住建部《數據中心建設與維護技術導則》標準，可與其他同樣遵守該協定標準的數據中心和數據中轉站實現互通互聯。
2、 開放性：數據中轉站軟體採用了模組化分層的設計思想，從底層數據採集到能耗數據計算，從分項能耗整理到數據分析挖掘，從能耗數據展示再到數據上傳上報都可以實現不同程度的開放。
3、 準確性：使用了分項能耗特徵資料庫、動態靜態特徵信息、不準確度計算等具有專利技術的計算方法保證數據的準確。使用了最最佳化能耗拆分方法，可將公共設備能耗數據、客戶能耗數據、輸配側的支路能耗數據分別計算處理和表達。得到的能耗數據表達清晰明確，為下一步的數據挖掘和節能分析提供了良好的基礎。
4、 可比性：依照住建部制定的標準能耗模型進行歸一化計算，能將各種用能設備分別劃分到底層分項能耗的範疇。這樣就使得不同建築、功能相同、形式相近的用能系統或設備，實現在底層分項能耗的可比，可明確地反映具體用能狀況或問題；位於這一能耗數據模型上層的分項能耗，往往是由底層的分項能耗合併構成，具有更好的包容性，使得不同建築、功能相同、但形式差別較大的用能系統或設備，也能實現在上層分項能耗的可比，也可在一定程度上綜合反映用能狀況。
5、 安全性：數據中轉站系統採用了Linux+Apache+Java+python的設計，使用UFW防火牆，可以有效避免黑客和病毒的干擾。伺服器系統採取了黑盒無界面的設計，物業人員只能通過專用的管理軟體進行操作和維護，可以避免因誤操作造成的損失或者人為篡改能耗數據。
市級數據中心
其中：
1、數據採集及轉發伺服器
數據採集及轉發伺服器，負責實現與各建築數據中轉站之間的通訊，以及將整理好的分項能耗數據傳送到省級或者國家級數據中心。該伺服器以通訊處理為主，應接入具有較大頻寬的網路中。另外該伺服器應配備較高級別的硬體防火牆，配置選型時應著重考慮記憶體容量及網路通訊能力。建議作業系統使用Linux或者Windows Server 2003以上版本。數據採集和轉發軟體應儘可能流程簡單、模組通用、接口標準。
2、數據處理及計算伺服器
數據處理及計算伺服器，負責將各個數據中轉站傳送的建築基礎信息和實時能耗數據加工成具有參考和比較價值的標準單位能耗數據如分項單位面積能耗等和統計能耗數據如分項能耗最大值等，同時還要將該數據中心監測範圍內各大樓能耗數據加工處理成代表全市建築特徵的統計能耗數據，供上傳至更高級別的數據中心使用。該伺服器以計算為主，配置選型時應著重考慮記憶體容量及處理器能力。在接入大樓數量較少時，也可以考慮與數據採集及轉發伺服器公用同一台物理硬體。數據計算軟體應考慮做好各種異常情況的錯誤處理，避免因數據量過大、部分數據錯誤或者數據同步異常等原因而造成當機，中斷運行等現象。
3、信息發布伺服器
信息發布伺服器，負責信息發布網站的運行，是各級領導和民眾了解和考核該系統的主要視窗。該伺服器建議配置獨立的硬體主機，並接入較大頻寬的網路中，建議作業系統使用Linux，web伺服器軟體使用Apache。信息發布網站應能展示，對比，排名各個大樓的能耗數據，按照不同級別的用戶許可權，提供不同級別不同精度的數據。（下圖為數據中心軟體截圖）
4、資料庫伺服器系統
資料庫伺服器系統為整個數據中心提供數據存儲、查詢、排序等支持，由主業務資料庫和備份資料庫兩部分組成。資料庫軟體可以使用微軟公司的SQL Server也可以使用甲骨文公司的Oracle RDBMS，伺服器應考慮接入由多個大容量硬碟組成的磁碟陣列系統。該伺服器因為服務的業務多，處理的任務重，往往成為整個數據中心繫統的瓶頸，建議在硬體配置選型時適當增加冗餘。
5、節能服務專家系統伺服器
節能服務專家系統伺服器，為後期的數據挖掘，節能服務提供支持，主要實現節能診斷計算和節能量核算計算。主機。
系統管理員接口為管理操作人員管理、維護、修複數據中心繫統的唯一接口，可實現分級操作與管理，異常狀態報警，操作自動記錄等功能。管理操作軟體採用C/S架構設計，管理員需要安裝專用的操作終端才能連入整個系統。
下圖為管理員接口軟體界面截圖
數據中心繫統優點
數據中心繫統在設計階段考慮到了以下幾個問題：
1、標準性：採用符合住建部導則中規範的數據處理流程，能耗計算模型和統計方法，使用了導則中規定的標準傳輸協定進行通信，可確保多級別數據中心之間的無縫對接。
2、準確性：數據處理及計算伺服器中加入大量容錯機制，實現各種異常情況的錯誤處理，避免因數據量過大、零星電錶讀數錯誤或者數據同步異常等原因造成的計算錯誤等問題。
