建筑能耗监测系统技术方案
概述
为了响应国务院要求开展节能减排的号召，并完成国家“十一五”计划关于节能减排目标的要求，国家住建部下发《关于切实加强政府办公和大型公共建筑节能管理工作的通知》，通知要求深入推进建筑能耗监测体系建设和加强对空调温度控制情况的监督检查。住建部从2007年开始在北京、天津、深圳等试点城市推行建筑能耗监测体系的建设，但在对公共建筑空调温度控制的监督管理上却比较缺乏有效的手段。
建筑能耗监测系统是本公司采用自主知识产权有线和无线传感网技术研发、生产的专业化节能系统，系统可以深入到建筑物内各区域，实现对能耗使用的全参数、全过程的管理和控制功能，是能耗监测、温度集中控制和节能运行管理的综合解决方案。该系统不仅符合国家有关公共建筑管理节能的政策和技术要求，更是融合了能耗监测、空调温度集中控制和节能运行管理的整体解决方案,可对建筑能耗进行动态监测和分析，实现建筑的精细化管理与控制，带给用户新的价值体验，达到节能减排的效果。
系统开发及设计依据
国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统________
《分项能耗数据传输技术导则》
《分项能耗数据采集技术导则》
《建设、验收与运行管理规范》
《楼宇分项计量设计安装技术导则》
《数据中心建设与维护技术导则》
《公共建筑室内温度控制管理办法》建科〔2008〕115号
《民用建筑节能条例》国务院令第530号
《公共机构节能条例》国务院令第531号
《国务院办公厅关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知》〔2007〕42号
《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发〔2007〕15号）
系统结构
建筑能耗监测系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，为大型公共建筑的实时数据采集、开关状态监测及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任建筑能耗监测系统。
该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，一般分为三层：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。
1）站控管理层
站控管理层针对能耗监测系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机、UPS 电源等组成。监测系统软件具有良好的人机交互界面，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。
监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。
打印机：系统召唤打印或自动打印图形、报表等。
UPS：保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行。
2）网络通讯层
通讯层主要是由通讯管理机、以太网设备及总线网络组成。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。
通讯管理机：是系统数据处理和智能通讯管理中心。它具备了数据采集与处理、通讯控制器、前置机等功能。
以太网设备：包括工业级以太网交换机。
通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线、光纤以及无线通讯等。
3）现场设备层
现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表组成，采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集终端，向数据中心上传存储的
建筑能耗数据。测量仪表担负着最基层的数据采集任务，其监测的能耗数据必须完整、准确并实时传送至数据中心。
系统功能
1）实时采集智能电表、水表和气表数据，并传输到管理中心，管理中心对能耗数据进行统计、分析并上传到上级能耗监测中心；
2）实现了对室内温度的实时监测和网络化管理，为精确控制中央空调的开关机时间及温度提供可靠依据；
3）实时监测门窗状态，严禁开门、开窗的状态下使用空调或供暖设备；
4）有助于改善中央空调或北方供暖系统各区域温度的均衡性，提高运行效率，降低运行成本；
5）通过对建筑物能耗系统的全参数、全过程集中管理和控制，实现公共建筑的节能运行管理功能。
系统组网功能
局域网：系统在建筑物内采用有线或无线传感网方式组成局域网进行工作，所有采集到的监测数据均通过以太网或GPRS进行传输；
广域网：各个建筑物内的局域网通过internet连接到上级管理中心，实现大区域（集团）的统一管理，可远程监测和显示各个建筑物的用能信息。
系统特点
1）系统支持采用zigbee无线自组网方式，可减少额外布线和施工破坏，也使工程安装和维修简单方便；
2）系统采用模块化结构，构架简单，扩展功能强，可方便地满足用户未来需求；
3）系统功能完善：具有能耗监测管理和分析功能，同时支持空调温度集中控制和节能运行管理的功能；
4）配置灵活：用户可以自由选择适合自己需求的功能和组件，若将来需求发生变化，可方便地进行功能及组件的扩充或修改。
WSN在建筑能耗监测中的适用性
建筑能耗监测平台可采用zigbee技术组建无线传感器网络（WSN）。整个网络由若干个终端采集器以及一个汇聚采集器构成。通常将 WSN的终端采集器
称为采集节点，将汇聚采集器成为汇聚节点。采集节点负责数据的采集和传送，以及根据汇聚节点的控制命令设置相应的工作模式等;汇聚节点是网络的中心，起到协调器和网关节点的作用，汇聚节点负责整个区域网络的维护与数据的汇集，再将数据通过Internet/GPRS上传到上级数据中心或中转站。系统最大特点就是
可灵活地基于WSN技术进行信息采集，利用WSN节点与电表等与用能设备连接，通过无线自组网方式自动采集分散在各处的电、水、气、冷热量等实时数据，使用户随时监测现场耗能设备的运行数据，为今后实施节能反馈控制系统的研发提供基础，以达到优化能源供应、提高能源管理水平、提高能源利用效益、减少能源损耗、节约能源成本的目的。
基于WSN技术的建筑能耗监测系统属于WSN与节能的交叉领域，以WSN和计算机信息处理为技术核心，建设先进、功能强大的信息采集处理平台。该系统适用于各种既有和新建建筑，系统组网方便，不占空间，减少综合布线施工，项目实施快速方便。
在各种无线传感网技术中，ZigBee的自组网能力以及高容量特性使其非常适合建筑能耗监测系统的应用，在节点分散、数量众多、低速率传输的能耗监测采集端建设中，有明显的优势，是当前最适合建筑能耗监测系统数据传输的技术。
除了组网方便、安全、可靠，ZigBee还有低传输速率、低功耗、高容量、低成本等特点，非常适合有大量终端设备的网络，如能耗监测、楼宇自动化等场合。
设备安装改造方式
如果用户已有电表、水表等，且带有485口，则可直接接入采集器，如已有仪表不支持485口，则需要改造和更换设备。每户的总表最后统一为带485
口的多功能表，外接带无线传感模块的采集器，可以每15分钟上送一次电量、电压、电流、功率因素等数据。数据采集频率可根据具体需要灵活设置，数据采集频率可在15分钟/次到1小时/次之间调整。
设备改造原则：在一定投资成本和不改动已有配电线路前提下，以最大程度地获得能耗公示需求数据为目标，在既有配电支路上无拆换、无干扰方式安装。
成果及应用实例
★江苏省省级机关办公楼（多栋建筑）
★南京市委大院办公楼（建筑群）
★南京市台城大厦
★济南市儿童福利院
