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摘要：針對低能耗的綠色建筑，提出了一種智慧能源管理系統。該系統關鍵的核心產品采用非常先進的綠色建筑的能源管理技術，實時監測各弱電子系統的運行狀態，并將數據匯集到中心數據庫，系統自動分析各設備的能耗、能效情況并給出合理建議，從而進一步對設備進行優化，以實現整個弱電系統信息資源的合理共享與分配，確保建筑內所有設備處于高效、節能的最佳運行狀態。該系統側重于整體的節能運行，其運行管理模式及系統控制策略易于理解和應用。
關鍵詞：能源管理；能耗采集；能耗分析；用能監測
一、引言
綠色建筑是指最大限度地節約資源、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共處的建筑。建筑能源管理系統以綠色建筑為核心，在保障高舒適的同時，堅持以“低碳、高效”為原則，打造低能耗、高舒適的綠色建筑。關鍵的核心產品采用非常先進的綠色建筑的能源管理技術，實時監測各弱電子系統的運行狀態，并將數據匯集到中心數據庫，系統自動分析各設備的能耗、能效情況并給出合理建議，從而進一步對設備進行優化，以實現整個弱電系統信息資源的合理共享與分配，確保建筑內所有設備處于高效、節能的最佳運行狀態。[1]側重于系統整體的節能運行，其運行管理模式及系統控制策略易于理解和應用。
二、系統結構
建筑能源管理系統是一整套的能源管理的解決方案，提供從硬件到軟件的設備和技術措施。硬件方面，支持國內外大多數通訊采集儀表（支持OPC、Modbus、TCP/IP等協議）；[2]軟件方面，包括數據采集、實時數據、歷史數據、能源管理分析數據、系統管理、數據展示、分析、控制等多個層面功能。
1.硬件層
硬件層一般采用多功能智能儀表，實時動態采集數據并上傳到數據層，二者之間通過采集軟件連接；
2.數據傳輸層
將底層數據通過各種協議和規約上傳匯總到能源管理系統，交由系統進行處理和分析；
3.數據層
包括實時數據庫、歷史數據庫、能源管理數據庫，是整個系統的核心基礎；
4.數據處理層
對海量數據進行存儲和預處理，為分析和決策做好準備；
5.系統應用層
包含3D展示、實時監測、集中控制、動態分析等，是整個系統的核心和關鍵；
6.系統管理層
包含基礎信息的配置和管理，以及整個軟件的配置。
三、系統各功能設計
1.建筑基礎信息配置
可自由的在系統中配置所管轄的建筑信息，包括向系統中添加建筑、配置建筑的樓層及支路信息；配置樓層及房間用戶信息，能源收費及價格信息等等。[3]當管轄建筑增加或減少時，可以快速方便的自行配置。
2.能耗數據實時監測
主要是對各儀表進行實時監測，當發生故障時，通過監測畫面，可及時找出出現故障的儀表，方便用戶及時跟蹤處理現場情況，主要內容包括如下：
（1）網絡通訊狀態監測
對整個樓宇的網絡通訊進行實時監測，當發現網絡通訊異常時，可及時有針對性地對通訊異常的網絡進行維護。
（2）各儀表通訊狀態
對每個儀表通訊狀態進行監測，發現沒通訊上及通訊中斷情況進行及時的報警及高亮顯示，方便用戶有針對性地維護，而不用人為的每個都去檢查一遍。
（3）參數實時監測
對各儀表采集量進行實時監測，用戶可隨時判斷各個采集點的失壓、失流和采不上數據的點，方便及時發現及時處理。
（4）供水管網監測
對各供水采集儀表進行監測，可查看各儀表的實時流量、累積流量等，當儀表有故障時，可及時發現和處理。
3.建筑分類能耗分析
系統在完成數據處理與上傳的同時，將建筑能耗進行分類分析，該部分功能符合114號文的定義，即將建筑能耗分類為如下六類：（1）耗電量；（2）耗水量；（3）耗氣量（天然氣量或者煤氣量）；（4）集中供熱耗熱量；（5）集中供冷耗冷量；（6）其它能源應用量（如集中熱水供應量、煤、油、可再生能源等）?？蛇x擇樓層，查看該樓層多有燈具的開啟狀況、照度、功率等。可手動控制燈具的開關、照度強弱，并可根據預設方案或人體感應技術自動控制燈具開關和照度，從而達到節能的目的。
4.建筑分項能耗分析
（1）照明插座用電
為建筑物主要功能區域的照明、插座等室內設備用電。主要包括照明和插座用電、走廊和應急照明用電、室外景觀照明用電。
（2）空調用電
主要包括冷熱站用電、空調末端用電。
（3）動力用電
主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電。
（4）特殊用電
主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其它特殊用電。建筑總能耗為建筑各分類能耗（除水耗量外）所折算的標準煤量之和?？傆秒娏浚?sum;各變壓器總表直接計量值；分類能耗量＝∑各分類能耗計量表的直接計量值；分項用電量＝∑各分項用電計量表的直接計量值；單位建筑面積用電量＝總用電量/總建筑面積；單位空調面積用電量＝總用電量/總空調面積。
5.能耗同比、環比分析
統計建筑或片區能耗的時用量、日用量和年用量，以曲線圖、柱狀圖等不同方式顯示，支持報表輸出。
6.能耗數據分析
通過對建筑的能耗數據統計、分析，結合模型建筑物能耗對比，確定建筑物能耗對比，確定建筑物的能耗狀況和設備能耗效率，從而提供建筑物能源管理優化措施。[4]能耗數據分析模塊是能耗管理軟件的精髓所在，目前市場上各家軟件的算法不盡相同，其效果還需市場驗證。然而，以模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎的計算機智能控制技術的發展將極大推動能源管理水平。
7.能耗指標統計
以圖表形式展現以下能耗指標：建筑總能耗、總用電量、單位建筑面積用電量、單位空調面積用電量、單位建筑面積分類能耗量、單位空調面積分類能耗量、單位建筑面積分項能耗量、單位空調面積分項能耗量；并顯示同類建筑的各項指標平均值，使用戶對建筑的用能情況一目了然。
8.能源消耗分析
包含能耗構成分析和能耗趨勢分析，能耗構成分析采用餅狀圖的形式展現指定時間段內各類能耗所占總能耗的百分比情況；能耗趨勢分析采用折線圖的形式展現指定時間段內指定能源的消耗趨勢情況。
（1）能耗報表管理
自動生成所需要的數據（日/月/季度/年）報表、定期階段報表和事件報表，并能以用戶所需要的格式和方式保存、導出或打印。[5]報表的類型、內容和格式可由用戶動態調整。
（2）能耗報表分析
系統可提取各類能耗數據進行自動分析，確立標桿值并對各監控點的能耗情況進行能耗水平判定，對能耗改善提出一套完整的診斷流程，并提供能耗分析報告，幫助用戶進行節能措施及設備改造。
（3）人工數據上傳
針對尚未安裝自動采集儀的支路或無法使用數據采集儀進行自動采集的能源消耗（例如汽油、煤等），提供人工數據上傳及審核的功能，避免數據缺失導致的各類問題。
（4）數據備份管理
用戶手動或系統自動備份保存各項數據；當發生特殊情況導致數據丟失時，可自動導入最近的備份數據進行數據恢復，避免特殊情況出現數據丟失導致的各項損失。
（5）報警設置
用戶可根據不同樓層、不同支路、不同設備的用能需求，分時間段設置不同的報警策略，當發生不合理的能源消耗時，系統按照所設置的報警方式對用戶進行提醒，避免設備故障或人為原因造成的能源浪費；在一段時間后，用戶也可通過歷史報警記錄，分析當前的節能策略是否需要進行修改，最大限度確保能源和資金的合理使用。
（6）系統管理
用戶通過此模塊對系統的底層設置進行管理。例如：可通過此模塊對能耗指標進行配置管理；對生產報表的要求和樣式進行配置管理；對系統用戶進行權限的配置管理；查看系統運行的日志等等。
四、系統特點
1.人機交互技術
基于人機交互的界面設計，采用WEB的展現方式，同時系統支持個性化需求，用戶可根據自己的喜好配置不同的展現形式，滿足不同人群的需求。
2.多終端訪問
滿足多種不同終端，即個人電腦、手機、Ipad等不同的終端訪問，支持多種主流瀏覽器。
3.多樣化的數據分析
數據呈現豐富，功能配置靈活。采用數據層層挖掘技術，最大限度地發現數據價值。
4.設備運行管理
關注設備的運行管理，通過監測找出設備運行異常狀況，進而優化設備，提高設備性能，延長設備使用壽命。
5.分布式海量存儲技術
分布式海量存儲技術，能夠快速處理大數據量，并具有強大的系統兼容性、開放性和擴展性。系統能夠與光伏發電系統、暖通空調系統、智能照明系統、地熱采暖系統、樓宇自控系統等第三方系統完美對接，最終只需登錄我們的系統就可以滿足所有的需求。并且系統提供二次開發手冊、驅動開發、Web接口，保證系統的開放性和擴展性。
五、結語
該系統在實時監測各弱電子系統的能耗、能效和運行參數，通過相同設備能效指標對比，及時發現低能效設備，進而對設備進行優化，提高設備性能；通過對設備運行參數監測，及時發現設備故障，減少對設備的影響，延長設備壽命，讓所有設備節能高效地運行。對所有設備集中管控，在“時間”維度上避免浪費，實現在不該用能時段不用能，在該用能時段合理用能，讓所有設備協調工作，實現資源利用最大化。
參考文獻
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[5]羅先喜，苑明哲，徐化巖，王宏.面向鋼鐵企業的先進能源管理系統研究新進展[J].信息與控制.2011（06），48-49.
[6]蔣育翔，黃全福，洪小和.基于鋼鐵企業能源特點及相互關系的能源管理信息系統的研究[J].冶金自動化,2011（02），12-13.
作者:黃培 單位:江蘇建筑職業技術學院
