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2.能耗監(jiān)測(cè)與信息管理系統(tǒng)
目前大多數(shù)公共建筑只有總電表、總氣表等為數(shù)非常少的計(jì)量表具，缺乏樓宇內(nèi)部各個(gè)用能子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、分項(xiàng)用能數(shù)據(jù)，難以掌握樓宇中各個(gè)子系統(tǒng)各自的用能現(xiàn)狀，無(wú)法實(shí)現(xiàn)科學(xué)的用能管理。能耗監(jiān)測(cè)*初起源于分項(xiàng)計(jì)量設(shè)想的提出，好比醫(yī)生通過(guò)儀器對(duì)病人進(jìn)行科學(xué)性診斷，查找“病癥”所在部位，實(shí)施針對(duì)性的“治療”。2006年北京市率先開(kāi)展了機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑分項(xiàng)用電計(jì)量項(xiàng)目研究，并初步實(shí)現(xiàn)了分項(xiàng)用電數(shù)據(jù)穩(wěn)定持續(xù)的獲取、傳輸、存儲(chǔ)和分析，這即是建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。江蘇省自2007年開(kāi)展能耗監(jiān)測(cè)調(diào)研與研究，并于2008年起實(shí)施能耗監(jiān)測(cè)項(xiàng)目試點(diǎn)，依托省級(jí)建筑節(jié)能專(zhuān)項(xiàng)引導(dǎo)資金落實(shí)了分項(xiàng)計(jì)量工程項(xiàng)目和數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。
監(jiān)測(cè)建筑能耗數(shù)據(jù)展示可為建筑業(yè)主等單位提供建筑的分類(lèi)分項(xiàng)用能狀況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，使其定量了解建筑內(nèi)各部位的能源消耗情況，為指導(dǎo)節(jié)能運(yùn)行管理、實(shí)施節(jié)能改造等工作提供技術(shù)保障。為實(shí)現(xiàn)能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)建筑用能橫向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)問(wèn)題、縱向挖掘節(jié)能潛力的建設(shè)目的，江蘇省依據(jù)國(guó)家有關(guān)技術(shù)導(dǎo)則要求，結(jié)合工作實(shí)際，自行研發(fā)了能耗監(jiān)測(cè)與信息管理系統(tǒng)，并在以下3方面進(jìn)行了技術(shù)集成創(chuàng)新。
2.1基于Flex技術(shù)大型公建能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)方法
目前關(guān)于能耗監(jiān)測(cè)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)主要采用net技術(shù)和J2EE技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的功能側(cè)重于能耗數(shù)據(jù)的查詢(xún)與展示。但建筑耗能與很多因素有關(guān)，如建筑物的形狀、面積、朝向、層數(shù)等多種因素有關(guān)，同時(shí)也與建筑物的空間環(huán)境相關(guān)。傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法很難描述建筑物的空間環(huán)境、建筑物的構(gòu)造特點(diǎn)等與建筑自身屬性相關(guān)的問(wèn)題，且傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法基于查詢(xún)驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)模式簡(jiǎn)單，信息量不足，與用戶(hù)交互性較差。
針對(duì)傳統(tǒng)方法較難描述建筑物空間屬性和信息量不足的缺陷，本系統(tǒng)采用Flex技術(shù)開(kāi)發(fā)能耗監(jiān)測(cè)與信息管理系統(tǒng)軟件，結(jié)合三維（3D）仿真地理地圖對(duì)建筑空間屬性進(jìn)行描述，將能耗數(shù)據(jù)與建筑的3D地理信息相結(jié)合，直觀展現(xiàn)建筑的能源消耗情況。通過(guò)對(duì)建筑區(qū)域建立3D仿真地理地圖，并將3D仿真地理地圖進(jìn)行切割成分級(jí)瓦片地圖數(shù)據(jù)，再基于Flex環(huán)境開(kāi)發(fā)地圖顯示程序組件，動(dòng)態(tài)調(diào)用分級(jí)瓦片地圖，實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)的3D地圖服務(wù)功能，并將地圖坐標(biāo)信息與建筑的能耗統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行有機(jī)融合，通過(guò)地圖縮放實(shí)現(xiàn)以不同粒度動(dòng)態(tài)查詢(xún)及比對(duì)多個(gè)建筑的能耗分析統(tǒng)計(jì)信息。
2.2建筑支路異常能耗診斷技術(shù)
建筑支路異常能耗可能造成能源浪費(fèi)，也可能造成安全事故，建筑支路異常用能預(yù)警是一項(xiàng)重要的節(jié)能服務(wù)內(nèi)容。建筑海量的能耗數(shù)據(jù)隱藏著大量的用能特征信息，通過(guò)對(duì)歷史能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行信息挖掘，對(duì)異常用能情況進(jìn)行捕捉，及時(shí)給出預(yù)警信息。建筑支路異常能耗分析傳統(tǒng)上借助一些數(shù)學(xué)方法，如統(tǒng)計(jì)法、偏差法、密度法等，較多地從數(shù)學(xué)的角度考慮算法，并不能反映建筑支路異常能耗數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，這些算法只是在少數(shù)研究人員中進(jìn)行研究，缺乏廣泛的應(yīng)用價(jià)值。建筑支路異常能耗診斷技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出了一種基于自組織映射網(wǎng)絡(luò)的建筑異常能耗支路的在線(xiàn)診斷方法。通過(guò)該診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的檢測(cè)模型，自動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)建筑各能耗支路的用能情況，當(dāng)異常特征發(fā)生時(shí)，及時(shí)給出預(yù)警信息。
2.3智能樓宇中海量信息的壓縮方法
由于建筑能耗監(jiān)測(cè)與信息管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收來(lái)自監(jiān)測(cè)建筑的能耗信息，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)多，而采集的時(shí)間又相對(duì)較短，因而要保存的歷史數(shù)據(jù)量非常大，如果將這些數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)，不僅會(huì)占用大量的系統(tǒng)存儲(chǔ)空間，而且會(huì)降低數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，使數(shù)據(jù)的傳輸、查詢(xún)和分析變得困難。本系統(tǒng)針對(duì)建筑能耗數(shù)據(jù)的特殊性，考慮不同特性數(shù)據(jù)點(diǎn)的需求，研究了一種智能樓宇中海量能耗信息的壓縮方法，即采用多級(jí)壓縮策略與自控精度SDT數(shù)據(jù)壓縮算法。利用開(kāi)放性的記錄方式給予系統(tǒng)配置自由度，有效地過(guò)濾冗余數(shù)據(jù)。利用數(shù)據(jù)平滑方法對(duì)數(shù)據(jù)序列中強(qiáng)噪聲點(diǎn)進(jìn)行處理，使得處理后的數(shù)據(jù)能接近被測(cè)參數(shù)的實(shí)際值，降低了傳感器的測(cè)量精度誤差給數(shù)據(jù)處理帶來(lái)的影響。數(shù)據(jù)處理過(guò)程中采用了周期跨度的保存方式，具有很高的壓縮比，與內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)中的緩存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合，使得壓縮方法與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相得益彰。
3.系統(tǒng)應(yīng)用
江蘇省建筑能耗監(jiān)測(cè)與信息管理系統(tǒng)具備各種建筑能耗實(shí)時(shí)分類(lèi)/分項(xiàng)計(jì)量。數(shù)據(jù)采集與存貯、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析、數(shù)據(jù)發(fā)布與遠(yuǎn)傳等基本功能，已先后應(yīng)用在南京、無(wú)錫、常州、蘇州等市級(jí)監(jiān)測(cè)中央級(jí)建筑能耗數(shù)據(jù)庫(kù)上傳數(shù)據(jù)任務(wù)。
從2008年起，江蘇省實(shí)施的建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一期工程中要對(duì)8大類(lèi)、798萬(wàn)m2公共建筑能耗進(jìn)行在線(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，其中：辦公建筑73幢、商場(chǎng)建筑19幢、賓館建筑21幢、教育建筑73幢、醫(yī)療衛(wèi)生建筑18幢、體育建筑7幢、綜合建筑7幢、其他建筑21幢。運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，功能齊全，為加強(qiáng)用能監(jiān)管管理提供了科學(xué)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，已對(duì)數(shù)據(jù)傳輸長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠、連續(xù)的部分監(jiān)測(cè)建筑開(kāi)展用能診斷分析，科學(xué)查找用能存在問(wèn)題，提出改進(jìn)措施，進(jìn)一步發(fā)揮能耗監(jiān)測(cè)的作用。
4.工程案例分析
某棟4層商用寫(xiě)字樓，底層商業(yè)用房尚未使用，2至4層為辦公用房。該樓宇安裝電能表分別計(jì)量照明、空調(diào)、機(jī)房、廚房等8個(gè)回路的用電情況，并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，其中：各樓層的照明插座用電，包括辦公室的照明、辦公設(shè)備等；各樓層的空調(diào)用電是中央空調(diào)機(jī)的能耗；機(jī)房?jī)?nèi)主要耗能設(shè)備是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和空調(diào)；廚房餐廳支路包括2樓廚房的設(shè)備用電、2樓餐廳的空調(diào)用電等。
圖14月至11月各層照明插座用電比較
從圖1可知，總體上該樓照明插座用電的變化規(guī)律相同，符合工作人員作息時(shí)間一致的現(xiàn)狀；4樓工作人員較多，日用照明插座負(fù)荷相對(duì)較高，監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)此予以驗(yàn)證；2樓計(jì)量的面積較少，故能耗較3、4樓也較少。
從圖2可知，各層空調(diào)用電基本規(guī)律相同，7、8月份是空調(diào)用電的高峰期。3樓與2樓的空調(diào)用電基本相同，但考慮到2樓的計(jì)量面積較少，故2樓的單位面積空調(diào)用電較高。4樓空調(diào)用電夏季使用較多，符合其人數(shù)較多的現(xiàn)狀，而進(jìn)入11月份其空調(diào)用電較2、3樓低，可能與其工作人員中占多數(shù)的年輕人對(duì)低溫適應(yīng)能力較強(qiáng)而未開(kāi)啟空調(diào)有關(guān)，見(jiàn)圖2。
圖2各層空調(diào)用電比較
圖3所示為機(jī)房用電情況趨勢(shì)圖，從圖中可知機(jī)房用電比較規(guī)律，日用電在300kW·h左右，用電基本在12.5kW·h左右，起伏很小。這與機(jī)房?jī)?nèi)各類(lèi)設(shè)備24h工作情況相符。機(jī)房?jī)?nèi)各類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工作狀態(tài)下的能耗基本不變，空調(diào)的工作能耗與氣溫情況關(guān)系不大。
圖3機(jī)房用電情況
圖4廚房餐廳用電情況
該樓宇廚房餐廳主要為辦公人員準(zhǔn)備午餐，其工作時(shí)間是周一至周五的早8時(shí)到14時(shí)左右。從圖4可知，廚房餐廳的用電基本符合其工作規(guī)律，4個(gè)波谷對(duì)應(yīng)的正是當(dāng)月的4個(gè)雙休日；這一用電支路還包括1樓大廳的用電，故14時(shí)之后還有物業(yè)的接待與值班人員活動(dòng)的用電能耗。
根據(jù)能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，可以得知該樓宇用電基本正常，未發(fā)現(xiàn)較大異常用電現(xiàn)象。
5.安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)
5.1概述
Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶(hù)端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對(duì)水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過(guò)對(duì)用戶(hù)端所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類(lèi)能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶(hù)進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶(hù)可按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源計(jì)算，分析現(xiàn)狀，查找問(wèn)題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施，并向縣級(jí)以上管理節(jié)能工作的部門(mén)報(bào)送能源計(jì)算報(bào)告。
5.2應(yīng)用場(chǎng)所
適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測(cè)與管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。
5.3系統(tǒng)功能
5.3.1系統(tǒng)概況
平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線(xiàn)，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。
5.3.2用能概況
對(duì)建筑、部門(mén)、區(qū)域、支路、分類(lèi)分項(xiàng)等用能進(jìn)行對(duì)比，支持當(dāng)日逐時(shí)趨勢(shì)、當(dāng)月逐日趨勢(shì)曲線(xiàn)、分時(shí)段能耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比、總能耗同環(huán)比對(duì)比。
參考文獻(xiàn)
[1]路宏偉.大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)與信息管理系統(tǒng)研究及應(yīng)用.[J]江蘇建筑，2011：5-143.
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.
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