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智慧生活設計事務所


2017年8月16日 星期三

Green building uses energy saving technology






來源: 棒棒书香

據統計,在已建成的智慧建築中,80%左右的建築設備監控系統(BAS),僅具備設備運行狀態監視和自動控制功能,缺少對設備能耗的計量和管理能力,這類已建成的智慧建築,逐漸無法滿足物聯網時代,對高效能源管理的要求。

為此,可以建立一個獨立的能源管理系統(Energy Management sysretm,EMS),並將其整合到智慧建築的設備管理系統(BMS)中,以接人到物聯網管理平台。


獨立能源管理系統(EMS),可實現對建築中水、油、氣及電的能耗監測,並對各項能耗進行分項審計。該系統可將收集到的各項能耗數據,與建築設備監控系統進行共享,依據能耗數據的分析處理,對建築設備進行優化控制,以降低建築設備的能耗,提高能源利用率,以達到真正意義上的「綠色智慧建築」。



▌方案總體設計
獨立能源管理系統(EMS),可視為一個獨立子系統,將其整合到智慧建築的設備管理系統(BMS)。並透過BMS使其接人到物聯網能源管理平台,以使EMS獲得的設備能耗數據,上傳給物聯網能源管理平台。獨立能源管理系統自上而下可分為三層:應用層、傳輸層、感知層,方案結構框架如圖1所示。




1、感知層
感知層主要包括滿足建築要求的各類儀表(即感測器),例如:電表、水表、油表、天然氣或煤氣表、冷(熱)量表等,以對需要監測的能量分量進行測量。

要求各類儀表可採集到有效監測數據,並具備數位輸出接口,可將所採集到的能耗數據,傳輸至數據採集器,同時接收並執行採集器轉發的控制命令。

2、傳輸層
傳輸層作為中轉環節,一方面需要接受感知層採集的監測數據,另一方面需要將接受的數據,進行初步的打包處理後,上傳到應用層以備其實用。同時,需要接收應用層下達的控制命令,並將其轉發給相應的感知層設備。

隨著電子和通信技術的發展,數位信號的傳輸方式多種多樣,大體可分為有線和無線傳輸量大類,其中又包含多種傳輸協議及形式,後面會介紹幾種典型模式。傳輸層作為轉發機構,需保證應用層與感知層之間的數據傳輸暢通,要完成以下兩方面工作:


(1)數據採集器與現場儀表之間的通信
數據採集器負責收集現場儀表,採集到的設備能耗數據,同時轉達控制命令,一般設置在建築內部,與現場儀表之間的距離不大,可採用以下幾種傳輸方式與現場儀表進行通信:


◆ RS-485總線
RS-485總線傳輸,有效距離可達幾十米到幾千米,只需要一對雙絞線實現網路站點之間的通訊,具有成本低廉、佈線簡單、安裝靈活、穩定可靠、強負載能力等優點。但其不足之處在於自適應和自保護能力等方面,要求維護人員技能素質較高。

◆ M-BUS總線
M-BUS總線是歐洲標準的總線協議,適用於計數器或測量儀表的數據傳輸。M-BUS總線工作穩定、傳輸距離長,且適應電壓不穩定場所能力較強,拓撲結構靈活多樣等特點。


另外,其對總線電源的可靠性要求較高,可對總線電源進行雙冗餘設計。

◆ Zigbee無線傳輸方式
Zigbee無線傳輸具有穩定可靠、網路容量大、自適應能力強、組網靈活等優點,並且架設成本低,傳輸安全等級高,無需線路鋪設。

(2)數據採集器與能源管理伺服器之間的通信
由於具體建築情況的差異,伺服器安置的位置不同,數據採集器與能源管理伺服器之間的傳輸距離遠近不同。當距離較近時,可採用與數據採集器與現場儀表之間的相同的通信方式,當距離較遠時,可採用以下兩種方式進行通信:

◆ 寬頻網路傳輸數據。
在數據採集器處設立一個公用網路通信終端,數據採集器擁有一個IP地址,類似於一個獨立電腦,可透過公用網路與管理伺服器進行通信。

◆利用行動網路通信提供的服務如如GSM、GPRS、CDMAIX等,實現數據採集器與能源管理伺服器之間的通信。


3、應用層
應用層主要指的是能源管理系統服務平台,主要任務接收傳輸層發送的數據包,並進行數據的解包、分類統計、數據分析處理,同時發送下行控制命令等功能。

完成對電、水、氣、熱(冷)等能耗分量的統計和分析,生成年月日報表,以備查詢使用。同時,應具有良好的人機介面,可以表格、曲線圖、圖像等形式將能耗數據展現,以供管理人員參考。

結 語
本能源管理設計方案具備獨立的計量儀表、數據採集器,將能耗數據獨立傳輸至能源管理平台,不受其他系統干擾,且軟硬體搭建維護簡單,將其整合到建築設備管理系統,可實現建築設備能耗的優化控制。


                                                                                                                                                                                                                 


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