．绿色智慧建築：基於 EMS 的能源管理方案

Building Energy Management Case Study

來源：千家智

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。

Hitachi's concept for Energy Management Systemm：Community Energy ...

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(即傳感器)，例如：電表、水表、油表、天然氣或瓦斯表、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：

◆ RS485總線

RS一485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，傳輸的距離遠近不同。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。

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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，且軟硬件搭建維護簡單，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。1639180502