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據(jù)統(tǒng)計，在我國已建成的智能建筑中，80%左右的建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)僅具備設備運行狀態(tài)監(jiān)視和自動控制功能，缺少對設備能耗的計量和管理能力，這類已建成的智能建筑逐漸無法滿足物聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)(Energy Management sysretm，EMS)，并將其集成到智能建筑的設備管理系統(tǒng)(BMS)中,以接人到物聯(lián)網(wǎng)管理平臺。獨立能源管理系統(tǒng)(EMS)可實現(xiàn)對建筑中水、油、氣及電的能耗監(jiān)測，并對各項能耗進行分項審計。

該系統(tǒng)可將收集到的各項能耗數(shù)據(jù)與建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)進行共享，依據(jù)能耗數(shù)據(jù)的分析處理，對建筑設備進行優(yōu)化控制，以降低建筑設備的能耗，提高能源利用率，以達到真正意義上的“綠色智能建筑”。

方案總體設計

獨立能源管理系統(tǒng)(EMS)可視為一個獨立子系統(tǒng)，將其集成到智能建筑的設備管理系統(tǒng)(BMS)。并通過BMS使其接人到物聯(lián)網(wǎng)能源管理平臺，以使EMS獲得的設備能耗數(shù)據(jù)上傳給物聯(lián)網(wǎng)能源管理平臺。獨立能源管理系統(tǒng)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筑要求的各類儀表(即傳感器),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(jiān)測的能量分量進行測量。要求各類儀表可采集到有效監(jiān)測數(shù)據(jù)并具備數(shù)字輸出接口,可將所采集到的能耗數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集器,同時接收并執(zhí)行采集器轉發(fā)的控制命令。

2. 傳輸層

傳輸層作為中轉環(huán)節(jié),一方面需要接受感知層采集的監(jiān)測數(shù)據(jù),另一方面需要將接受的數(shù)據(jù)進行初步的打包處理后,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,并將其轉發(fā)給相應的感知層設備。隨著電子和通信技術的發(fā)展,數(shù)字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(xié)議及形式,后面會介紹幾種典型模式。傳輸層作為轉發(fā)機構,需保證應用層與感知層之間的數(shù)據(jù)傳輸暢通,要完成以下兩方面工作：

(1) 數(shù)據(jù)采集器與現(xiàn)場儀表之間的通信

數(shù)據(jù)采集器負責收集現(xiàn)場儀表采集到的設備能耗數(shù)據(jù)，同時轉達控制命令，一般設置在建筑內部，與現(xiàn)場儀表之間的距離不大，可采用以下幾種傳輸方式與現(xiàn)場儀表進行通信：

◆ RS一485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(xiàn)網(wǎng)絡站點之間的通訊，具有成本低廉、布線簡單、安裝靈活、穩(wěn)定可靠、強負載能力等優(yōu)點。但其不足之處在于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一BUS總線

M一BUS總線是歐洲標準的總線協(xié)議，適用于計數(shù)器或測量儀表的數(shù)據(jù)傳輸。M一BUS總線工作穩(wěn)定、傳輸距離長,且適應電壓不穩(wěn)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余設計。

◆ Zigbee無線傳輸方式

Zigbee無線傳輸具有穩(wěn)定可靠、網(wǎng)絡容量大、自適應能力強、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點，并且架設成本低，傳輸安全等級高，無需線路鋪設。

(2)數(shù)據(jù)采集器與能源管理務器之間的通信

由于具體建筑情況的差異，服務器安置的位置不同，數(shù)據(jù)采集器與能源管理務器之間的傳輸距離遠近不同。當距離較近時，可采用與數(shù)據(jù)采集器與現(xiàn)場儀表之間的相同的通信方式，當距離較遠時，可采用以下兩種方式進行通信：

? 寬帶網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)采集器處設立一個公用網(wǎng)絡通信終端，數(shù)據(jù)采集器擁有一個IP地址，類似于一個獨立計算機，可通過公用網(wǎng)絡與管理服務器進行通信。

? 利用移動網(wǎng)絡通信提供的服務如如GSM、GPRS、CDMAIX等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器與能源管理務器之間的通信。

3、應用層

應用層主要指的是能源管理系統(tǒng)服務平臺，主要任務接收傳輸層發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并進行數(shù)據(jù)的解包、分類統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析處理，同時發(fā)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(tǒng)計和分析，生成年月日報表，以備查詢使用。同時，應具有良好的人機界面，可以表格、曲線圖、圖像等形式將能耗數(shù)據(jù)展現(xiàn)，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(shù)據(jù)采集器，將能耗數(shù)據(jù)獨立傳輸至能源管理平臺，不受其他系統(tǒng)干擾，且軟硬件搭建維護簡單，將其集成到建筑設備管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)建筑設備能耗的優(yōu)化控制。