第1章 能源管理系统

中天创意研发中心能源管理系统主要对写字楼内产权分割办公区域、不可分割办公区域、公共区域的电、水、空调进行远程计量，系统自动采集现有远传水、电表明细用能信息，透过数据采集器，经系统数据网络传送至主机实现对组织用能情况的实时监测，一旦发生需量越限、功率因数过低等情况，及时发出告警提醒用户处理。

同时，对产权分割办公区域内出售办公区域各办公室空调水管设置热量表，作为预付费计费系统物业收费的依据。对不可分割办公区域和公共区域总空调水管及楼层空调水管进行计费。

1.1            系统概述

水表、电表的集成是采用数据采集器对仪表进行带载，上传，实现远程计量控制。AKE能源计量系统是一套以计量为基础，收费为核心的系统；是一套对中央空调、水、电的用量进行独立核算的智能化计量、收费管理系统；能源计量管理系统可以由下面的几个子系统组成：

空调计量子系统：

主要适用于办公等需要分区域或分户计量；是对用户的中央空调用量进行计量的系统。根据计量末端的类型和实际功能需求可分为当量时间计费和区域能量计费；系统主要由前端的空调计量器具和通讯管理器组成。

电量计量子系统：

主要是对用户的用电量进行计量和远程抄表的系统；系统主要由前端的网络智能电表和通讯管理器组成。

冷热水计量子系统：

主要是对用户的冷热水用量进行计量和远程抄表的系统；系统主要由前端的网络智能水表和通讯管理器组成。

 

1.2            需求分析

1.2.1                             设计原则及目标

Ø  标准化：设计及其实施按照国家和地方的有关标准进行，选用的系统设备、产 品和软件尽可能符合相关工业标准，并且有CMC认证；

Ø  先进性：工程的整体方案将保证具有明显的先进特征。考虑到电子、信息技术 的迅速发展，本设计在技术上将适度超前，所采用的设备，产品和软件不仅成熟而且能代表当今世界的技术水平。

Ø  合理性和经济性：在保证先进性，满足用户需求的同时，以提高工作效率，节 省人力和各种资源为目标进行工程设计，充分考虑系统的实用、适用和效益，争取获得最大的投资回报率；

Ø  结构化和可扩充性：系统的总体结构将是结构化和模块化的，具有很好的兼容 性和可扩充性，使系统能在日后得以方便地扩充；

Ø  管理简单：全面综合优化优选，强调以人为本，系统易学易用，实现现代管理。

1.2.2                             系统结构

AKE能源计量管理系统通讯采用RS485标准工业总线，设计采用3层结构：

Ø  上层：中央管理层，主要由电脑、计费仪和系统管理软件构成。

Ø  中央层：系统扩展层，主要由各种通讯管理器构成。

Ø  底层：数据采集层，主要由各种采集器和仪表组成，包括时间采样器、能量表。

1.3            系统设计说明

1.3.1                             设计原则

1)合法性：具备计量体系和相关产品的计量器具的生产许可证等，没有知识产权的纠纷。

2)稳定可靠性：一是产品本身要求稳定是根本中央空调的计量表没有国家标准，很多厂家和单位将北方供热的热能表的标准拿来作为中央空调的计量标准，而实际使用的条件（温度、温差、流量的范围）都发生了很大的变化，导致误差会达到10-30%。本方案设计产品在广东省取得了产品认证标准及计量生产许可证，标准号Q/AKE-1-2004；在区域计量使用的能量表部分，坚决不采用稳定性差、使用寿命短、故障率高的机械式能量表，流量计在大管径采用进口的插入式电磁流量计，在小管径采用质量稳定可靠的管段式电磁流量计。对于水电计量表具，设计选用网络一体化表，具备数据本地存储、总线传输技术，有别于传统的脉冲输出采集的设计模式。二是通讯的方式建议选用最稳定可靠的方式而不是最先进的方式系统应具备良好的抗干扰能力，建议采用成熟的国际通用标准RS485。

3)经济性：保证稳定的工作状态并能够通过优化设计达到良好的性价比。 

4)实用性和成熟性：系统具备工程中所要求功能的能力，并且实现全中文操作，并应采用被实践证明为成熟和适用的知名品牌技术和设备，有成功收费使用5年以上的实例。

5)先进性：系统采用分布式、模块化的结构，采用先进的计算机、通信、测量和显示技术的实例。

6)开放性和标准化：系统遵循开放性原则，提供符合国际标准并满足国家及行业最新规范的软件，硬件、通信、网络，操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口与工具，使系统具良好的灵活性、兼容性，扩展性和可移植性。

7)扩展性：能满足用户将来的需求及系统规模的扩大。 

1.3.2                             系统拓扑图

1.3.3                               系统构成

1、能量表型计量

能量表主要是由1台能量积算仪、1对配对的PT1000温度传感器、1台流量计组成。能量积算主要对空调回路的出水温度T1、回水温度T2及瞬时流量q进行实时测量，并按照热力学能量计算公式，对使用冷量或热量进行累积计算 。

2、当量时间型计费

主要针对中央空调风机盘管和空调箱、新风机组等末端。

对风机盘管：检测电磁阀的开关状态并结合风机的运行状态对高、中、低风速运行时间分别进行累计和存储。只要电磁阀没有打开或者空调系统处于关闭状态下，采集器都不计时，系统不收费。

对于空调箱、新风机组，我们检测该设备空调回路的比例调节阀开度，设备对调节阀开度和时间进行积分，计算出当量时间；只要比例调节阀没有打开或者空调系统处于关闭状态下，采集器都不计时，系统不收费。采用RS485通讯方式与G04P通讯管理器进行通讯组网。

 3、电量计量子系统设计说明

直接采用带RS485通讯的网络电表，采用RS485通讯方式与G04P通讯管理器进行通讯组网，实现远程抄表功能。采用网络电表组网的特点是抄表准确，通信可靠，有别于传统的脉冲输出采集的设计模式，避免了脉冲输出所产生的抄集数据与表具现场数据不一致的问题。

  4、冷热水计量子系统设计说明

直接采用带RS485通讯的网络水表，采用RS485通讯方式与G04P通讯管理进行通讯组网，实现远程抄表功能。采用网络水表组网的特点是抄表准确，通信可靠，有别于传统的脉冲输出采集的设计模式，避免了脉冲输出所产生的抄集数据与表具的现场数据不一致的问题。

1.4            系统功能

Ø  实时检测：自动检测系统内各点的工作状态，判定其是否正常；如果出现故障，自动记录故障的类型、时间和次数。

Ø  管理功能：绘制末端的使用率，便于空调人员管理开关主机的数量，真正实

Ø  现节能运行；

Ø  查询功能：随时查询各用户任何一段时间内的所有资料，包括建筑、楼层、

Ø  用户编号、用户姓名、数据时间、计费类型数据的查询功能。

Ø  数据安全：在电脑内记录每一用户20年内的实际用量、应缴费用。在电脑内

Ø  记录各用户当前的用量、上次抄收时的用量，实现关键资料的双备份；

Ø  核算功能：根据抄收的资料，自动计算出各用户的空调用量，所需费用等，

Ø  并可将各种资料转换为其它软件的资料格式，与其它系统联网；

Ø  保密功能：管理系统软件按不同的优先级别设有密码，可以防止无关人员乱

Ø  操作，破坏系统或资料；

Ø  报表输出：随时按客户需求定制报表，打印出各用户的收费单据；

Ø  综合统计：可实现按类别、按片区、按单位等不同要求的综合统计； 采用Windows2000/XP操作系统，简体中文图形操作界面；SQL Server 2000/2005数据库；

Ø  数据交换：用户需查询的数据可以以标准、通用的格式直接导出，可满足智能系统集成要求。

Ø  分时段计量：配合中央空调计费系统和电表实现分时段计量的功能。

 

1.5            主要技术特点

1)   先进性：该系统采用了微电子技术、计算机管理技术、模糊数学理论；

2)   合理性：该系统在中央空调计量采用的末端当量时间计量，简单合理地解决了大批量的零星用户的计费问题，使其计费尽量合理；

3)   安全性：配合空调计量末端控制型采样器，艾科中央空调计费系统软件可设置自动报警能，对非正常用户进行监控和报警；

4)   易操作、易维护性：空调计量末端计费系统只在电路上进行改进，对空调水管管路不作任何改动，无需改动原中央空调系统结构；

5)   稳定性：对于水电计量坚决采用网络一体化表具，彻底解决了数据传输的稳定和精确；

1.6            选型设备介绍

1.6.1                             CO2T采样器

1.6.2                             DCM能耗数据网关

 

1.6.3                             SDC数据集中器