第1章   能源管理系统

1. 系统概述

水表、电表、暖通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。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。

2. 需求分析

2.1 设计原则及目标

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；

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。

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；

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；

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。

2.2 系统结构

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：

上层：中央管理层，主要由电脑、计费仪和系统管理软件构成。

中央层：系统扩展层，主要由各种通讯管理器构成。

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。

3. 系统设计说明

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。 

3.2 系统拓扑图

 

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)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。

3)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。

4. 系统功能

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。

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，真正实现节能运行；

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、用户编号、用户姓名、数据时间、计费类型数据的查询功能。

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；

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，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；

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操作，破坏系统或资料；

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；

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；

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。

    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。

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；

6. 主要设备技术参数

6.1 DCM能耗数据网关

6.2 SDC数据集中器

第2章 空调分户计量系统建设方案

1. 系统概述

在杭政储出（2013）43号地块项目出租出售办公区域设置分户计量系统作为物业能耗费的计量依据。对中央空调进行分户计费，将每户的中央空调费用进行独立计费核算。

2. 需求分析

计费需求：

1)对中央空调进行分户计费，将每户的中央空调费用进行独立计费核算；

2)可对欠费用户停止使用空调；

3)对每个末端风机盘管进行远程控制，可对欠费用户停用空调。

3. 设计原则

标准化：空调计费系统的设计及其实施按照国家和地方的有关标准进行。选用的设备、产品和软件尽可能符合工业级标准或主流的技术。

先进性：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空调计费行业领先的技术水平。

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。

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。

管理简单：全面综合优化优选，强调以人为本，系统易学易用，实现现代化管理。系统网络平台采用RS485工业总线，逻辑上单层透明，物理上双层隔离结构，自由式网络拓扑连接，通讯可靠稳定。终端属智能型终端，可独立工作及远程控制停用，均在终端完成，有效地降低了系统的损坏风险，终端间的硬件关联度降低。终端采集的数据安全可靠。

4. 系统架构

根据杭政储出（2013）43号地块项目实际情况以及业主要求，选择时间型计费方式，采样器C02B产品进行计费。

空调计费系统分为3层结构：

1) 采集层：在每个风机盘管上安装一套采样器C02B，采集每台风机盘管高、中、低档的热交换时间，采样器配套有控制面板，与采样器连接，与控制风机盘管的开关、档位选择、温度调节等。

2) 数据传输层：在楼层弱电井安装管理器，对采样器C02B进行分组通信管理及供电，每台管理器最多可带载64个采样器，系统设计考虑留有一定的余量，每台管理器带载的采样器数量一般不超过58个（根据楼层的具体情况而定，主要考虑项目后期可能会增加风机盘管）。

3) 管理中心层：在管理中心安装一台数据集中器与一台服务器电脑，整套计费系统通过通信线连接，通信方式为RS485通信协议，通过电脑由计费软件AKE-V8进行远程抄表，打印数据及报表，并可对用户使用状态和用量进行实时查看和控制。

采样器C02B与风机盘管连接如下图所示：

计费系统结构图如下图所示：

5. 计费原理

本方案采用时间型计费方式，在每台风机盘管旁安装一个采样器，采样器与风机盘管和温控器相连接，采样器实时对电动阀状态进行检测，在获得电动二通阀开通信号的同时，检测风机盘管高、中、低档的工作状态，并自动累计各档位的热交换运行时间。

 通过管理器将信号传至数据集中器，数据集中器与中央工作站通信，进行数据库管理，实现抄表收费、控制管理的功能。系统以用户使用空调的有效当量时间为依据进行收费，实现“多用多出，少用少出”的收费目的。以上的计量是在中央空调系统有效运行的情况下进行的。如果空调系统不运行，则不计费。如下的系统流程图：

6. 设备介绍

6.1 采样器C02B

1)产品概述

采样器C02B-2V08主要针对有阀的中央空调风机盘管系统。它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。当检测风机有效热交换时，采样器对应档位计时，否则不计时。采样器C02B-2V08带控制功能，在用户欠费的情况下，可以远程关闭阀门，停止使用空调,它采用RS485方式与DM12管理器进行通讯组网。

2)功能介绍

 

3)技术规格参数

6.2 管理器DM12

1)产品概述

管理器DM12是用于对中央空调计费系统C02B进行分组管理的装置。它具有接收计费主机命令从而管理下面的采样器的功能，同时具有现场检测采样器状态的功能，是计费系统中一个重要设备。

2)功能介绍

序号	功能描述
1	分区管理各采样器，提高通信带载能力。
2	为下面采样器集中供电。
3	与数据集中器通信，上传数据和接受命令。
4	与采样器进行通信，采集数据，进行控制。
5	可现场检测采样器状态、数据。
6	可人机对话，按键操作，LCD显示菜单，方便调试。
7	LED状态指示，方便日常维护，分析故障。
8	通信上下行电气隔离，通信电路防高压、防雷电，减少故障发生率。
9	金属外壳，带锁保护，安装方便。
10	内部有空气开关，自动过流保护。
11	电源板和主板分开，抗干扰能力更强。
12	自备扩展口，方便日后增加功能满足特殊工程需求。

 

3)技术规格参数

工作电源	AC220V±10%，50Hz±1Hz
输出电源	DC24V/2A
功   耗	≤10W
通信方式	RS485
波特率	9600bps
最大负载数量	64个
最大通信距离	400m
显示方式	LCD液晶屏，LED指示灯
显示屏背光颜色	黄绿色
工作环境	温度5℃～50℃，湿度＜95%（不结露）
外形尺寸	300×400×140(mm)
重量	6kg

 

6.3 数据集中器DC11

1)产品概述

数据集中器DC11是中央空调电脑与现场管理、采集设备连接关键设备，是用于对中央空调计费系列装置进行通信的装置，计费系统的数据采集和控制都必须通过它才能完成。数据集中器DC11本身并不负责对设备的控制，它是信息的交换中心，是电脑与现场计费设备之间连接的纽带。

2)功能介绍

 

3) 技术规格参数