數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)關(guān)在校園能耗監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用介紹

江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

摘要：國家提出了全社會(huì)節(jié)能減排的戰(zhàn)略舉措，節(jié)約型校園的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)這一舉措的重要內(nèi)容。為了對(duì)校園能耗實(shí)行量化管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測，需要建立一個(gè)完善的監(jiān)管體系校園節(jié)能監(jiān)管體系。而節(jié)能監(jiān)管體系的核心是能耗監(jiān)測平臺(tái)，本文介紹了一種基于智能網(wǎng)關(guān)的能耗監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)方法，并給出了系統(tǒng)的具體建設(shè)實(shí)施方法，具有一定的理論價(jià)值和實(shí)際工程意義。

0.引言

隨著近幾年來招生規(guī)模的擴(kuò)大，能源開支占學(xué)校運(yùn)營成本的比重也會(huì)越來越大。在學(xué)習(xí)和借鑒國內(nèi)外理念、管理經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化對(duì)學(xué)校的水、電等能耗進(jìn)行精細(xì)化管理將會(huì)大幅度降低學(xué)校運(yùn)營成本、建設(shè)綠色校園，落實(shí)節(jié)能減排工作任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)校基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、能耗監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)具有重要意義。因此建立高等院校能耗監(jiān)測與監(jiān)控管理平臺(tái)是非常有必要的。

1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

節(jié)約型校園建筑能耗實(shí)時(shí)監(jiān)管平臺(tái)的建設(shè)以有線Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸為主、GPRS為輔的建筑能耗監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理、信息發(fā)布系統(tǒng)。平臺(tái)采用485通訊與TPC/IP網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的建筑能耗統(tǒng)計(jì)技術(shù)。系統(tǒng)由命令接收/發(fā)送服務(wù)器、數(shù)據(jù)接收/發(fā)送服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、信息展示服務(wù)器、防火墻、防病毒、文件存儲(chǔ)/數(shù)據(jù)備份服務(wù)器、監(jiān)控工作站、變送器、中繼器、前端傳感器、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器、UPS電源、通訊電纜與建筑能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測軟件等構(gòu)成。系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)測和傳輸，并具有數(shù)據(jù)分析、處理和信息展示發(fā)布功能。

2.能耗數(shù)據(jù)采集與傳輸

建筑能耗監(jiān)測的能耗數(shù)據(jù)采集采用自動(dòng)采集方式，即通過自動(dòng)采集方式將采集的建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)和分類能耗數(shù)據(jù)由自動(dòng)計(jì)量裝置實(shí)時(shí)采集，通過自動(dòng)傳輸方式實(shí)時(shí)傳輸至項(xiàng)目的數(shù)據(jù)中心。見圖2能耗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)應(yīng)用拓?fù)鋱D。

2.1數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)設(shè)置

智能能源網(wǎng)關(guān)與能源管理信息系統(tǒng)主站系統(tǒng)、能源管理工作站和各種能源計(jì)量設(shè)備構(gòu)成完整的能耗監(jiān)測與管理信息系統(tǒng)。智能能源網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)主動(dòng)與每一終端電表進(jìn)行數(shù)據(jù)通信(抄表)并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)5。定時(shí)或?qū)崟r(shí)采集的數(shù)據(jù)可通過電話線(或GSM無線方式)、中壓載波(RS232)485總線等形式直接傳回到管理部門的數(shù)據(jù)服務(wù)器中，并對(duì)這些數(shù)據(jù)分析處理。將結(jié)果以各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖示等形式報(bào)告給管理部門，能自動(dòng)計(jì)算電費(fèi)，生成報(bào)表。

3.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)布線方式

在建筑能耗監(jiān)測中計(jì)量裝置和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)之間采用了符合各相關(guān)行業(yè)智能儀表標(biāo)準(zhǔn)的各種有線或無線物理接口，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)具有兼容不同協(xié)議類型的計(jì)量裝置的能力。計(jì)量裝置和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)之間采用主-從結(jié)構(gòu)的半雙工通信方式。從機(jī)在主機(jī)的請(qǐng)求命令下應(yīng)答數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)是通信主機(jī)，計(jì)量裝置是通信從機(jī)。

在進(jìn)行樓內(nèi)布線時(shí)，考慮系統(tǒng)安裝成本，數(shù)據(jù)采集末端的變送器采用電信號(hào)或RS485通信方式進(jìn)行連接。當(dāng)連線距離小于50m時(shí)，采用屏蔽線連接；當(dāng)連線距離大于50m時(shí)，由于屏蔽線電流或電壓信號(hào)衰減較大，采用RS485通信方式進(jìn)行I/O模塊的連接，使有效傳輸距離達(dá)到1200m。當(dāng)現(xiàn)場條件不滿足采用電信號(hào)或RS485通信方式條件時(shí)，采用無線方式進(jìn)行連接。在項(xiàng)目布線中為保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，能耗數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)均盡可能的不與建筑原有的自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)生信息互連和共享，即構(gòu)造獨(dú)立布置能耗數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)。

4.建筑能耗數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

能耗數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和監(jiān)測建筑到數(shù)據(jù)中心傳輸子系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)建筑內(nèi)電能或其它能耗信息進(jìn)行采集。它通過信道對(duì)其管轄的各類表計(jì)的信息進(jìn)行采集、處理和存儲(chǔ)，并通過遠(yuǎn)程信道與數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù)。能耗數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采集并緩存其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù)，完整轉(zhuǎn)發(fā)給上級(jí)數(shù)據(jù)中心。計(jì)量裝置和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)之間應(yīng)采用符合各相關(guān)行業(yè)智能儀表標(biāo)準(zhǔn)的各種有線或無線物理接口，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)應(yīng)具有兼容不同協(xié)議類型的計(jì)量裝置的能力。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心應(yīng)使用專線方式接入傳輸網(wǎng)絡(luò)，并具有固定IP地址或者網(wǎng)絡(luò)域名。

5 .安科瑞網(wǎng)關(guān)介紹

5.1通信管理機(jī)

5.1.1概述

本系列智能通信管理機(jī)是一款采用嵌入式硬件計(jì)算機(jī)平臺(tái)，具有多個(gè)下行通信接口及一個(gè)或者多個(gè)上行網(wǎng)絡(luò)接口，用于將一個(gè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)所有的智能監(jiān)控/保護(hù)裝置的通信數(shù)據(jù)整理匯總后，實(shí)時(shí)上傳主站系統(tǒng)，完成遙信、遙測等能源數(shù)據(jù)采集功能。

同時(shí)，本系列智能通信管理機(jī)支持接收上級(jí)主站系統(tǒng)下達(dá)的命令，并轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的智能系列單元，完成對(duì)廠站內(nèi)各開關(guān)設(shè)備的分、合閘遠(yuǎn)方控制或裝置的參數(shù)整定，實(shí)現(xiàn)遙控和遙調(diào)功能，以達(dá)到遠(yuǎn)動(dòng)輸出調(diào)度命令的目標(biāo)。

5.1.2產(chǎn)品介紹

5.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊

5.2.1概述

AF-GSM是安科瑞電氣推出的新型的4G遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集設(shè)條，采用嵌入式設(shè)計(jì)。內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，同時(shí)采用了功能強(qiáng)大的微處理芯片，配合內(nèi)置看門狗，性能可靠穩(wěn)定。

本產(chǎn)品提供標(biāo)準(zhǔn)RS485數(shù)據(jù)接口，可以方便的連接RTU、PLC、工控機(jī)等設(shè)備，僅需一次性完成初始化配置。就可以完成對(duì)MODBUS設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并且與安科瑞服務(wù)器進(jìn)行通訊。

5.2.2產(chǎn)品介紹

5.3 無線通訊轉(zhuǎn)換器

5.3.1概述

AEW110系列無線通訊轉(zhuǎn)換器主要用于輔助RS485設(shè)備進(jìn)行無線組網(wǎng)，通過將通訊數(shù)據(jù)在RS485信號(hào)與無線信號(hào)之間互轉(zhuǎn)，完成普通RS485設(shè)備的無線通訊。降低用戶通訊組網(wǎng)的施工成本與改造時(shí)間。可與RS485通訊設(shè)備靈活安裝，實(shí)現(xiàn)局部通訊的無線組網(wǎng)。

5.3.2產(chǎn)品介紹

5.4無線通訊終端

5.4.1概述

AWT100數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊是安科瑞電氣推出的新型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換DTU，通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括 2G、4G、NB、LoRa、LoRaWAN，GPS,WiFi,CE,DP 等通訊方式，下行接口提供了標(biāo)準(zhǔn)RS485數(shù)據(jù)接口，可以方便的連接電力儀表、RTU、PLC、工控機(jī)等設(shè)備，僅需一次性完成初始化配置，就可以完成對(duì)MODBUS設(shè)備的數(shù)據(jù)采集；同時(shí)AWT100系列無線通訊終端采用了功能強(qiáng)大的微處理芯片，配合內(nèi)置看門狗技術(shù)，性能可靠穩(wěn)定。

AWT200數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)關(guān)應(yīng)用于各種終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析。實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)測、控制、計(jì)算，為系統(tǒng)與設(shè)備之間建立通訊紐帶，實(shí)現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)通訊。實(shí)時(shí)監(jiān)測并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，同時(shí)自身根據(jù)用戶規(guī)則進(jìn)行邏輯判斷，大大的節(jié)省了人力和通訊成本。

5.4.2產(chǎn)品介紹

6.系統(tǒng)組網(wǎng)

7.結(jié)束語

本文介紹了節(jié)能監(jiān)管體系、能耗監(jiān)測平臺(tái)建設(shè)的實(shí)施過程，從總體上對(duì)監(jiān)測平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行介紹，并對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸、采集點(diǎn)的設(shè)置等進(jìn)行了具體分析。該系統(tǒng)不僅可以充分發(fā)揮能耗監(jiān)測平臺(tái)在節(jié)約型校園建設(shè)中的作用，還可擴(kuò)展為其他建筑的能耗監(jiān)測平臺(tái)，具有一定的推廣價(jià)值。

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