趙 翔

（安徽理工大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）

0 引 言

當(dāng)前，全國(guó)現(xiàn)有的房屋建筑面積達(dá)400億平方米，在建筑的建造和使用過(guò)程中能源消耗高、利用率低的問(wèn)題十分突出。有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，建筑能耗已經(jīng)占到目前全社會(huì)能耗的30%左右。在國(guó)家大力推行節(jié)約型社會(huì)的今天，人們開(kāi)始意識(shí)到大型辦公樓、酒店、商場(chǎng)等能耗較大的公共建筑在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中能耗過(guò)高的問(wèn)題。因此，將照明、空調(diào)等電氣設(shè)備進(jìn)行智能化改造是一種簡(jiǎn)單高效的節(jié)能手段。伴隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的不斷深入，建筑的智能化改造需求也將逐步擴(kuò)大，為廣大從事智能化的企業(yè)留下廣闊的發(fā)展空間。

1 建筑能源管理系統(tǒng)的概念

建筑能源管理系統(tǒng)是將建筑物或者建筑物群內(nèi)的變電站、照明、電梯、空調(diào)、供熱、給排水等使用情況進(jìn)行集中監(jiān)視、管理和分散控制的系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)建筑物能耗在線(xiàn)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)分析功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱(chēng)。建筑能源管理系統(tǒng)由各種計(jì)量裝置、數(shù)據(jù)采集器和能耗數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)組成。

2 建筑能源管理系統(tǒng)的功能

隨著建筑物控制和管理的需求、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，所有的自控設(shè)備都可以相互傳遞信息，形成統(tǒng)一的系統(tǒng)，進(jìn)行建筑能源的綜合控制和管理，即分散監(jiān)控和集中管理。因此，新一代建筑能源管理系統(tǒng)應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)開(kāi)放性和互操作性、優(yōu)化控制等功能。

2.1 網(wǎng)絡(luò)化

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑能源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用如下：

（1）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作以及對(duì)綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)；

（2）增強(qiáng)系統(tǒng)之間的信息和數(shù)據(jù)交換能力，并與網(wǎng)絡(luò)通過(guò)防火墻實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接；

（3）直接使用建筑物中的綜合布線(xiàn)系統(tǒng)；

（4）通過(guò)遠(yuǎn)程電腦，甚至電話(huà)、手機(jī)查詢(xún)能源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷和識(shí)別。

2.2 系統(tǒng)開(kāi)放性和互操作性

標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一般是開(kāi)放的，可以把不同廠家生產(chǎn)的各種機(jī)器連接在一起實(shí)現(xiàn)預(yù)期結(jié)果。

2.3 優(yōu)化控制

能源管理系統(tǒng)必須從系統(tǒng)層面上對(duì)能耗進(jìn)行診斷、識(shí)別、預(yù)測(cè)和優(yōu)化，其關(guān)鍵技術(shù)是相關(guān)預(yù)測(cè)和優(yōu)化算法。

3 能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

建筑能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概念如圖1所示。從圖1可以看出，能源管理系統(tǒng)由能源管理單元和控制接口兩部分組成。各種信息被一一分配在能源處理單元，經(jīng)過(guò)對(duì)話(huà)單元傳送到控制接口。各單元之間相互作用，從而實(shí)現(xiàn)為用戶(hù)服務(wù)、收發(fā)信息以及完成用戶(hù)指令等功能。通過(guò)控制接口，用戶(hù)指令可以在能源管理的各單元起作用，最終控制建筑物設(shè)備。能源數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行信息處理、節(jié)能運(yùn)行診斷；控制接口單元分析能源管理單元傳遞的數(shù)據(jù)信息，并以圖例樣式傳輸給管理人員，方便查詢(xún)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，了解設(shè)備系統(tǒng)的工作狀態(tài)，做出科學(xué)的管理決策。

圖1 建筑能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概念

能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架如圖2所示。從圖2可以看出，能源管理系統(tǒng)由用戶(hù)接口、中央處理器、本地用戶(hù)控制三部分構(gòu)成，可通過(guò)SIEMENS公司的Apogee三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和Insight軟件對(duì)建筑能源管理系統(tǒng)做全面了解。用戶(hù)接口部分通過(guò)用戶(hù)接口站把中央服務(wù)器和本地用戶(hù)控制兩部分連接起來(lái)，用以收發(fā)信息和傳輸指令。在工作站的建造過(guò)程中，設(shè)置若干不同權(quán)限的密碼十分必要，按照個(gè)人需求和權(quán)限對(duì)建筑物的控制網(wǎng)絡(luò)加以設(shè)置。通過(guò)Insight的System Profile功能，用戶(hù)對(duì)能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)一目了然，同時(shí)也可對(duì)本地控制層和用戶(hù)接口部分增添裝置（網(wǎng)端、工作站等），并設(shè)置相應(yīng)參數(shù)（名稱(chēng)、地址、通信速率等），完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，用戶(hù)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清楚地看到設(shè)備的狀態(tài)。

Insight系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)如圖3所示。從圖3可以看出，控制部分在Apogee系統(tǒng)中由模塊（樓層控制MBC和建筑物控制器MEC）以及網(wǎng)關(guān)直接連接而成。在工作站上對(duì)MBC，MEC完成設(shè)置管理。建筑物的能源單元由網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)連接而成，MBC連接樓層能源設(shè)備，由網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理。MBC和MEC擁有較多監(jiān)控模塊，能夠解決各種能源管理問(wèn)題，如尖峰負(fù)載控制、周期性節(jié)能等，可用來(lái)進(jìn)行復(fù)雜的程序控制，以便找到最佳的節(jié)能方法。

圖3 Insight系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)成熟的能源數(shù)據(jù)采集、獲取、傳輸以及海量數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，建筑能效管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)對(duì)建筑能源消耗做出分析、設(shè)備維護(hù)管理以及提出維護(hù)優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑能源的有效管理和節(jié)能增效。