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  youchengyin 2009-05-29 00:00:00

  基于GSM/GPRS建筑能耗遠程監控系統 研究與實現 天津大學 梁傳志☆ 朱能 田喆 李冬輝 摘要:本文首先闡述了我國大型公共建筑高能耗的現狀，以及建立大型公共建筑能耗監測平臺的必要性.以天津市某一大型商業建筑為例，探討了基于GSM/GPRS數據傳輸技術的建筑能耗遠程監控系統，介紹了系統架構，工作模式，傳輸技術，使用的設備及安裝要求，同時，對數據ZX的軟件構成和功能做了說明.經近半年實際運行考核，該系統工作正常，正確反映了被監控建筑的電能分項能耗情況.為進一步推進能耗統計，能源審計，能效測評等工作提供了基礎數據，同時，也為降低建筑能耗，提高建筑能效，提供決策依據和參考. 關鍵詞:大型公共建筑 能耗監測 GSM/GPRS 電能分項 0 引言 2005年建筑能耗已達全社會終端總能耗的27.5%[1].而隨著我國城鎮化進程的加快，每年新增20億m2建筑，建筑能耗占社會終端的總能耗比例將繼續提高.因此，建筑能耗的高低將直接關系到我國未來能源供給狀況.同時，我國大型公共建筑能耗高，能效低問題日益突出.文獻[2]指出，北京市的賓館，飯店，商廈，寫字樓等大型公共建筑全年耗電量接近全市居民生活用電的一半.另據清華大學的實測調查，上海9棟商用樓全年一次耗能量超過日本相應商業建筑節能標準規定指標近45%[3].一方面，我國大型公共建筑能耗巨大，另一方面，我們也缺乏直接數據為決策的指定提供基礎和參考.因此，建立大型公共建筑能耗監測平臺，對全國ZD城市ZD建筑能耗進行實時監測，并通過能耗統計，能源審計，能效公示，用能定額和超定額加價等制度，促使國家機關辦公建筑和大型公共建筑提高節能運行管理水平，為政府政策的制定和決策提供參考，并為高能耗建筑的進一步節能改造準備條件成為必然. 本文針對天津某大型商業建筑建立了基于GSM/GPRS建筑能耗遠程監控系統，介紹了其通訊方式，系統總體結構，數據采集終端和數據ZX.由于該系統針對建筑能耗進行了分項計量，并上傳至數據ZX，該系統可獲得建筑日能耗值(電耗)和各分項能耗數據，為降低其建筑能耗，提高能效，提供決策依據和參考. 1 能耗分項 由于供熱計量表，煤氣表與水表需要得到相關主管部門或單位的同意，因此，本系統只對電能進行了分項計量.為了更好的反映建筑能耗水平，科學地指導決策和管理水平，首先對被監測單位施行現場勘察，主要包括建筑用能系統的調研，確定電能的分項，全面考察儀表終端安裝條件.其中，確定電耗的分項是重中之重，分項的合適與否決定著科學反映建筑能耗的程度.經現場調研其被監測電能分項為5大項，13子項(圖1) 圖 1電能的分項 通過較為細致的分項計量，判斷其能耗是否符合正常能耗水平，可定性的分析其設備是否在設計工況下運行，系統是否運轉正常. 2 GPRS GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業務的簡稱，通過多個GSM時隙的復用，支持的數據傳輸速率更高，理論峰值達115kb/s;不同的網絡用戶共享同一組GPRS信道，但只有當某一個用戶需要發送或接收數據時才會占用功能信道資源，GPRS能夠隨時為用戶提供透明的IP通道，能夠直接訪問Internet中的所有站點和資源;采用信道復用技術，每一個GPRS用戶都能夠實現永遠在線;同時，其還能支持在進行數據傳輸的同時進行語音通話等等，更為重要的是相對于短信息等其他無線數據通信業務，GPRS的價格優勢也相當明顯[4-5] 目前，天津地區ZG移動公司推出的GPRS上網業務包月制服務較為經濟，使得GPRS作為實現遠程數據傳輸成為一種非常經濟使用的方式. 3 系統架構 3.1 系統整體結構 建筑能耗遠程監控系統由兩大部分組成，無線通訊模塊的數據采集系統和數據ZX.其系統總體框圖見圖2 圖 2 系統總體框圖 3.2 GSM工作模式與GPRS工作模式 該系統根據實際情況，設有兩種工作模式:GSM工作模式和GPRS工作模式.GSM工作模式是以移動通信部門運營商提供的短信息服務作為數據采集終端和數據ZX之間的通信方式.GPRS方式是通過ZG移動公司所提供的無線通信服務網絡的實時通信. 當處在GSM工作模式時，數據ZX要求加裝接收單元，當終端采用GSM消息模式上傳數據時，接收單元接收通過短信息發送的數據，并上傳至數據ZX[4]. 當處在GPRS工作模式時，數據ZX計算機必須有一個公網IP地址.并且這個公網IP地址是數據采集終端所知的，因此，數據采集終端可以通過建筑TCP連接尋找到數據ZX，當數據采集終端找到數據ZX時，此時，數據ZX記錄數據采集終端的動態IP，建立了數據采集終端與數據ZX間的通信. 具體采用那種工作模式，用戶可以根據自己的要求在數據ZX操作節目上選擇相應的工作模式. 4 建筑內部數據采集系統 4.1數據采集終端 采用具有高可靠性，帶有現場總線連接的分布式I/O控制器構成數據采集末端，向數據ZX上傳存儲的建筑能耗數據.數據采集終端對測量儀表的數據進行簡單處理后，存儲一天的數據，第二天凌晨將當天的數據全部上傳給數據ZX. 4.2測量儀表 測量儀表擔負著Z基層的數據采集任務，其監測的能耗數據可以通過有線連接(屏蔽線，RS485 總線)或無線連接方式，實時傳送至該建筑的數據采集末端. 4.3設備及安裝要求 (1)數據采集末端應具備如下功能: ①接受測量儀表傳來的標準信號.應能接收三種信號形式:電流信號(4～20mA)，電壓信號(0～10V)和脈沖信號; ②具有分布I/O 功能，模塊之間可采用現場總線連接方式，具有帶電插拔功能; ③應具備無線采集接入功能，對于距離數據采集末端較遠的測量儀表，可采用無線傳輸方式; ④可靠性高，平均無故障時間不少于10 萬小時; ⑤具有數學運算功能; ⑥可存儲至少2000 個數據; ⑦可運用電話線/GPRS/互聯網上傳數據; ⑧具備RS232 或RS485 接口，可與現場計算機(預留)進行數據通信; (2)測試儀表應滿足如下要求: ①可靠性高，平均無故障運行時間應在5年以上; ②計量數據準確，應有計量儀表檢驗合格證; ③功能適用，滿足數據采集的基本要求即可; ④上傳數據信號可采用下列三種方式中的一種，電壓，電流，脈沖信號; ⑤成本低 (3)在樓內布線考慮如下條件: ①建筑測量儀表(或變送器)應優先采用電信號或RS485通信方式進行連接.當連線距離小于50m時，可采用屏蔽線連接;當連線距離大于50m時，由于屏蔽線電流或電壓信號衰減較大，應采用RS485 通信方式進行I/O 模塊的連接，其有效距離可達1200m; ②當現場條件不滿足采用電信號或RS485通信方式條件時，可采用無線方式進行連接 ③為了保證監測數據的獨立性，能耗數據遠程傳輸系統盡量不與建筑原有自動控制系統(BAS)發生信息互連和共享，即獨立布置能耗數據遠程傳輸系統. (4)預留顯示功能計算機接口 考慮到節約工程造價，數據采集末端只具有存儲，運算功能，不具有分析功能，因此，如果要實時分析建筑運行狀況和能耗信息，將通過系統內預留接口，可選配計算機與數據采集終端相連接以便對建筑運行進行監視，分析和管理.該計算機的工作狀況不影響整個數據采集系統的正常工作，只承擔顯示功能，監視數據是否能夠正常監測，傳輸，并進行相應的能耗數據分析，顯示各種圖表，趨勢和比較等功能. 4.4安裝設備數量 根據現場實際情況，并達到預期能耗數據采集要求，共安裝具有遠傳功能的數字式電能表34臺;電流互感器34臺;接口模塊2臺;數據采集終端1臺. 4.5 數據采集終端與數據ZX的傳輸方式 在GSM短信工作模式下，直接通過短信交換數據;在GPRS工作模式下，直接經TCP/IP協議棧在數據采集終端和數據ZX間傳遞. 5 數據ZX 數據ZX是在不同的工作模式下，具有不同的組成，即當工作在GSM模式下，數據ZX將配備接收單元;但當工作在GPRS工作模式下時則不需要接收單元. 5.1 數據ZX的軟件構成 數據ZX軟件主要包括三個層面，即三個模塊，人機交互界面，數據的調用與處理;通訊接口.同時，依靠調用數據庫內數據提供數據展示平臺. (1)人機交互界面:其目的是便于操作人員操作，提供可視化圖形操作界面，接收用戶操作指令，通過調用數據庫，執行顯示相關數據的功能. (2)數據的調用與處理:主要保存并處理數據，為系統的所有數據提供唯yi的通道和接口. (3)通訊接口:從數據采集終端接收數據，當工作在GSM模式下為串口，數據有接收單元中轉;當工作在GPRS模式下時，數據通過網絡傳送.同時，該模塊擔負數據的報文解析，并向數據調用與處理模塊或人機交互界面模塊進行提交，響應人機交互界面或數據處理模塊的請求. 5.2 數據ZX軟件功能 數據ZX軟件應具備設置數據更新的時間間隔，訪問歷史數據，報警，打印報表和實時即歷史曲線，圖表的繪制，并預留相應擴展功能，例如，同類公共建筑能耗比較功能，分項比較功能，基本信息查詢功能，表計能耗數據計算，建筑能耗數據匯總，上報數據發送，采集數據展示程序，系統管理程序，數據同步等. 5.3 接收單元 當數據ZX工作在GSM短信模式下，數據ZX必須要配備接收單元作為中轉，數據上行時， 接收單元接收來自終端的短消息， 并通過RS232串行通信，將數據發給監控ZX;數據下行時，監控ZX通過串口將數據發給接收單元， 接收單元再通過短信將其發送給數據采集終端[4]. 6結束語 本系統采用較為先進的GSM/GPRS公共無線通信網絡技術，實現建筑分項能耗的自動采集，自動匯總及分析，該系統能夠得到大型公共建筑實時能耗并為降低其建筑能耗，提高建筑能效，提供決策依據和參考，為進一步推進能耗統計，能源審計，能效測評等工作提供了基礎數據.同時，該系統數據ZX設在天津大學，經近半年實際運行，該系統工作正常，正確反映了被監控建筑的電能分項能耗情況. 參考文獻 中華人民共和國國家統計局年鑒.2006[M]. 北京:ZG統計出版社，2007 豐艷萍，武涌. 節能運行監管——我國大型公共建筑節能管理的必然選擇. 暖通空調. 2007，37(8) 康艷兵. 建筑節能的挑戰與機遇. 環境經濟， 2005年 11期 李備萍，陳瑞琦，舟析光等. 基于GSM/GPRS用電遠程監控系統. 計算機測量與控制. 2007，15(8) 王永山，楊宏五，楊蟬娟. 微型計算機原理與應用(J)西安:電子科技大學出版社，2001] 梁傳志，男，1979年11月生，在讀博士研究生，助理工程師，300072 天津市南開區衛津路92號天津大學環境科學與工程學院B區504 (022)27409188 Email: liangchuanzhi@tju.edu.cn 3、油、氣能耗分析儀RAEC-DPO 功能特性 安裝位置：相關設備的電氣配電室或DCS控制室 系統配置：具有本地配置和管理功能 數據采集：支持主動或定時采集 數據處理：支持能耗數據的解析、處理、附加信息打包 數據存儲：16M存儲空間，支持擴展 通訊協議： MODBUS、TCP/IP，可擴展其他工業通訊協議 環境要求：工作環境溫度：-20～+60℃； 工作環境相對濕度：5%～95%（無凝露）； 防護等級：IP54。

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  我的大三大四 2013-08-22 00:00:00

  多功能便攜式數據采集分析系統由傳感器，動態信號采集儀及測試分析軟件構成。系統能對多種應用領域的主要物理量包括力、壓力、聲音、及振動信號進行測量分析。內置放大電路的ICP型傳感器將感測的振動及壓力信號轉化為電壓信號傳輸給數據采集分析儀，經過高精度的A/D轉化，準確測量出各物理量的jing準參數及時頻域特性。FALCON 系統以其高精度，高可靠性及功能齊全方便攜帶的特點受到科研工作者的普遍認可。廣泛應用于航空、航天、船舶、汽車、電子、企業加工生產及高等院校科學研究等諸多領域. 技術規格: ■ USB連續供電作為便攜應用的理想選擇。 ■ 4通道同步，24-bit Delta-Sigma A/D 轉化適合高分辨率測量。 ■ 支持IEPE（內置集成電路）輸入包括4 mA電流源及AC或DC耦合。 ■ 每個通道高達105.4 kHz采樣率。 ■ 輸入范圍±10 V，可通過軟件選擇增益1，及10達到有效輸入±10 V 及±1 V ■ 包括上升沿觸發及下降沿觸發采樣可在0通道設置外部觸發，極限1V（可編程控制） ■ 接口類型：BNC ■ 檢測和選擇支持的設備 ■ 配置所有輸入通道設置附加的傳感器參數，如：啟用狀態，應變測量設置的IEPE設置。輸入范圍，計數器和轉速表參數，及各傳感器的工程單位。 ■ 加載/保存多個硬件配置 ■ 同時獲得所有選擇通道上連接設備的數據 ■ 記錄采集的數據到磁盤，文件可以被打開后進行進一步的處理 分析。 ■ 執行單一通道采集的模擬量輸入數據的FFT運算，包括頻譜和功率譜密度 ■ 執行雙通道FFT，包括操作，頻率響應函數與H1，H2或H3的估算類型，交叉譜，互功率譜密度（慣性，流動性，合規性，表觀質量，阻抗，動態剛度，或自定義FRF），相干及相干輸出功率。 ■ 頻域數據可以顯示振幅，相位，或奈奎斯特特性。 ■ 配置和查看有關FFT數據的統計，包括頻率和分貝值Z高的峰值。 ■ 窗函數包括：矩形，力， 三角，余弦，漢寧，海明多種形式。 ■ 支持線性和指數的平均類型RMS（REAL），矢量，和峰峰值平均模式 ■ 進一步分析記錄的數據在可在Excel中打開 ■ 定制多方面的信號顯示，以滿足不同需求，包括行/列的配置，顏色，字體，自定義標題注解，信號覆蓋。 ■ 顯示在采集過程中獲得的適時數據。 ■ 任何采集的參數在處理后能立即計算并顯示出結果。 數據能以.txt，圖片或通用文件格式導出以便生產測試報告 傳。 電話：025-85463889，025-85403889 郵箱：UnaTransmst@163.COM

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  94481877 2016-08-17 00:00:00

  　　電能能耗數據采集報送系統EMS(Energy Management System)系統，即電能管理系統。EMS是按用戶的需求，遵循配電系統的標準規范而二次開發的一套具有專業性強、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點的適用于低壓配電系統的電能管理系統。通過遙測和遙控可以合理調配負荷，實現優化運行，有效節約電能，并有高峰與低谷用電記錄，從而為能源管理提供了必要條件。同時對電能按照明插座用電、動力用電、空調用電、特殊用電進行分項計量，為企、事業單位電能節能審計提供依據。 　　電能管理系統可對低壓設備消耗的電能進行分項計量。其軟件運行于windows操作系統，包括windows2000、windows NT、windowsXP等windows系列操作系統。還支持數百種各種硬件設備，包括目前流行的各種板卡、儀表、PLC等。支持各種常用電力通信規約，如部頒CDT規約、POLLING、1801、101、DNP等電力規約。 　　按照國家對電能計量的相關要求，本系統對耗電量進行分項計量，包括： 　　（1）照明插座用電：為建筑物主要功能區域的照明、插座等室內設備用電。主要包括照明和插座用電、走廊和應急照明用電、室外景觀照明用電。 　　（2）空調用電：主要包括冷熱站用電、空調末端用電。 　　（3）動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電。 　　（4）特殊用電：主要包括信息ZX、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。

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