1.背景概述

2008年6月住建部下發(fā)《國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》，建立健全國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系，進(jìn)一步強(qiáng)化監(jiān)督管理，確保新建建筑全面執(zhí)行建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，建立和完善能效測(cè)評(píng)、用能標(biāo)準(zhǔn)、能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)、能耗公示、用能定額、節(jié)能服務(wù)等各項(xiàng)制度，促進(jìn)既有高耗能國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能運(yùn)行和改造。2014年出臺(tái)的綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中均有對(duì)分項(xiàng)計(jì)量的要求，規(guī)定對(duì)于新建、改建和擴(kuò)建的公共建筑，應(yīng)根據(jù)用戶等情況，對(duì)冷熱源、輸配系統(tǒng)和照明等各部分能耗進(jìn)行獨(dú)立分項(xiàng)計(jì)量，并且要求計(jì)量數(shù)據(jù)有可追溯性。

分項(xiàng)計(jì)量適用范圍包括：國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑、文化教育建筑、醫(yī)院建筑、商場(chǎng)建筑、賓館飯店建筑、體育建筑、綜合建筑等。

2.系統(tǒng)描述

在能源需求日趨緊張的情況下，采用多種手段實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能是必然的選擇。如何進(jìn)行建筑能耗量化管理以及效果評(píng)估，降低建筑運(yùn)行過(guò)程中所消耗的能量，包括空調(diào)、照明、采暖、電梯以及辦公設(shè)備等的能耗，從而降低運(yùn)行成本，成為大樓業(yè)主最為關(guān)注的問(wèn)題。建立規(guī)范的分項(xiàng)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)分項(xiàng)的能耗水平，實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行管理與監(jiān)測(cè)，與同類建筑、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，輔助節(jié)能診斷，并衡量節(jié)能改造的實(shí)際效果，從而最終實(shí)現(xiàn)減低能耗、改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行效率、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、提高人員舒適和工作效率等，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，包括數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量；達(dá)到整體節(jié)能的目的。

要想降低能源消耗就必須采取有效的方式管理能源。建筑能源管理系統(tǒng)（Building Energy Management System）就是將建筑物或者建筑群內(nèi)的變配電、照明、電梯、空調(diào)、供熱、給排水等能源使用狀況，實(shí)行集中監(jiān)視、管理和分散控制的管理與控制系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)建筑能耗在線監(jiān)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。它由各計(jì)量裝置、數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)和能耗數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)組成。建筑能源管理系統(tǒng)BEMS通過(guò)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)控和分析管理實(shí)現(xiàn)以下效果：1）對(duì)設(shè)備能耗情況進(jìn)行監(jiān)視，提高整體管理水平;2）找出低效率運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備;3）找出能源消耗異常;4）降低峰值用電水平。BEMS的最終目的是降低能源消耗，節(jié)省費(fèi)用。

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

BEMS系統(tǒng)自下而上分別由分布于建筑內(nèi)配電間的各種計(jì)量表具、具備RS485采集接口與RJ45以太網(wǎng)數(shù)據(jù)上傳接口的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)和部署于能源管理中心的建筑能源管理系統(tǒng)軟件（包括數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、WEB服務(wù)系統(tǒng)等）三部分組成。分布于各個(gè)建筑中的計(jì)量裝置（如電能表、水表、冷量表、熱量表、燃?xì)獗淼龋┨峁┳钤?、最真?shí)的用能數(shù)據(jù)，通過(guò)RS485總線將數(shù)據(jù)集中匯總至數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)中，再由數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)按照《導(dǎo)則》要求做能耗數(shù)據(jù)分項(xiàng)、分類上傳至建筑能源管理系統(tǒng)BEMS中心平臺(tái)，做各項(xiàng)展示、分析及策略制定。

智慧能源網(wǎng)關(guān)SEG-1000在能耗數(shù)據(jù)上傳過(guò)程中起到承上啟下的樞紐作用，其運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)起到?jīng)Q定性作用。在綜合了各方面（標(biāo)準(zhǔn)定義、客戶需求、細(xì)分市場(chǎng)）需求和基于長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、智慧能源領(lǐng)域的行業(yè)研究及項(xiàng)目參與經(jīng)驗(yàn)，本文闡述了一款自主研發(fā)的智慧能源網(wǎng)關(guān)(Smart Energy Gateway)產(chǎn)品（功能涵蓋了BEMS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)的定義范圍）在建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)中的典型應(yīng)用案例以及產(chǎn)品的獨(dú)特競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2.2基本功能

SEG-1000是一款能耗分項(xiàng)計(jì)量數(shù)據(jù)采集專用的無(wú)風(fēng)扇嵌入式通信網(wǎng)關(guān)，整機(jī)通過(guò)EMC電力三級(jí)認(rèn)證，適用現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境對(duì)電磁干擾的要求。內(nèi)置Embedded Linux操作系統(tǒng)和專用數(shù)據(jù)采集上傳轉(zhuǎn)發(fā)軟件，支持市場(chǎng)上常用電表、水表和燃?xì)獗淼耐ㄐ艆f(xié)議，包括安科瑞、科陸、施耐德等，以及其他標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議的電表，數(shù)據(jù)傳輸上傳協(xié)議符合《國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》和《上海市國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入通訊規(guī)約V1.8》標(biāo)準(zhǔn)。

3.功能介紹

軟件特性：

• 數(shù)據(jù)采集：支持市場(chǎng)上常用電表、水表和燃?xì)獗淼耐ㄐ艆f(xié)議，如DL/T 645 1997/2007多功能電表通信協(xié)議、CJ/T 188 2004?戶用計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件、Modbus TCP/RTU通信協(xié)議，最大滿足128個(gè)儀表的數(shù)據(jù)采集。

• 斷點(diǎn)續(xù)傳功能：網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測(cè)，網(wǎng)絡(luò)中斷數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，支持最小存儲(chǔ)60天的數(shù)據(jù)緩存空間。

• 與數(shù)據(jù)中心通信：支持加密的XML文件，AES128位數(shù)據(jù)加密及MD5身份認(rèn)證；

支持IEEE-1888泛在綠色社區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；

支持《國(guó)家機(jī)關(guān)單位及大型公共建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)則》；

支持《上海市國(guó)家機(jī)關(guān)單位及大型公共建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)則》；

• 支持的終端設(shè)備：可以同時(shí)自由支持多種不同參數(shù)終端設(shè)備接入，同一條通信總線上，支持傳輸協(xié)議可自由配置。

• 自動(dòng)上傳時(shí)間: 5分鐘到1小時(shí)自由配置。

• 數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)解析:?具有內(nèi)部數(shù)據(jù)解析和打包、拆分、量程變換等處理功能。

• 遠(yuǎn)程管理:?配置軟件工具可以在數(shù)據(jù)中心平臺(tái)發(fā)起對(duì)采集器的遠(yuǎn)程管理、數(shù)據(jù)維護(hù)、配置下發(fā)、上傳等操作;支持遠(yuǎn)程（局域網(wǎng)?&?因特網(wǎng)）在線數(shù)據(jù)監(jiān)視，提供通信鏈路狀態(tài)、儀表在線狀態(tài)查詢與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。

• 多數(shù)據(jù)中心:?最多支持對(duì)5個(gè)數(shù)據(jù)中心同時(shí)上傳數(shù)據(jù),?數(shù)據(jù)中心可以用域名，支持域名解析。

• 中轉(zhuǎn)服務(wù)器接入:?支持從第三方通信網(wǎng)關(guān)將儀表數(shù)據(jù)規(guī)整后統(tǒng)一接入，并可以還原儀表參數(shù)及支路參數(shù)。

• 支持將各通道采集的數(shù)據(jù)以MODBUS TCP協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)給第三方數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

電氣性能：

考慮到現(xiàn)場(chǎng)的安裝環(huán)境為通常為高壓配電間，在RS485總線通信方面的抗干擾性必須予以充分重視，因此在硬件IO接口的電磁兼容性方面采用了高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電氣性能指標(biāo)，確保通信的穩(wěn)定可靠，并且取得了第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)報(bào)告，各項(xiàng)驗(yàn)證指標(biāo)如表1所示：

表1數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)電磁兼容性指標(biāo)

4.小結(jié)

該智慧能源網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品自投放到市場(chǎng)后，已經(jīng)在全國(guó)20幾個(gè)城市超過(guò)1000個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。不僅在初期設(shè)備部署期間極大縮短了工程師的開(kāi)發(fā)周期，而且在實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)合理利用遠(yuǎn)程管理及維護(hù)工具，減少了工程師頻繁往返于項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的次數(shù)，提高了設(shè)備管理及維護(hù)的便利性，有效降低了系統(tǒng)維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備24小時(shí)運(yùn)維管理的目標(biāo)，廣泛受到應(yīng)用工程師及業(yè)主的好評(píng)與充分認(rèn)可。