摘要：依據(jù)對上海市某大型商場現(xiàn)場考察的結(jié)果，提出通過建設(shè)云能耗管理系統(tǒng)的方案來改善商場能耗的管理現(xiàn)狀。首先充分搜集建筑信息和設(shè)備運行工況，合理設(shè)計系統(tǒng)實施方案，解決現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和傳輸障礙，完成云能耗管理系統(tǒng)的建設(shè)，成功實現(xiàn)云能耗管理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提高商場運營管理效率;其次根據(jù)云能耗管理系統(tǒng)的統(tǒng)計結(jié)果，結(jié)合節(jié)能工程實際需要，在已有功能基礎(chǔ)上進行二次研發(fā)創(chuàng)新，設(shè)計出設(shè)備用能計時功能，并完成現(xiàn)場試驗，為未來的節(jié)能改造工程效果評估和項目驗收提供科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞:云能耗管理系統(tǒng);信息采集;系統(tǒng)實施功能;計時
0引言
目前，能耗管理系統(tǒng)在鋼鐵生產(chǎn)、發(fā)電、成品油管道、大型公建等方面已得到廣泛研究與應(yīng)用。大型公共建筑的高耗能特征一直備受社會關(guān)注，大型商場單位建筑面積能耗遠遠高于賓館飯店、寫字樓、綜合性商務(wù)樓和中央空調(diào)系統(tǒng)能量傳輸距離長、并且采用全空氣系統(tǒng);三是運行時間長，一般每天運行12h以上，不分工作日、休息日。
1云能耗管理系統(tǒng)系統(tǒng)
本研究將能耗管理系統(tǒng)應(yīng)用于上海市某大型商場，完成系統(tǒng)設(shè)計與實施，并分析商場能耗的時
間分布特征。商場能耗管理系統(tǒng)主要依據(jù)上海市《公共建筑用能監(jiān)測系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》設(shè)計。
1.1信息采集
1.1.1建筑信息
商場由20世紀80年代建設(shè)的舊工廠改造而來，于2012年6月開始營業(yè)。商場總建筑面積
110401m2，其中餐飲建筑面積共23594m2，商場建筑面積共34937m2。各功能建筑的建筑面積如表1
所示。建筑結(jié)構(gòu)信息如表2所示。
1.1.2能耗信息
商場的分類能耗包含水、電和天然氣。水和天然氣的主要消費對象是餐飲建筑。餐飲建筑的能耗由餐飲公司運營管理，能耗管理系統(tǒng)僅統(tǒng)計每月總能耗數(shù)據(jù)。會所用電設(shè)備主要包括照明、分體式中央空調(diào)系統(tǒng)分布如表4所示。
綜上，商場共有18臺中央空調(diào)主機，均采用2管制一次泵設(shè)計，安裝了施耐德的樓宇自動化系統(tǒng)，監(jiān)控計算機安放在監(jiān)控機房內(nèi)。
1.2系統(tǒng)實施
按照能耗分類分項的原則，采用二級計量方案實現(xiàn)對商場能耗的監(jiān)測。一級按照建筑分區(qū)劃分，二級按照建筑樓層或者功能區(qū)(針對商場建筑)劃分。信息中心設(shè)置在5#樓工程部所在辦公室。
1.2.1存在問題
系統(tǒng)服務(wù)器管理對人員的計算機水平有一定要求，需要人力和財力投入。54個三相智能電表數(shù)據(jù)采集點均采集電壓、電流、峰谷平電量5個數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集量大，準確性要求高，嚴峻考驗數(shù)據(jù)采集器、能耗系統(tǒng)的采集能力和數(shù)據(jù)處理能力。采集點分散，傳輸距離遠，信號衰減嚴重。智能水表分散分布，數(shù)據(jù)采集布線成本較高。施耐德樓宇自動化系統(tǒng)(WorkplacePro)提供末端溫度、啟停時間等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)共享需要解決數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)傳輸問題。
1.2.2解決方案
選用B/S架構(gòu)云能耗管理系統(tǒng)，系統(tǒng)服務(wù)器由專業(yè)隊伍管理，穩(wěn)定、安全、有保障。現(xiàn)場主要設(shè)備包含智能表計和通訊管理機，通訊管理機數(shù)據(jù)通過商場TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上傳到云服務(wù)器。系統(tǒng)采用工業(yè)級數(shù)據(jù)采集通訊管理機，具有4個ＲS232/485端口和2個以太網(wǎng)口(選擇配置GPＲS模塊)。每個端口對應(yīng)一條485總線，限制總線負載小于32臺，確保通信質(zhì)量。該通訊管理機同時具備數(shù)據(jù)采集、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能，支持離線存儲和斷點續(xù)傳(配備2GSD存儲卡)。通訊管理機采用多種技術(shù)來保證現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)安全，包括限制數(shù)據(jù)訪問IP地址，設(shè)置測點的讀寫權(quán)限等。采用分組采集數(shù)據(jù)的方案，如將分布相對集的3#、4#、5#、6#分為一組，各分組的總線傳輸距離小于1200m，同時滿足總線負載設(shè)備臺數(shù)小于32部分建如7#停車場與商場一路之隔，相距較遠且布線困難。經(jīng)現(xiàn)場試驗，無線信號(射頻)傳輸方式穿墻較多，且停車場墻體為信號阻隔較強的磚混結(jié)構(gòu)，射頻信號衰減嚴重，數(shù)據(jù)基本無法傳出停車場，通信質(zhì)量不合格。通過多次現(xiàn)場測試，*終選擇GPＲS信號傳輸方案實現(xiàn)停車場能耗數(shù)據(jù)上傳。7#單獨配備通訊管理機，將GPＲS數(shù)據(jù)直接上傳云服務(wù)器。智能水表選用無線遠傳智能水表，支持ModbusＲTU標準協(xié)議。智能水表與通訊管理機中間加設(shè)采集集中器，集中器采用無線透明傳輸技術(shù)，擴展水表數(shù)據(jù)的傳輸距離。能耗管理統(tǒng)需要采集商場室內(nèi)外溫度和中央空調(diào)的啟停數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源來自樓宇BA系統(tǒng)。經(jīng)工程師多次現(xiàn)場勘察，通過施耐德工程師確認，可利用現(xiàn)有UNC交換機網(wǎng)口，使用BA系統(tǒng)的配置工具，開啟BACnet功能，選取室內(nèi)外溫度和啟停信號數(shù)據(jù)并開放給能耗管理系統(tǒng)。通訊管理機通過網(wǎng)線連接到UNC交換機，并將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給云能耗管理系統(tǒng)。
2云能耗管理系統(tǒng)功能
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能耗概覽主要面向高層管理者，提供商場能耗總覽，單位建筑面積能耗、碳排放、能耗排名、能源成本及構(gòu)成等信息。顯示分類分項能耗實時或周、月、年變化趨勢。
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數(shù)據(jù)分析包含分項分析、分區(qū)分析、示數(shù)查詢、能耗排名。管理人員根據(jù)時間、分項、分區(qū)等條件選擇性查詢商場能耗。示數(shù)查詢功能為用戶提供了所有智能電表電壓、電流、峰谷平電量歷史數(shù)據(jù)的查詢功能，顯示歷史變化曲線，時間范圍由秒到小時，用戶可根據(jù)需要自由設(shè)置。
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管理記錄任何計量設(shè)備出現(xiàn)的異常情況和用能設(shè)備的異常用電情況。管理人員、工程人員都可以根據(jù)分類及時間條件查看異常歷史記錄。
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單位信息展示項目單位及其下各個建筑的基本信息。包括基本信息欄、附加項信息欄、備注項信息欄。該商場包含多個建筑，可以通過下拉框進行篩選。BA系經(jīng)數(shù)據(jù)共享方案如圖1所示。
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報表管理為管理者查看商場的用電情況報表提供了便利，分為抄表記錄、支路用電、綜合統(tǒng)計、項目報告、用能計時等5個部分，選擇相關(guān)條件后，點擊“預(yù)覽”按鈕可以展示報表，點擊“導(dǎo)出”按鈕，報表會導(dǎo)出為excel格式，方面用戶再次編輯和打印。
計時功能是在能耗管理系統(tǒng)功能基礎(chǔ)上，結(jié)合節(jié)能公司工程應(yīng)用經(jīng)驗而二次研發(fā)設(shè)計的功能，無額外硬件投入。EMC合同能源管理照明節(jié)能改造效果評估指標之節(jié)能量計算需要2個重要參數(shù)，分別是照明負荷和照明時間。照明負荷可以根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計的燈具數(shù)量、功率計算，而照明時間則通常是采用雙方商定的方法確定，容易引起爭議，且無法隨天氣、季節(jié)、客流量(商場)等因素變化而變化，與實際照明時間存在偏差。
計時功能分中央空調(diào)系統(tǒng)運行時間是利用BA系統(tǒng)的啟停數(shù)據(jù)統(tǒng)計空調(diào)系統(tǒng)運行時間。照明計時功能是根據(jù)有功電能遞增斜率判斷回路照明的開關(guān)狀態(tài)并統(tǒng)計照明燈具開啟時間。如果智能電表僅測量單一回路，如以下室外燈箱照明回路，僅需判斷遞增斜率大于0即可;如果測量多個回路，需要首先了解每日回路開關(guān)組合規(guī)律及大致開關(guān)時間點，結(jié)合回路照明負荷或者歷史有功電能變化曲線，確定各開關(guān)組合依次開啟時功電能的遞增斜率，確定合理閥值作為回路開啟判斷的依據(jù)。如果智能電表為單相表，可以直接通過電流的變化來判斷照明回路的開關(guān)狀態(tài)。室外燈箱有功電能變化曲線如圖2所示。用能計時結(jié)果范例如圖5所示。
6）個人設(shè)定用于配置用戶的個人設(shè)定。用戶可以在此頁面中修改自己的基本信息。
3Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺
（1）概述
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。
該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。
（2）應(yīng)用場所
本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。
（3）平臺結(jié)構(gòu)
（4）平臺功能
◆電力集抄
電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。
變壓器監(jiān)控
配電圖
◆能耗分析
能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結(jié)合起來，運用先進的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進行離線生產(chǎn)分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。
能耗概況
◆預(yù)付費管理
1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；
2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置；
3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；
4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；
5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；
6）報表中心：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。
預(yù)付費看板
◆充電樁管理
通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。
充電樁看板
◆智能照明
智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節(jié)能減掛的效果。
監(jiān)控頁面
◆安全用電
安全用電采用第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然”的目的。
◆智慧消防
通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。原先針對“九小場所”和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細化”的實際需求。
（5）系統(tǒng)硬件配置
| 分類 | 產(chǎn)品型號 | 外觀 | 產(chǎn)品功能 |
| 無線測溫 | ARTM-Pn | 
| 可監(jiān)測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個無線溫度傳感器溫度 |
| ATC600 | 
| ATC600有2種工作模式：終端(-C)、中繼(-Z)，可根據(jù)項目布局選擇配置?？山邮?40個無線溫度傳感器溫度 |
| 光伏監(jiān)控 | AGF | 
| 光伏電池串開路，可以配合組串電壓進行綜合判斷；帶3路開關(guān)量狀態(tài)監(jiān)測，用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態(tài)；一次電流采用穿孔方式接入，安裝方便，安全性高；測量元件采用霍爾傳感器，隔離測量*大電流20A；電壓測量功能可測量母線電壓*高DC1500V |
| 電力監(jiān)控 | AEM96 | 
| 三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復(fù)費率、*大需量、歷史電能統(tǒng)計、開關(guān)量事件記錄、歷史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關(guān)量、輸出 |
| APM系列 | 
| 全電量測量，四象限電能，復(fù)費率電能，儀表內(nèi)部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及*大需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月極值和上月極值(包含時間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級。 |
| 預(yù)付費 | DDSY | 
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率*大需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。 |
| DTSY | 
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率*大需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。 |
| 智能抄表 | ADL200 | 
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量?？傠娔苡嬃浚ǚ聪蛴嬋胝颍?，3個月歷史電能數(shù)據(jù)凍結(jié)存儲；8位段式LCD顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能2級。 |
| ADL400 | 
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。（正、反向）有功、無功電能計量；A、B、C分相正向有功電能計量；2-31次諧波電壓電流；12位段式LCD顯示、背光顯示，電能精度0.5s級。 |
| ADW210 | 
| 4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；*大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關(guān)量輸入4路開關(guān)量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級。 |
| ADW300 | 
| 三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；*大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持4路開關(guān)量輸入、2路開關(guān)量輸出；支持4路測溫；支持1路剩余電流測量；支持本地顯示及按鍵設(shè)置；有功電能精度1級。 通訊方式：支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊；WIFI通訊 |
| 直流電能表 | DJSF1352 | 
| 1.精度：1級或0.5級，帶±12V電壓輸出用于霍爾傳感器供電 2.測量：電壓、電流、功率、正反向電能，支持雙路計量。 |
| 電氣安全 | ARCM300-Z | 
| 三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ），視在電能、四象限電能計量，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，2 路開關(guān)量輸入，支持斷電上傳 |
| AAFD-DU | 
| 監(jiān)測故障電弧、漏電、溫度 兩路無源干接點（開關(guān)量）輸入 兩路無源常開觸點（開關(guān)量）輸出 |
| 充電樁 | ACX系列 | 
| 充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電， |
| AEV_AC007 | 
| 額定功率7kW,單相三線制，防護等級IP65,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式：4G、藍牙、Wifi |
| 智慧照明 | ASL200 | 
| 遙控輸出 兩路無源干接點（開關(guān)量）輸入 兩路無源常開觸點（開關(guān)量）輸出 |
4結(jié)束語
該項目將云概念導(dǎo)入能耗管理系統(tǒng)，結(jié)合上海市的能耗管理系統(tǒng)工程規(guī)范，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，充分利用商場已有條件，設(shè)計系統(tǒng)實施方案，完成能耗管理平臺的建設(shè)與運行。根據(jù)前期運行結(jié)果，創(chuàng)新性地研發(fā)出系統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備和照明設(shè)備的計時功能，一方面完善了系統(tǒng)功能，另一方面便利了節(jié)能改造工程的效果評估。目前，商場云能耗管理系統(tǒng)已通過驗收并正常運行。
參考文獻
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