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您的位置：網(wǎng)站首頁 > 技術(shù)文章 > 淺談基于微電網(wǎng)的智慧校園能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與產(chǎn)品應(yīng)用 劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：針對(duì)高校教學(xué)建筑能效監(jiān)管效率低的問題，從系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、分層設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能測試等方面闡述了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園建筑能效監(jiān)管系統(tǒng)。通過對(duì)能耗監(jiān)管系統(tǒng)關(guān)鍵功能的測試，測試效果良好，結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：能效監(jiān)管；智慧校園；物聯(lián)網(wǎng)；能源管理；能耗數(shù)據(jù)；ZigBee；WiFi；節(jié)能改造
0 引言
隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)化、現(xiàn)代化進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn)，隨之而來的資源、能源的合理利用等問題也時(shí)刻影響著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。據(jù)《中國建筑能耗報(bào)告2020》 顯示，2005 ~ 2018年期間，建筑運(yùn)行階段能耗從4.8億tce（噸標(biāo)準(zhǔn)煤）增長至9.5億tce，年平均增長率為5.39%。《重點(diǎn)用能單位節(jié)能管理辦法》自2018年5月1日起施行，要求重點(diǎn)用能單位提高能源利用效率，控制能源消費(fèi)總量。有效的建筑能耗監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)節(jié)約型校園的重要環(huán)節(jié)，配備能耗監(jiān)管系統(tǒng)用于控制能源消費(fèi)成為迫切需求。本研究針對(duì)高校教學(xué)建筑能耗現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園建筑能效監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)引入ZigBee和WiFi無線傳輸技術(shù)，以一間理想教室為研究對(duì)象，采集溫度、流量、電量消耗數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)部組網(wǎng)，借助云服務(wù)器平臺(tái)匯總數(shù)據(jù)，分析教室空調(diào)制冷、水暖供暖的能源效率，從而清楚地掌控校園建筑的能源消耗情況并為節(jié)能改造提供依據(jù)。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖
基于物聯(lián)網(wǎng)的能效監(jiān)管系統(tǒng)由能耗數(shù)據(jù)感知層（獲取數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)傳輸層（數(shù)據(jù)匯總和上傳），以及數(shù)據(jù)應(yīng)用層（數(shù)據(jù)展示）3大部分組成，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。
數(shù)據(jù)感知層（獲取數(shù)據(jù)）由數(shù)量眾多的傳感終端組成，采集到的數(shù)據(jù)匯總至數(shù)據(jù)傳輸層的協(xié)調(diào)器，接收能源消耗數(shù)據(jù)并上傳至數(shù)據(jù)應(yīng)用層。數(shù)據(jù)應(yīng)用層由OneNET 云服務(wù)器支持，具備數(shù)據(jù)整理、分析、顯示等多項(xiàng)功能，為對(duì)應(yīng)教室的空調(diào)制冷、水暖供暖能源使用效率評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，云服務(wù)器可按照能源消耗數(shù)據(jù)上傳的路徑發(fā)布指令，控制傳感終端。
1.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)
該系統(tǒng)采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ZigBee 網(wǎng)絡(luò)通常由3個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成：協(xié)調(diào)（Coordinator）、路由器（Router）、終端（End Device）。協(xié)調(diào)器和終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)形成星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示。
從圖2中不難看出，傳感終端連接各種傳感器采集能源消耗數(shù)據(jù).協(xié)調(diào)器用來創(chuàng)建和主 導(dǎo)一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)也稱為匯聚節(jié)點(diǎn)，將多個(gè)終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)置于不同的位置，它們把采集到的數(shù)據(jù)傳給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后把數(shù)據(jù)通過 WiFi 模塊傳給網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)與云服務(wù)器進(jìn)行通信，上傳能耗數(shù)據(jù)，下發(fā)遠(yuǎn)程指令，將ZigBee網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)的目標(biāo)。
2 系統(tǒng)分層設(shè)計(jì)
2. 1 數(shù)據(jù)感知層設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)感知層包含眾多傳感終端，雖然每種傳感終端連接的傳感器種類和數(shù)量存在差 異 ，但在結(jié)構(gòu)上具備高度一致性，如圖3所示。
圖3中，傳感終端基于CC2530單片機(jī)設(shè)計(jì)，每個(gè)傳感終端安裝數(shù)量不同的傳感器。水暖傳感終端在此基礎(chǔ)上增加一個(gè)繼電器用于遠(yuǎn)程控制閥門通斷。各傳感終端與協(xié)調(diào)器通信采用ZigBee通信模塊，通過外置天線發(fā)送數(shù)據(jù)、接收指令。CC2530單片機(jī)完成驅(qū)動(dòng)傳感器、打包采集數(shù)據(jù)、驅(qū)動(dòng)通信模塊、處理上級(jí)系統(tǒng)指令等功能。
2. 2 數(shù)據(jù)傳輸層設(shè)計(jì)
協(xié)調(diào)器基于CC2530單片機(jī)設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)串口，連接ZigBee和ESP8266兩種通信模塊，肩負(fù)數(shù)據(jù)匯總和協(xié)議轉(zhuǎn)換兩種職能。協(xié)調(diào)器包含一個(gè)ZigBee通信模塊和一個(gè)ESP8266WiFi 模塊：串口1連接ZigBee通信模塊，與傳感終端形成星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，接收傳感終端的數(shù)據(jù)，發(fā)送控制命令至傳感終端；串口2連接ESP8266模塊，負(fù)責(zé)通過WiFi發(fā)送數(shù)據(jù)給云平臺(tái)，并接收云平臺(tái)反饋的指令。
2. 3 數(shù)據(jù)應(yīng)用層設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)應(yīng)用層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器和下發(fā)指令至協(xié)調(diào)器，其信息的通信均遵循 MQTT協(xié)議。因此數(shù)據(jù)應(yīng)用層結(jié)構(gòu)與MQTT協(xié)議應(yīng)用模型具有較高相似性，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。本設(shè)計(jì)中，協(xié)調(diào)器作為訂閱者，服務(wù)器則是發(fā)布者，協(xié)調(diào)器接收到終端發(fā)送的數(shù)據(jù)后，依照 MQTT協(xié)議的報(bào)文格式進(jìn)行數(shù)據(jù)流封裝，打包完成的新數(shù)據(jù)從協(xié)調(diào)器上傳至代理，代理隨后將數(shù)據(jù)放入云服務(wù)器后臺(tái)。下發(fā)指令時(shí)，代理首先對(duì)指令指向的終端所屬協(xié)調(diào)器名進(jìn)行解析，隨后將指令發(fā)送至對(duì)應(yīng)協(xié)調(diào)器等待下一步操作。
3 硬件系統(tǒng)選型
3.1主控制器選型
主控器選型為CC2530單片機(jī)，CC2530是用于2.4 GHz IEEE 802. 15.4、ZigBee和RF4CE應(yīng)用的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案。其封裝的、被ZigBee為聯(lián)盟認(rèn)定為參考協(xié)議的Z - STACK 協(xié)議棧使得編譯、修改相關(guān)程序變得不易出錯(cuò)。
3.2溫度傳感器選型
溫度傳感器選型為DS18B20，用于測量氣體溫度和水溫，具有接線便捷、精度高、拓展方便、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)。任意多個(gè)DS18B20可以存放在同一條單線總線上，這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。總線設(shè)計(jì)可通過求取平均值使得測量結(jié)果更準(zhǔn)確，節(jié)省 ZigBee節(jié)點(diǎn)。
3.3流量傳感器選型
流量傳感器的型號(hào)選擇為霍爾流量計(jì)，安裝在暖氣水管上，用于檢測進(jìn)水流量。本設(shè)計(jì)選用的霍爾流量計(jì)額定工作電壓為DC5V，通用性好，使用方便。
3.4電量變送器選型
電量變送器選型為SUI - 101A，具有精度高、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)。*大測量電壓為 AC 400V，電流上限為30A，具備一定的載荷能力，且內(nèi)置了防雷保護(hù)，安全性好。
4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1溫度傳感終端軟件設(shè)計(jì)
溫度傳感終端驅(qū)動(dòng)程序包括初始化、循環(huán)讀取溫度數(shù)據(jù)兩部分，如圖5所示。
圖5中，溫度傳感終端由于驅(qū)動(dòng)多個(gè)DS18B20傳感器，因此給每一個(gè)傳感器增加了一個(gè)序號(hào)，從不同引腳讀取的溫度分配一個(gè)單獨(dú)的變量存儲(chǔ)這一數(shù)據(jù)，通過指針不斷加1來指向不同的存儲(chǔ)單元。由于在讀取每一個(gè)引腳時(shí)，都需要單獨(dú)拉高電平和延時(shí)，因此多個(gè)傳感器共同工作時(shí)采用輪次查詢方式讀取各個(gè)傳感器的溫度數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，等待上傳程序按相同順序讀取。
4.2流量傳感終端軟件設(shè)計(jì)
流量傳感器驅(qū)動(dòng)程序主體為一次計(jì)數(shù)的中斷，如圖6所示。圖6中，霍爾流量計(jì)的輸出信號(hào)為不同頻率的方波，通過方波頻率來表示相應(yīng)的流速，因此這部分的程序編寫采用中斷方式對(duì)方波個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，通過換算即可得出流速數(shù)據(jù)。
4.3電量傳感終端軟件設(shè)計(jì)
電量變送器底層邏輯已被鎖定，本部分軟件流程提供的僅為“容器"作用，創(chuàng)建變量存儲(chǔ)讀取每一項(xiàng)數(shù)據(jù)，流程如圖7所示。圖7中，電量變送器共有6項(xiàng)數(shù)據(jù)可以檢測，上電啟動(dòng)后變送器進(jìn)入初始化并創(chuàng)建7位變量，用于序號(hào)標(biāo)記變送器。隨后變送器直接上傳檢測數(shù)據(jù)而無需進(jìn)行其他操作。
4.4傳感終端軟件設(shè)計(jì)
傳感終端軟件運(yùn)行流程如圖8所示。圖8中，傳感終端日常運(yùn)行在采集模式，上電啟動(dòng)后，終端周期性激活底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)，采集得到能耗數(shù)據(jù)，終端依照ZigBee通信協(xié)議的報(bào)文格式打包，通過ZigBee模塊上傳至協(xié)調(diào)器。第一次數(shù)據(jù)上傳既實(shí)現(xiàn)了通信狀況的檢驗(yàn)，又傳輸了實(shí)際數(shù)據(jù)。隨后繼續(xù)進(jìn)行底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)調(diào)用以采集能耗數(shù)據(jù)。當(dāng)協(xié)調(diào)器收到指令下發(fā)給終端后，終端進(jìn)入指令模式。終端對(duì)數(shù)個(gè)指令依次進(jìn)行解析、執(zhí)行，并不斷查詢是否還有指令未處理。當(dāng)指令全部處理完畢后，終端重新進(jìn)入采集模式，繼續(xù)進(jìn)行周期性能耗數(shù)據(jù)采集和上傳。
4.5協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計(jì)
協(xié)調(diào)器軟件運(yùn)行流程如圖9所示。圖9中，協(xié)調(diào)器日常運(yùn)行在采集模式，采集模式主要包含兩方面工作：一是連接云服務(wù)器，二是上傳數(shù)據(jù)。上電啟動(dòng)后，協(xié)調(diào)器驅(qū)動(dòng) ESP8266 按照預(yù)先寫入的WiFi 信息、API key和端口編號(hào)連接云服務(wù)器的TCP服務(wù)器。隨后，ZigBee 模塊接收的能耗數(shù)據(jù)依據(jù)終端節(jié)點(diǎn)編號(hào)存入順序表，依據(jù)MQTT協(xié)議報(bào)文格式進(jìn)行數(shù)據(jù)流封裝，*終上傳至云服務(wù)器。
多個(gè)命令同時(shí)下發(fā)時(shí)，協(xié)調(diào)器對(duì)指令逐個(gè)解析并下發(fā)。結(jié)束這一進(jìn)程后，協(xié)調(diào)器重新回到采集模式，繼續(xù)進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)采集、封裝和上傳。
4.6上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
收集的建筑能耗數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器，為使數(shù)據(jù)顯示清晰、有序，本設(shè)計(jì)增加了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園建筑能效監(jiān)管平臺(tái)用于數(shù)據(jù)顯示，從而為節(jié)能改造提供明確、直觀的建議，圖形界面如圖 10 所示。
從圖10可以看出，能耗數(shù)據(jù)查看頁面包括7個(gè)折線圖、2個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)儀表和 1 個(gè)繼電器遠(yuǎn)程開關(guān)。折線圖分別顯示空調(diào)能耗效率、水暖能耗效率、教室內(nèi)外溫差、水暖進(jìn)出水溫差、空調(diào)用電量、水暖累計(jì)流量、水暖瞬時(shí)流量；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)儀表顯示教室內(nèi)外平均氣溫；繼電器遠(yuǎn)程開關(guān)可以控制繼電器通斷。這10個(gè)板塊共同實(shí)現(xiàn)了氣溫上傳、流量上傳、電量上傳、空調(diào)制冷效率、水暖供暖效率功能，以此實(shí)現(xiàn)建筑能耗管理：
a. 氣溫上傳功能分析。為了對(duì)空調(diào)、水暖的實(shí)際制冷、制熱效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要得到單位時(shí)間內(nèi)室內(nèi)氣溫的變動(dòng)數(shù)據(jù)以及其與教室外的溫度差。溫度上傳功能包含兩項(xiàng)數(shù)據(jù)，一是具體溫度，二是溫差。如圖10中（a）顯示室內(nèi)外實(shí)時(shí)氣溫，（b）顯示監(jiān)控時(shí)間內(nèi)教室內(nèi)外氣溫差值。
b. 流量上傳功能分析。本設(shè)計(jì)對(duì)水暖系統(tǒng)實(shí)際流過的熱水流量進(jìn)行監(jiān)控，以便計(jì)算單位體積熱水的換熱效率。流量上傳功能包含流量的兩個(gè)方面：瞬時(shí)流量與累計(jì)流量。如圖 10 （c）顯示水暖瞬時(shí)流量，（d）顯示水暖累計(jì)流量。此外，水流量數(shù)據(jù)可以指示當(dāng)前水管是否存在破損漏水情況。
c.電量上傳功能分析。電量上傳以3s 為一個(gè)周期，如圖10（e）顯示空調(diào)的累計(jì)用電量變化，正常運(yùn)行時(shí)折線應(yīng)當(dāng)趨勢穩(wěn)定、波動(dòng)較小。故障時(shí)，折線將出現(xiàn)很大變化。
d.空調(diào)制冷效率功能分析。空調(diào)制冷效率具備一定的能源消耗追蹤能力。如圖10（f） 顯示空調(diào)的制冷效率，空調(diào)啟動(dòng)之初及課間人流量大時(shí)空調(diào)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，這與實(shí)際情況較為符合。
e.水暖供暖效率功能分析。水暖制熱效率也具備一定的能源消耗追蹤能力。如圖10（g）顯示水暖進(jìn)出水溫差，基于這一數(shù)據(jù)得出圖10（h）所示的水暖的供暖效率，在水暖系統(tǒng)的運(yùn)行周期內(nèi)若無異常情況，這一折線應(yīng)當(dāng)不產(chǎn)生較大波動(dòng)。圖10（i）是對(duì)應(yīng)水暖管的繼電器開關(guān)，在檢修時(shí)可以遠(yuǎn)程控制其通斷。
5 高校綜合能效解決方案
5.1校園電力監(jiān)控與運(yùn)維
集成設(shè)備所有數(shù)據(jù)，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運(yùn)行，集中調(diào)控，集中監(jiān)控，數(shù)字化巡檢，移動(dòng)運(yùn)維， 班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。
5.2后勤計(jì)費(fèi)管理
采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)抄表付費(fèi)管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計(jì)費(fèi)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、費(fèi)率設(shè)置、 賬單統(tǒng)計(jì)匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設(shè)置補(bǔ)貼方案。通過能源付費(fèi)管理方式，培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識(shí)。
針對(duì)學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制：可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時(shí)通斷功能；可進(jìn)行惡性負(fù)載識(shí)別，檢測違規(guī)電氣，并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。
5.2.2商鋪水電收費(fèi)
針對(duì)校園超市、商鋪、食堂及其他針對(duì)個(gè)體的水電用能進(jìn)行預(yù)付費(fèi)管理。
5.2.3充電樁管理平臺(tái)
充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充"信息能源結(jié)構(gòu)中是必*。充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中必*一部分。
5.2.4智能照明管理
通過對(duì)高校路燈的全局監(jiān)測，提供對(duì)路燈靈活智能的管理，實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)任一線路，任一個(gè)路燈的定時(shí) 開關(guān)、強(qiáng)制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)，以及定時(shí)控制方案靈活設(shè)置，確保路燈照明的智能控制和高效節(jié)能。
5.3能源管理系統(tǒng)
針對(duì)校園水、電、氣等各類接入能源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包含同比分析、環(huán)比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。
按校園建筑的分類進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學(xué)類建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等，對(duì)數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供領(lǐng)導(dǎo)決策，提高管理效能。
構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫，能自動(dòng)完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作，自動(dòng)生成各種形式的報(bào)表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計(jì)報(bào)告，能夠監(jiān)測能耗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置控制策略，達(dá)到節(jié)能目的。
智慧消防云平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識(shí)別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火情報(bào)警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺(tái)內(nèi)運(yùn)行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺(tái)直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內(nèi)，相關(guān)報(bào)警和事件信息通過手機(jī)短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達(dá)相關(guān)人員。
6.平臺(tái)部署硬件選型
應(yīng)用場合 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 |
變電所運(yùn)維云平臺(tái) |
| AcrelCloud-1000 | AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維云平臺(tái)基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺(tái)，滿足用戶或運(yùn)維公司監(jiān)測眾多變電所回路運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運(yùn)行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境視頻場景等需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一個(gè)中心，集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機(jī)、PAD等各類終端鏈接訪問、接收?qǐng)?bào)警，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。 |
智能網(wǎng)關(guān) |
| Anet系列 | 8個(gè)RS485串口 2kV隔離， 2個(gè)以太網(wǎng)接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設(shè)備的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上傳協(xié)議、支持多中心不同數(shù)據(jù)服務(wù)要求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，裝置電源:220V AC/DC。 |
| ANet-2E4SM | 4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊,可擴(kuò)展16路。 | |
10KV進(jìn)/饋線 |
| AM6-L | 相間電流速斷保護(hù)，相間電流速斷保護(hù)（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護(hù)，反時(shí)限相間過流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），零序反時(shí)限過流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，控制回路異常告警。 |
10/0.4KV變壓器 | AML-S | 分合閘位置、手車工作/試驗(yàn)位置、接地刀閘位置、硬接 點(diǎn)信號(hào)(保護(hù)跳閘、裝置告警、控制回路斷線、 裝置異常、未儲(chǔ)能、事故總等)、報(bào)文(過流、過負(fù)荷、超溫報(bào)警、過溫報(bào)警、裝置告警、PT 斷線、CT 斷線、對(duì)時(shí)異常等) 、遙控 開關(guān)、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、 跳閘、故障電流電壓)等。 | |
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 35kV/10kV/ 6kV傳感器 |
| ASD500 | 一次回路動(dòng)態(tài)模擬圖、彈簧儲(chǔ)能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、自動(dòng)溫濕度控制及顯示（標(biāo)配一路強(qiáng)制加熱）、遠(yuǎn)方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲(chǔ)能旋鈕、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、RS485接口、高壓柜內(nèi)電氣接點(diǎn)無線測溫。 |
35kV/10kV/ 6kV傳感器 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動(dòng)電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； | |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 |
| APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實(shí)時(shí)及需量；電流、電壓不平衡度；負(fù)載電流柱狀圖顯示；66種報(bào)警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴(kuò)展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； |
變壓器接頭測溫低壓進(jìn)出線柜接頭測溫 |
| ARTM-Pn | 可至多配套60個(gè)ATE400測溫傳感器，無線溫度傳感器 ATE400 適用于手車式動(dòng)觸頭，電纜與母排搭接處，隔離刀閘搭接處等電氣搭接點(diǎn)的溫度測量，采用捆綁式安裝。可使用ATC-400無線測溫接收器接收數(shù)據(jù)。該終端可單獨(dú)安裝在高壓柜、低壓抽屜柜內(nèi)。 |
中低壓回路 |
| WHD72-11 | WHD溫濕度控制器產(chǎn)品主要用于中高壓開關(guān) 柜、端子箱、環(huán)網(wǎng)柜、箱變等設(shè)備內(nèi)部溫度和 濕度調(diào)節(jié)控制。工作電源：AC/DC 85～265V 工作溫度：-40.0℃～99.9℃ 工作濕度：0RH～99RH |
| ADW300 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計(jì)量（正、反向）、四象限無功電能 、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次） ；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級(jí)（改造項(xiàng)目推薦） | |
| DTSD1352 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，總正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級(jí)，無功電能精度2級(jí) |
6.2后勤計(jì)費(fèi)管理
6.2.1宿舍/商業(yè)預(yù)付費(fèi)平臺(tái)
6.2.2充電樁管理平臺(tái)
應(yīng)用場景 | 型號(hào) | 圖 片 | 保護(hù)功能 |
充電樁管理平臺(tái) | AcrelCloud-9000 |
| 采用泛在物聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、能效分析、用能預(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù)，平臺(tái)可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。 |
新能源汽車充電樁 | AEV-AC007D-LCD |
| 輸入輸出電壓：AC 220V 1個(gè)充電接口，充電線長5米；輸出功率7km；掃碼、刷卡支付：標(biāo) 配無線通訊：4G、WIFI、藍(lán)牙三選一（下單備注規(guī)格，無備注默認(rèn) 4G 通訊）。 |
AEV-DC060S |
| 直流60kw雙槍一體充電機(jī) | |
AEV-DC120S |
| 直流120kw雙槍一體充電機(jī) | |
智能電動(dòng)車充電樁 | ACX10A系列 |
| 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。 ACX10A-TYHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 ACX10A-TYN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持投幣、刷卡，免費(fèi)充電 ACX10A-YHW：防護(hù)等級(jí)IP65，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YW：防護(hù)等級(jí)IP65，支持刷卡、免費(fèi)充電 ACX10A-MW：防護(hù)等級(jí)IP65，僅支持免費(fèi)充電 |
ACX2A系列 |
| 2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別，報(bào)警上報(bào)。 ACX2A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡充電 |
6.2.3智能照明管理
應(yīng)用場景 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 | |
普通照明 | 配電箱 |
| ASL220-S 系列 | 1、ALIBUS總線擴(kuò)展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動(dòng)控制，輸出狀態(tài)液晶屏顯示。 4、2路開關(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報(bào)警、人體紅外感應(yīng)器等信號(hào)。 5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 |
按鍵面板 |
| ASL220-F1/2 | 1聯(lián)兩鍵 1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電； 2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選； 3、每個(gè)按鍵支持長按、短按功能，均可實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安裝 | |
探測器 |
| ASL220-PM/T | PIR+照度傳感器 1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V； 2、特殊運(yùn)算電路，可通過紅外感應(yīng)探測到人體動(dòng)作； 4、安裝方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產(chǎn)品外露尺寸：ф80mm*2.5mm | |
備用照明 | 雙切箱 |
| ASL210-S 系列 | 1、ALIBUS總線擴(kuò)展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出。 4、1路開關(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報(bào)警、人體紅外感應(yīng)器等信號(hào)，1路485通訊。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)一般照明（備用照明）。 7、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 |
應(yīng)用場景 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 | |
普通照明 | 配電箱 |
| ASL220-S 系列 | 1、ALIBUS總線擴(kuò)展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動(dòng)控制，輸出狀態(tài)液晶屏顯示。 4、2路開關(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報(bào)警、人體紅外感應(yīng)器等信號(hào)。 5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 |
按鍵面板 |
| ASL220-F1/2 | 1聯(lián)兩鍵 1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電； 2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選； 3、每個(gè)按鍵支持長按、短按功能，均可實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安裝 | |
探測器 |
| ASL220-PM/T | PIR+照度傳感器 1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V； 2、特殊運(yùn)算電路，可通過紅外感應(yīng)探測到人體動(dòng)作； 4、安裝方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產(chǎn)品外露尺寸：ф80mm*2.5mm | |
備用照明 | 雙切箱 |
| ASL210-S 系列 | 1、ALIBUS總線擴(kuò)展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出。 4、1路開關(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報(bào)警、人體紅外感應(yīng)器等信號(hào)，1路485通訊。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)一般照明（備用照明）。 7、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 |
IP網(wǎng)關(guān) |
| ASL200-485-IP | IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器（ALIBUS<-->TCP/IP） 1、1路ALIBUS通信總線接口。 2、1路RS485 3、1路以太網(wǎng)接口，以太網(wǎng)通訊 4、串口速率1200~115200bps可配置。串口支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU協(xié)議。 5、外形尺：96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)。 6、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 7、IP地址設(shè)置連接、ALIBUS系統(tǒng)組網(wǎng)擴(kuò)容、ALIBUS通訊軟件連接 | |
IP輔助電源 |
| ASL200-P20 | 輔助電源 1、輸入電壓范圍：176-264VAC 2、輸出電壓及功率：24VDC/20W 3、電壓調(diào)整范圍：21.6~29V 4、工作溫度:-40~+70℃ 5、外形尺寸：96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D) 6、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 | |
6.3能源管理系統(tǒng)
應(yīng)用場景 | 型號(hào) | 圖 片 | 保護(hù)功能 |
能耗管理云平臺(tái) | AcrelCloud-5000 |
| 采用泛在物聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、能效分析、用能預(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù)，平臺(tái)可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。 |
智能網(wǎng)關(guān) | Anet系列網(wǎng)管 |
| 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，作為信息采集系統(tǒng)中采集終端與平臺(tái)系統(tǒng)間的橋梁，能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總，并使用相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)給平臺(tái)系統(tǒng)。 |
高壓重要回路或低壓進(jìn)線柜 | APM810 | 具有全電量測量，電能統(tǒng)計(jì)，電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設(shè)計(jì)，當(dāng)客戶需要增加開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網(wǎng)通訊時(shí)，只需在背部插入對(duì)應(yīng)模塊即可。 | |
APM520 |
| 三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，需量，支持付費(fèi)率，越限報(bào)警，SOE,4-20mA輸出。 | |
低壓聯(lián)絡(luò)柜、 出線柜 | AEM96 |
| 三相多功能電能表，均集成三相電力參數(shù)測量及電能計(jì)量及考核管理，提供上 24 時(shí)、上 31 日以及上 12 月的電能數(shù)據(jù)統(tǒng) 計(jì)。具有 63 次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)“遙信" 和“遙控"功能，并具備報(bào)警輸出，可廣泛應(yīng)用于多種控制系統(tǒng)，SCADA 系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。 |
動(dòng)力柜 | ACR120EL |
| 測量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能，非常適合于實(shí)時(shí)電力監(jiān)控系統(tǒng)。 |
DTSD1352 |
| DIN35mm導(dǎo)軌式安裝結(jié)構(gòu)，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進(jìn)行時(shí)鐘、費(fèi)率時(shí)段等參數(shù)設(shè)置，精度高、可靠性好、性能指標(biāo)符合國標(biāo)GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T614-2007對(duì)電能表的各項(xiàng)技術(shù)要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 | |
AEW100 |
| 三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費(fèi)率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 |
6.4智慧消防系統(tǒng)
6.4.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
應(yīng)用場景 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 | |
各變電所、各動(dòng)力箱 | 0.4KV出線 |
| ARCM200 系列 | 用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統(tǒng)中的剩余電流、溫度等電氣參數(shù)，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。 |
區(qū)域 變電所 | 區(qū)域分機(jī) |
| Acrel-6000/B3 | 接收電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，采用485通訊 |
主變點(diǎn)所 監(jiān)控中心 | 控制主機(jī) |
| Acrel-6000/B | 接收電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器信號(hào)和各區(qū)域分機(jī)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，可采用485通訊。 |
配套附件 | ||||
0.4kV電流 互感器 |
| AKH-0.66 | 測量型互感器，采集交流電流信號(hào)。 | |
6.4.2消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)
應(yīng)用場景 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 | |
消防設(shè)備電源電壓監(jiān)控 |
| AFPM3-2AVM | 監(jiān)測兩路三相交流電壓，二總線通訊。 | |
區(qū)域 變電所 | 區(qū)域分機(jī) |
| AFPM100/B3 | 接收消防設(shè)備電源監(jiān)控探測器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，可采用二總線通訊。 |
主變點(diǎn)所 監(jiān)控中心 | 控制主機(jī) |
| AFPM100/B1 | 接收消防設(shè)備電源監(jiān)控探測器信號(hào)和各區(qū)域分機(jī)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，可采用二總線通訊。 |
應(yīng)用場景 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 | |
配電室、綜合樓 | 常開防火門 |
| AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120 | 監(jiān)測常開防火門的開閉狀態(tài)。 |
常閉防火門 |
| 單扇：AFRD-CB1(YT) 雙扇：AFRD-CB2(YT) | 監(jiān)測常閉防火門的開閉狀態(tài)。 | |
地下箱體防爆車間 | 常開/常閉 防火門 |
| AFRD-MC | 監(jiān)測常開、常閉防火門的開閉狀態(tài)。 |
監(jiān)測模塊 |
| AFRD-CK/CB | 接收AFRD-MC的狀態(tài)信息同步傳輸至防火門監(jiān)控主機(jī)。 | |
區(qū)域 變電所 | 區(qū)域分機(jī) |
| AFRD100/B3 | 接收防火門監(jiān)控模塊和防火門一體式探測器的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火門開閉狀態(tài)的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，采用二總線通訊。 |
主變點(diǎn)所 監(jiān)控中心 | 控制主機(jī) |
| AFRD100/B | 接收防火門監(jiān)控模塊和防火門一體式探測器的信號(hào)以及各區(qū)域分機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火門開閉狀態(tài)的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，采用二總線通訊。 |
6.4.4消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)
應(yīng)用場景 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 | |
配電室、綜合樓 | 常開防火門 |
| AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120 | 監(jiān)測常開防火門的開閉狀態(tài)。 |
常閉防火門 |
| 單扇：AFRD-CB1(YT) 雙扇：AFRD-CB2(YT) | 監(jiān)測常閉防火門的開閉狀態(tài)。 | |
地下箱體防爆車間 | 常開/常閉 防火門 |
| AFRD-MC | 監(jiān)測常開、常閉防火門的開閉狀態(tài)。 |
監(jiān)測模塊 |
| AFRD-CK/CB | 接收AFRD-MC的狀態(tài)信息同步傳輸至防火門監(jiān)控主機(jī)。 | |
區(qū)域 變電所 | 區(qū)域分機(jī) |
| AFRD100/B3 | 接收防火門監(jiān)控模塊和防火門一體式探測器的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火門開閉狀態(tài)的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，采用二總線通訊。 |
主變點(diǎn)所 監(jiān)控中心 | 控制主機(jī) |
| AFRD100/B | 接收防火門監(jiān)控模塊和防火門一體式探測器的信號(hào)以及各區(qū)域分機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火門開閉狀態(tài)的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，采用二總線通訊。 |
7 結(jié)束語
在節(jié)能減排的大背景下，對(duì)能源消耗占比較大的校園建筑進(jìn)行有效能效監(jiān)管意義重大。本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園建筑能效監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了建筑能耗分類、分項(xiàng)和分戶監(jiān)管等功能，為優(yōu)化高校建筑能源消耗管理和節(jié)能改造提供依據(jù)。
【參考文獻(xiàn)】
【1】巫春玲，周 潛，任 凱，王致垚.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園能效監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].建筑電氣，2022，15（09）：64-69.
【2】中國建筑節(jié)能協(xié)會(huì).中國建筑能耗研究報(bào)告2020[J].建筑節(jié)能（中英文），2021，49（2）：1-6.
【3】高校綜合能效解決方案2022.5版.
【4】企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.
作者簡介
劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事宿舍安全用電研究發(fā)展。
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