建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)與聯(lián)動技術(shù)

摘要：針對建筑能源管控孤島問題，本文闡釋能耗監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)分層架構(gòu)，介紹水電熱氣冷多品類采集方案，分析與BA樓宇自控雙向聯(lián)動邏輯，梳理分體搭建工程缺陷，為廠房園區(qū)節(jié)能改造提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：能耗監(jiān)測系統(tǒng)，分項(xiàng)計(jì)量，能耗采集網(wǎng)關(guān)，BA樓宇自控，建筑節(jié)能改造

0 引言

雙碳政策下，廠房、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、商業(yè)公建均需搭建標(biāo)準(zhǔn)化能耗監(jiān)測體系，用于能源分項(xiàng)審計(jì)、能耗異常管控、綠色建筑驗(yàn)收。現(xiàn)階段多數(shù)弱電工程僅單獨(dú)部署計(jì)量儀表或僅搭建BA樓宇自控，兩套系統(tǒng)數(shù)據(jù)割裂，無法形成“能耗采集-數(shù)據(jù)分析-設(shè)備調(diào)控”閉環(huán)。現(xiàn)有文獻(xiàn)多單一講解儀表采集或樓控控制邏輯，缺少二者一體化融合的完整技術(shù)梳理。本文從術(shù)語定義、四層系統(tǒng)架構(gòu)、多能源采集、跨系統(tǒng)聯(lián)動、分體實(shí)施缺陷五大維度開展技術(shù)講解，形成工程落地通用技術(shù)資料。

1 能耗監(jiān)測系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化定義與功能邊界

1.1 基礎(chǔ)定義

建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)是一套物聯(lián)網(wǎng)計(jì)量管控體系，依托智能采集終端24h自動采集電、水、燃?xì)狻⒗洹崛奉惸茉磾?shù)據(jù)，經(jīng)邊緣網(wǎng)關(guān)清洗緩存后上傳可視化平臺，完成分區(qū)、分層、分設(shè)備分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)，支持能耗超限告警、周期能耗報(bào)表輸出，滿足重點(diǎn)用能單位能耗在線上報(bào)規(guī)范。

1.2 與普通計(jì)量儀表核心區(qū)分

單臺電表、水表僅支持本地讀數(shù)查看，無遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)存儲、分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)能力；完整能耗監(jiān)測系統(tǒng)由采集終端、多協(xié)議網(wǎng)關(guān)、傳輸單元、能耗云平臺四部分組成，具備長期數(shù)據(jù)追溯、跨子系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通能力，可對接BA、IBMS綜合集成平臺。

2 能耗監(jiān)測四層標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)架構(gòu)

整套系統(tǒng)遵循“分散采集、集中傳輸、云端分析、聯(lián)動調(diào)控”設(shè)計(jì)原則，分為感知采集層、邊緣網(wǎng)關(guān)傳輸層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、上位能耗管理層。

2.1 感知采集層

包含多功能智能電表、遠(yuǎn)傳超聲水表、燃?xì)饬髁坑?jì)、冷熱能量表、開合式互感器，適配車間動力、辦公照明、供暖供冷全點(diǎn)位計(jì)量；支持分時、分租戶計(jì)量，存量建筑原有配電箱、管線無需整體拆除，可原位加裝采集終端完成改造。

2.2 多協(xié)議能耗采集網(wǎng)關(guān)

作為跨設(shè)備協(xié)議轉(zhuǎn)換核心，兼容Modbus、DL/T645、BACnet、M-Bus主流工業(yè)總線協(xié)議，單臺網(wǎng)關(guān)并行接入數(shù)十臺不同品牌計(jì)量終端；自帶本地?cái)?shù)據(jù)緩存，斷網(wǎng)留存7~30天能耗記錄，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)自動批量補(bǔ)傳；內(nèi)置邊緣計(jì)算邏輯，本地判定能耗異常并同步推送數(shù)據(jù)至BA樓宇自控DDC控制器。

2.3 網(wǎng)絡(luò)通訊層

雙傳輸模式可選：RS485有線組網(wǎng)適配新建規(guī)整機(jī)房；NB-IoT/4G無線采集適配老舊園區(qū)、無法開槽布線場景，大幅降低現(xiàn)場施工改動量。

2.4 上位能耗可視化管理平臺

B/S架構(gòu)遠(yuǎn)程訪問平臺，圖表化展示實(shí)時能耗曲線、日/月/年同比數(shù)據(jù)、高耗能點(diǎn)位排名；自動生成分項(xiàng)能耗審計(jì)報(bào)表，開放標(biāo)準(zhǔn)OPC UA對接接口，無縫聯(lián)動BA樓宇自控、IBMS集成平臺，支持多園區(qū)集團(tuán)統(tǒng)一匯總管控。

3 系統(tǒng)覆蓋五大類建筑能源計(jì)量場景

1）電能：車間生產(chǎn)設(shè)備、中央空調(diào)動力、車庫照明、辦公插座用電，按樓層、車間、租戶拆分計(jì)量；

2）自來水：生活用水、綠化澆灌、車間生產(chǎn)用水、管網(wǎng)泄漏水量識別；

3）燃?xì)猓菏程迷罹摺S區(qū)供暖鍋爐燃?xì)庥昧糠猪?xiàng)采集；

4）冷量：中央空調(diào)主機(jī)、換熱站供冷產(chǎn)出與損耗計(jì)量；

5）熱量：市政供暖、自備鍋爐供熱全周期能耗統(tǒng)計(jì)。

系統(tǒng)替代人工月度逐點(diǎn)位抄表，自動識別設(shè)備空載、夜間空轉(zhuǎn)、管道泄漏等隱性能耗浪費(fèi)，降低建筑長期運(yùn)維與能源成本。

4 能耗監(jiān)測與BA樓宇自控雙向聯(lián)動技術(shù)邏輯

4.1 正向數(shù)據(jù)流：能耗數(shù)據(jù)下發(fā)至BA系統(tǒng)

能耗網(wǎng)關(guān)將實(shí)時分項(xiàng)負(fù)荷數(shù)據(jù)推送至DDC控制器，當(dāng)區(qū)域能耗持續(xù)超限，DDC自動下調(diào)空調(diào)、新風(fēng)、公共照明運(yùn)行功率，關(guān)停閑置區(qū)域機(jī)電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)能耗超標(biāo)主動節(jié)能調(diào)控。

4.2 反向數(shù)據(jù)流：BA設(shè)備狀態(tài)回傳能耗平臺

DDC同步上傳空調(diào)機(jī)組、水泵、照明啟停、負(fù)荷運(yùn)行數(shù)據(jù)，能耗平臺結(jié)合設(shè)備運(yùn)行時長核算單位設(shè)備能耗，精準(zhǔn)定位低效運(yùn)行設(shè)備，為設(shè)備檢修、節(jié)能策略優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

4.3 集成應(yīng)用價值

兩套系統(tǒng)打通后消除能源與設(shè)備管控信息孤島，兼顧能耗合規(guī)審計(jì)與機(jī)電自動化調(diào)控，滿足綠色建筑、公共機(jī)構(gòu)節(jié)能雙重驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，是當(dāng)前智慧廠房、園區(qū)主流一體化實(shí)施方案。

5 分體采購、分系統(tǒng)獨(dú)立部署四大工程技術(shù)缺陷

5.1 缺失核心網(wǎng)關(guān)造成數(shù)據(jù)孤島

工程方案僅采購計(jì)量儀表，未配置多協(xié)議采集網(wǎng)關(guān)，儀表數(shù)據(jù)無法遠(yuǎn)程上傳，僅能現(xiàn)場查表，達(dá)不到能耗在線監(jiān)測、審計(jì)上報(bào)硬性要求。

5.2 多品牌設(shè)備協(xié)議不兼容，聯(lián)動失效

儀表、網(wǎng)關(guān)、BA樓控分屬不同供應(yīng)商，私有通訊標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，僅能單獨(dú)查看數(shù)據(jù)，無法實(shí)現(xiàn)能耗超限自動調(diào)節(jié)機(jī)電設(shè)備，節(jié)能管控功能缺失。

5.3 無本地緩存，斷網(wǎng)能耗數(shù)據(jù)丟失

簡易采集方案無邊緣網(wǎng)關(guān)本地存儲功能，網(wǎng)絡(luò)波動時段能耗記錄完全丟失，無法生成完整連續(xù)審計(jì)臺賬，無法通過節(jié)能驗(yàn)收。

5.4 全盤更換設(shè)備改造成本高、停產(chǎn)周期長

存量改造采用全設(shè)備替換方案，需改造配電箱、橋架、管線，中型園區(qū)改造工期可達(dá)30天以上，廠區(qū)停產(chǎn)造成生產(chǎn)損失，中小項(xiàng)目難以落地。

6 結(jié)語

標(biāo)準(zhǔn)化能耗監(jiān)測系統(tǒng)依托四層物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)建筑全品類能源自動采集、統(tǒng)計(jì)、預(yù)警，通過多協(xié)議網(wǎng)關(guān)完成與BA樓宇自控雙向數(shù)據(jù)互通，形成能源監(jiān)測+機(jī)電自控一體化閉環(huán)管控，有效解決能源數(shù)據(jù)孤島、人工抄表、節(jié)能驗(yàn)收資料缺失等工程痛點(diǎn)，適用于工業(yè)廠房、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、商業(yè)公建存量改造與新建智能化配套。 具備能耗計(jì)量終端、多協(xié)議采集網(wǎng)關(guān)、能耗云平臺、BA樓宇自控DDC全套軟硬件自研能力的技術(shù)企業(yè)，可依據(jù)項(xiàng)目原有機(jī)電、計(jì)量設(shè)備清單定制輕量化兼容改造方案，提供前期能源點(diǎn)位勘測、網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)部署、跨系統(tǒng)聯(lián)動邏輯編程、長期遠(yuǎn)程技術(shù)支撐一體化工程服務(wù)。機(jī)電工程師、園區(qū)能源管理員、弱電集成商，有能耗監(jiān)測系統(tǒng)搭建、BA樓控聯(lián)動改造相關(guān)技術(shù)疑問，可查閱標(biāo)準(zhǔn)化分層架構(gòu)與落地應(yīng)用技術(shù)資料。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 51161-2016 建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

[2] GB/T 19582-2008 建筑物自動化(BACnet)協(xié)議規(guī)范