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[摘 要]本文详细介绍了能耗监测管理信息平台建设的初衷及项目工程建设实施方案，并进一步说明了能耗监测关系信息平台能够实时监测各热力站的用热情况，全面掌握建筑用能及其管理现状，以便管理层控制相关能源消耗指标，促进供热单位提高供热管理水平，最终达到降低运行成本、节约能源消耗的目的。
[关键词]能耗监测 能耗统计 建筑能耗 用热分析 供热计量
中图分类号：X84 文獻标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0319-02
一、前言
近年来，全球环境持续恶化，引发了气候变暖、雾霾、自然资源开发消耗过度等一系列生态危机。节约能源资源、保护生态环境已成为世界各国的广泛共识。节能减排、节能降耗已成为人类社会应对全球气候变化的迫切需要和有效手段。
北方采暖地区冬季采暖供热能耗是主要的建筑能耗，多年来，节能降耗工作虽然取得了一定成绩，但由于没有缜密的能耗总量统计分析系统，供热水平、建筑物能耗水平等还都处于粗略的统计状态，特别是各地能源管理水平参差不齐，急需在下一步节能减排工作中作为重点推进。
建立供热计量与能耗监测管理信息平台，以实现对各供热单位冬季热能利用情况进行准确的实时监测和统计，更全面的掌握各区域用热情况及管理现状，指导建筑能源的管理工作，为管理层制定科学合理的能源消耗指标提供科学依据；并通过对同地区同类型建筑以及不同地区同类型建筑的用热分析比较，加强节热管理与技术交流，推动建筑节能工作的开展。因此，供热计量与能耗监测管理信息平台的建设已是箭在弦上，势在必行。
二、项目概况
本项目要求在属地范围内（以下简称A市）各热力站加装计量热表及采集通讯设备，实时采集各热量数据，并通过广域网，将数据传输至A市供热计量与能耗监测管理信息平台，以此对A市内各供热单位的能源消耗情况进行统计和分析，为政府管理部门制定相关政策和推进节能管理提供基础数据。
平台建设工作依据可参考：
1、《民用建筑节能条例》；
2、《河北省民用建筑节能条例》；
3、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》；
4、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》；
5、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》；
6、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据中心建设与维护技术导则》；
7、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范》；
8、JG/T 162-2009《住宅远传抄表系统》；
9、CJ 128-2007《热量表》
三、项目工程建设
（一）基本情况调查
1、根据平台构建目的、运行原理与方案，对全市供热运行管理单位基本情况进行调查，将数据采集点确定为市区内各供热单位所有在役的热力站及锅炉房。
2、根据调查情况，在每个热力站及锅炉房内加装热表，选用热表要求具备通用通讯协议的通讯模块。
3、根据调查情况确定采集点数量为所有热力站和锅炉房数量和。
（二）数据量分析
1、根据《国际机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》，确定能耗数据的采集频率为每20分钟一次，向数据中心上传数据的频率为每1小时一次。
2、根据能耗分析需求，能耗数据采集内容为7项，包括：供水温度、回水温度、瞬时流量、累计流量、瞬时热量、累计热量、热表故障信息等。
3、数据量计算
（1）计量频率为1小时；
（2）每个热量参数按4个Byte计算；
（3）能耗统计参数为7个；
（4）备份参数取2；
（5）时标数据按6个Byte计算；
考虑以上因素，每个采集点每月数据量为：30×24×（4×（7+2）+6）=30240Byte，可以考虑取40KByte，年数据量约480KByte。
（三）通信特点分析
供热计量与能耗监测管理信息平台数据采集点分散分布在市区各热力站及锅炉房，数据中心与各采集点之间的通信具有以下几个特点：
1、具有一定实时性要求，延迟时间可以是分钟级
在特殊情况下，如系统测试、重点热力站监测等，需要随机抄读即时数据，抄读延迟时间可以在几分钟以内。
2、小数据量
从数据中心到各采集点的下发命令通常采用比较小的信息即可以满足，一般不超过20Byte。从各采集点到数据中心上发信息数据量相对较大，但是整个信息包在900Byte即可完全满足需求。
（四）系统平台技术方案
1、系统总体框架结构（图1）
2、热力站内数据采集
在各热力站一次线加装计量热表，通过采集传出设备及广域网连接至数据中心。
3、数据传输
数据传输，即从热力站到数据中心的数据传输过程，及相关的性能参数，根据使用网络的不同，可以选择的数据传输方案有以下四种（表1）：
4、数据中心
能耗监测管理信息平台数据中心，下设各热力总公司终端，各终端负责本系统内热表数据收集，并为数据中心提供数据接口，读取数据。
5、数据中心平台的主要功能
（1）定时和实时抄收功能
按设定抄收间隔以及自动抄表日、抄表时间自动抄收各中转设备中换热站热量表的带时标的热量信息及其他信息，并具有实时随机召读及按地址选抄功能。 （2）未抄收数据的补抄、提示、统计功能
系统对在规定的抄读间隔时间内未抄读数据的热量表有补抄功能，可自动提示未抄读数据的热量表，并按小时、天、月统计未抄读到数据的总次数。
（3）报警功能
可自动进行系统自检，发现设备（包括通信）异常自动记录和报警。
（4）远程参数设置功能
可对采集设备进行远程操作，设置其传输参数、采集参数及热量表号，并自动记录设置操作信息。
（5）与其它系统的接口对接
系统具有为其它系统提供数据的功能，提供标准的Web Services接口（Web Services平台，不限制开发语言，开发简单，不影响用户的逻辑）。可实现全国范围内能耗监测系统的对接，且不影响原系统功能的正常运行。
（6）满足安全性要求
操作员、管理员可设置各自独立的密码和不同的操作权限，防止非授权人员进行操作或设置参数。
（7）查询功能
可查询各热力站当前热量表数值和热表工作状况；查询通讯成功率，用于检查以往通讯是否正常；还可以查询设备报警信息，用于检查热表线路是否出现故障。
（8）扩展功能
可根据以后需求扩充采集点。
（9）统计分析功能
①曲线：分为单参数曲线，多参数曲线和对比曲线；
单参数曲线：能够在一张曲线图中显示出某一个参数不同时间段的运行情况；
多参数曲线：能够在一张曲线图中显示出多个参数不同时间段的运行情况；
对比曲线：能够在一张曲线图中显示出某一时间区间内，同一参数在不同采集点的运行情况对比。
②报表：分为日报表、月报表；
日报表：显示当天24小时的供热参数运行情况；
月报表：显示当月每一天的供热参数运行情况。
③故障信息统计：统计设备故障报警信息。
（10）校时功能
可手动或自动对现场采集设备进行系统校时，以保证现场采集设备时钟的准确性。
6、技术方案设计原则
（1）采用先进、成熟、实用的技术
本平台采用先进、成熟的数据采集、数据传输、数据存储技术，并结合远程抄表系统特点，力求简便实用。
（2）系统具有可靠性和稳定性
本平台在技术措施、设备性能的选择、系统结构上注重可靠性和稳定性。在充分提高系统的无故障运行时间的同时，可实现单采集点故障不扩散，单设备故障对系统的正常运转无影响。
（3）操作具有安全性、保密性和容错性
本平台面临的使用人员数量众多，容易出现系统在使用过程中的被误操作现象。因此，本系统具有较强的容错性和自检功能，对系统操作人员具有操作权限控制，对使用人员通过网络查询信息具有密码操作，在方便使用的同时兼顾信息的安全和保密。
（4）国际化、标准化、规范化
系统采用国际化、标准化、规范化设计，相关配套设备、线材等要求选择与之相匹配的产品。
（5）具有开放性、可扩展性、兼容性和灵活性
要求系统具有良好的开放性，能实现今后全国范围内的对接，融合成一个整体，避免产生“信息孤岛”。由于今后监测的地区范围、采集点数量变化较大，故要求系统要有较强的可扩展性，能随时适应对系统的扩容要求。同时系统软件具有很强的兼容性和灵活性，能适应今后的升级换代等要求，在保证系统平衡运行的基础上，减少运行维护人员的工作量。
四、项目工程效益分析
（一）为政府对供热能耗的管理提供便利
1、实时监测各热力站的用热情况，清晰了解各地区的用热状况；
2、为建筑能耗定额、超定额加价制度研究提供基础数据，更好的推进供热计量工作；
3、在热源处直接测取供热建筑的总供热量，计算采暖耗煤量指标（Qc），据此计算建筑物的耗热量指标（QH）。当该指标（QH）符合建筑节能设计标准要求时，评定该建筑物为符合建筑节能设计标准，反之为不符合建筑节能设计要求。
通过对同地区同类型以及不同地区同类型建筑的比较分析，加强节热管理与技术交流；
4、提供平台、进一步发展节能服务市场；
5、通过宣传比较，推动建筑节能工作的开展。
（二）提高供热单位管理水平
1、实时监测各热力站的用热情况，全面掌握建筑用能及其管理现状；
2、方便管理层人员控制相关能源消耗指标，推动供热单位做好供热系统节能工作；
3、指导建筑能源的管理工作，如日常运行管理等；
4、提供同类建筑的用热分析比较，寻找差距，不断改进；
5、提供节能改造效果評估的平台；
6、推动供热单位考核制度的改革，实施奖勤罚懒；
7、热力站分布点多面广，通过此平台，可使热网尽可能地在最佳工况下稳定运行，便于调度人员随时了解各换热站的运行状况和有关信息，实现全网的热能统一调配。
（三）效益分析
本项目的效益主要体现在节约能源消耗上，供热单位在确保用户用热品质的前提下，提高供热系统的技术管理水平，降低供热运行成本，节省锅炉房标准煤的用量。根据建设单位的经验数据，在完成本项目的改造情况下，一般可节省能源20%，其对社会的影响及示范作用是巨大的。
[关键词]能耗监测 能耗统计 建筑能耗 用热分析 供热计量
中图分类号：X84 文獻标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0319-02
一、前言
近年来，全球环境持续恶化，引发了气候变暖、雾霾、自然资源开发消耗过度等一系列生态危机。节约能源资源、保护生态环境已成为世界各国的广泛共识。节能减排、节能降耗已成为人类社会应对全球气候变化的迫切需要和有效手段。
北方采暖地区冬季采暖供热能耗是主要的建筑能耗，多年来，节能降耗工作虽然取得了一定成绩，但由于没有缜密的能耗总量统计分析系统，供热水平、建筑物能耗水平等还都处于粗略的统计状态，特别是各地能源管理水平参差不齐，急需在下一步节能减排工作中作为重点推进。
建立供热计量与能耗监测管理信息平台，以实现对各供热单位冬季热能利用情况进行准确的实时监测和统计，更全面的掌握各区域用热情况及管理现状，指导建筑能源的管理工作，为管理层制定科学合理的能源消耗指标提供科学依据；并通过对同地区同类型建筑以及不同地区同类型建筑的用热分析比较，加强节热管理与技术交流，推动建筑节能工作的开展。因此，供热计量与能耗监测管理信息平台的建设已是箭在弦上，势在必行。
二、项目概况
本项目要求在属地范围内（以下简称A市）各热力站加装计量热表及采集通讯设备，实时采集各热量数据，并通过广域网，将数据传输至A市供热计量与能耗监测管理信息平台，以此对A市内各供热单位的能源消耗情况进行统计和分析，为政府管理部门制定相关政策和推进节能管理提供基础数据。
平台建设工作依据可参考：
1、《民用建筑节能条例》；
2、《河北省民用建筑节能条例》；
3、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》；
4、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》；
5、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》；
6、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据中心建设与维护技术导则》；
7、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范》；
8、JG/T 162-2009《住宅远传抄表系统》；
9、CJ 128-2007《热量表》
三、项目工程建设
（一）基本情况调查
1、根据平台构建目的、运行原理与方案，对全市供热运行管理单位基本情况进行调查，将数据采集点确定为市区内各供热单位所有在役的热力站及锅炉房。
2、根据调查情况，在每个热力站及锅炉房内加装热表，选用热表要求具备通用通讯协议的通讯模块。
3、根据调查情况确定采集点数量为所有热力站和锅炉房数量和。
（二）数据量分析
1、根据《国际机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》，确定能耗数据的采集频率为每20分钟一次，向数据中心上传数据的频率为每1小时一次。
2、根据能耗分析需求，能耗数据采集内容为7项，包括：供水温度、回水温度、瞬时流量、累计流量、瞬时热量、累计热量、热表故障信息等。
3、数据量计算
（1）计量频率为1小时；
（2）每个热量参数按4个Byte计算；
（3）能耗统计参数为7个；
（4）备份参数取2；
（5）时标数据按6个Byte计算；
考虑以上因素，每个采集点每月数据量为：30×24×（4×（7+2）+6）=30240Byte，可以考虑取40KByte，年数据量约480KByte。
（三）通信特点分析
供热计量与能耗监测管理信息平台数据采集点分散分布在市区各热力站及锅炉房，数据中心与各采集点之间的通信具有以下几个特点：
1、具有一定实时性要求，延迟时间可以是分钟级
在特殊情况下，如系统测试、重点热力站监测等，需要随机抄读即时数据，抄读延迟时间可以在几分钟以内。
2、小数据量
从数据中心到各采集点的下发命令通常采用比较小的信息即可以满足，一般不超过20Byte。从各采集点到数据中心上发信息数据量相对较大，但是整个信息包在900Byte即可完全满足需求。
（四）系统平台技术方案
1、系统总体框架结构（图1）
2、热力站内数据采集
在各热力站一次线加装计量热表，通过采集传出设备及广域网连接至数据中心。
3、数据传输
数据传输，即从热力站到数据中心的数据传输过程，及相关的性能参数，根据使用网络的不同，可以选择的数据传输方案有以下四种（表1）：
4、数据中心
能耗监测管理信息平台数据中心，下设各热力总公司终端，各终端负责本系统内热表数据收集，并为数据中心提供数据接口，读取数据。
5、数据中心平台的主要功能
（1）定时和实时抄收功能
按设定抄收间隔以及自动抄表日、抄表时间自动抄收各中转设备中换热站热量表的带时标的热量信息及其他信息，并具有实时随机召读及按地址选抄功能。 （2）未抄收数据的补抄、提示、统计功能
系统对在规定的抄读间隔时间内未抄读数据的热量表有补抄功能，可自动提示未抄读数据的热量表，并按小时、天、月统计未抄读到数据的总次数。
（3）报警功能
可自动进行系统自检，发现设备（包括通信）异常自动记录和报警。
（4）远程参数设置功能
可对采集设备进行远程操作，设置其传输参数、采集参数及热量表号，并自动记录设置操作信息。
（5）与其它系统的接口对接
系统具有为其它系统提供数据的功能，提供标准的Web Services接口（Web Services平台，不限制开发语言，开发简单，不影响用户的逻辑）。可实现全国范围内能耗监测系统的对接，且不影响原系统功能的正常运行。
（6）满足安全性要求
操作员、管理员可设置各自独立的密码和不同的操作权限，防止非授权人员进行操作或设置参数。
（7）查询功能
可查询各热力站当前热量表数值和热表工作状况；查询通讯成功率，用于检查以往通讯是否正常；还可以查询设备报警信息，用于检查热表线路是否出现故障。
（8）扩展功能
可根据以后需求扩充采集点。
（9）统计分析功能
①曲线：分为单参数曲线，多参数曲线和对比曲线；
单参数曲线：能够在一张曲线图中显示出某一个参数不同时间段的运行情况；
多参数曲线：能够在一张曲线图中显示出多个参数不同时间段的运行情况；
对比曲线：能够在一张曲线图中显示出某一时间区间内，同一参数在不同采集点的运行情况对比。
②报表：分为日报表、月报表；
日报表：显示当天24小时的供热参数运行情况；
月报表：显示当月每一天的供热参数运行情况。
③故障信息统计：统计设备故障报警信息。
（10）校时功能
可手动或自动对现场采集设备进行系统校时，以保证现场采集设备时钟的准确性。
6、技术方案设计原则
（1）采用先进、成熟、实用的技术
本平台采用先进、成熟的数据采集、数据传输、数据存储技术，并结合远程抄表系统特点，力求简便实用。
（2）系统具有可靠性和稳定性
本平台在技术措施、设备性能的选择、系统结构上注重可靠性和稳定性。在充分提高系统的无故障运行时间的同时，可实现单采集点故障不扩散，单设备故障对系统的正常运转无影响。
（3）操作具有安全性、保密性和容错性
本平台面临的使用人员数量众多，容易出现系统在使用过程中的被误操作现象。因此，本系统具有较强的容错性和自检功能，对系统操作人员具有操作权限控制，对使用人员通过网络查询信息具有密码操作，在方便使用的同时兼顾信息的安全和保密。
（4）国际化、标准化、规范化
系统采用国际化、标准化、规范化设计，相关配套设备、线材等要求选择与之相匹配的产品。
（5）具有开放性、可扩展性、兼容性和灵活性
要求系统具有良好的开放性，能实现今后全国范围内的对接，融合成一个整体，避免产生“信息孤岛”。由于今后监测的地区范围、采集点数量变化较大，故要求系统要有较强的可扩展性，能随时适应对系统的扩容要求。同时系统软件具有很强的兼容性和灵活性，能适应今后的升级换代等要求，在保证系统平衡运行的基础上，减少运行维护人员的工作量。
四、项目工程效益分析
（一）为政府对供热能耗的管理提供便利
1、实时监测各热力站的用热情况，清晰了解各地区的用热状况；
2、为建筑能耗定额、超定额加价制度研究提供基础数据，更好的推进供热计量工作；
3、在热源处直接测取供热建筑的总供热量，计算采暖耗煤量指标（Qc），据此计算建筑物的耗热量指标（QH）。当该指标（QH）符合建筑节能设计标准要求时，评定该建筑物为符合建筑节能设计标准，反之为不符合建筑节能设计要求。
通过对同地区同类型以及不同地区同类型建筑的比较分析，加强节热管理与技术交流；
4、提供平台、进一步发展节能服务市场；
5、通过宣传比较，推动建筑节能工作的开展。
（二）提高供热单位管理水平
1、实时监测各热力站的用热情况，全面掌握建筑用能及其管理现状；
2、方便管理层人员控制相关能源消耗指标，推动供热单位做好供热系统节能工作；
3、指导建筑能源的管理工作，如日常运行管理等；
4、提供同类建筑的用热分析比较，寻找差距，不断改进；
5、提供节能改造效果評估的平台；
6、推动供热单位考核制度的改革，实施奖勤罚懒；
7、热力站分布点多面广，通过此平台，可使热网尽可能地在最佳工况下稳定运行，便于调度人员随时了解各换热站的运行状况和有关信息，实现全网的热能统一调配。
（三）效益分析
本项目的效益主要体现在节约能源消耗上，供热单位在确保用户用热品质的前提下，提高供热系统的技术管理水平，降低供热运行成本，节省锅炉房标准煤的用量。根据建设单位的经验数据，在完成本项目的改造情况下，一般可节省能源20%，其对社会的影响及示范作用是巨大的。