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【摘要】建筑用能分项计量与监测系统对建筑电能耗实现动态实时监测，对建筑电能耗分项实现动态实时计量。本系统建立了对建筑电能耗数据的分析处理技术；系统软件采用VB6.0平台实现，其内含丰富的函数库，可方便进行模块化编程。系统软件按照功能模块划分为：串口通信模块、数据显示和存储模块以及数据分析和展示模块；系统硬件由一台PC机和多个单片机终端组成，单片机采集系统即下位机采用RS485总线与PC及进行串口通讯数据传输；系统通信采用主从通信控制方法，即系统中每一个下位机被赋予惟一的本机地址，采用上位机轮询，下位机应答的通讯方式。
【关键词】动态实时监测；串口通信模块；数据显示和存储模块；数据分析和展示模块
第一章 绪论
随着我国工业化和城市化进程的加速，高速发展的建筑业以及不断扩大的建筑规模使得建筑能耗增长越来越凸显。据统计，目前建筑业在建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总能耗的30%，建筑耗能现与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的3大“耗能大户”。
就建筑能耗而言，国家机关办公建筑和大型公共建筑高耗能[2]的问题日益突出。目前，国家机关办公建筑和大型公共建筑单位面积年耗电量达到70-300度，为普通居民住宅的10-20倍，占全国城镇总耗电量的22%。根据国家建筑节能目标要求，到“十一五”期末建筑节能实现节约1亿吨标准煤的目标，其中加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能运行管理与改造，实现节能1100万吨标准煤。为科学、规范地建设国家机关办公建筑和大型公共建筑用能分项计量与监测系统，统一能耗数据的分类、分项方法及编码规则，实现分项能耗数据的实时采集、准确传输、科学处理、有效储存，为确定建筑用能定额和制定建筑用能超定额加价制度提供数据支持，指导国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理和节能改造，建筑用能实时监测和动态分析系统应运而生。
建筑用能分项计量与监测系统是指通过国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。
建筑用能分项计量与监测系统，实现了建筑物用电能耗的远程监测与数据采集和分析。该系统减少了人工抄表的工作量，实现了对建筑物内用户的用电进行全面、实时地监测和记录，掌握负荷的变化情况，为建筑物管理人员提供用电管理和改造措施建议[1]。
第二章 系统架构
建筑用能分项计量与监测系统包括采集层、传输层、管理层和应用层四部分[4]，具体结构框架图如图1所示：
其中采集层、传输层、管理层主要为硬件系统，完成数据采集、传输、发送、存储等功能，应用层为系统的软件部分，主要完成数据纠错、统计、展示、分析等功能[3]。
1.系统软件设计
软件采用的是VB6.0，VB6.0是一个很好的监测系统开发环境，内含丰富的函数库，可方便的进行模块化编程。系统软件按照功能模块划分为：串口通信模块、数据显示和存储模块、数据分析模块。
2.系统硬件设计
系统硬件由一台PC机和多个单片机采集终端组成。单片机采集系统即下位机采用RS485总线与PC机进行串口通讯数据传输。系统网络通信采用主从通信控制方法，即系统中每一个下位机被赋予惟一的本机地址，采用上位机轮询，下位机应答的通讯方式。
单片机采集系统对各分项电量进行采集。所选用的电能表应具有计量有功电能、有功功率和电流的功能，由测量单元和数据处理单元等组成，并能显示、储存和输出数据，具有标准通讯接口。
3.建筑用能分项计量与监测系统由以下几个系统所组成：
（1）现场数据采集系统
现场数据采集系统实现对各类建筑的各种仪表（电、气、水等）的数据采集、存储以及传送，完成仪表更换的相关数据处理，达到对建筑能耗数据远程实时动态分项计量监测。
（2）数据传输接收系统的“双通道”设计
数据传输接收系统采用了双通道技术。双通道指在一个物理链路上创建的两个逻辑通道，即数据传输通道和信息控制通道。数据通道主要用于上传采集系统采集的仪表数据；信息控制通道主要用于采集器和数据中心服务器进行双向的通信。
（3）数据通信工作站
负责与现场数据采集设备通信，建立通信信道连接，向数据采集系统下达命令，对上传来的数据进行处理和存储。
（4）数据服务器
采用windows平台，运行ORACLE大型商用数据库，负责数据存储和管理，为确保数据服务器配置冗余磁盘陈列RAD5[5]。
（5）异步消息中间件
随着楼宇数量的不断增加，服务器的负载逐步加大，数据库的吞吐量可能会成为系统的瓶颈。针对这一问题，我们采用将数据通信层直接面对数据库的形式，改为由信息中间件进行缓冲。
第三章 系统成果
图2是对一栋建筑进行建筑用能分项计量与监测后，得到的实时数据统计图。从图中可以直观的看出，分项计量工作将本栋建筑的用电分成了照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电这四大类型。其中，空调用电比例44.4%、照明插座用电比例45.3%，这两项的用电比例就占到了本栋建筑总用电量的90%左右。因此，通过对这两个项目的用电量进行实时监测，将监测数据与数据库中以往的数据进行对比，可以及时发现异常的电力损耗点。
本系统总得来说有以下几个方面的优点：
（1）从大的应用方向
该系统给出我国建筑物所消耗终端能源的具体数据，定量描述我国建筑能耗的具体特点（如发展变化的特点、不同功能建筑能耗的特点、不同地域的建筑能耗、建筑内不同终端的用能特点等），是建筑节能工作的重要基础。为节能改造，节能管理提供正确的数据，明确节能改进方向。为同类建筑指定能耗指标奠定基础根据对建筑能耗数据的监测与统计，进行该建筑的能耗分析，从而得到建筑能源分配存在哪些问题，进而为节能方案提供真实可靠的依据。
（2）从小的应用方向
对于业主该系统可以为其提供：1）自动抄表，为物业管理公司节省人力和物力。2）进行能耗统计，自动打印报表，以方便物业管理人员直观地了解电能耗分布情况，针对该电能耗分布进行能源调整，从而为节省能源提供有力依据。
通过以上的总结，可以看出无论是国家节能还是企业节能，建筑电能耗分项计量与监测系统都发挥着重要的作用，该系统可以得到广泛的应用，有着较好的应用前景。
参考文献
[1]刘畅，张永坚等.公共建筑用电能耗的数据采集技术研究.单片机与嵌入式系统应用，2011，（10）
[2]刘畅，张永坚等.基于ARM的公共建筑用电能耗数据采集器.微计算机信息 2012，（5）
[3]标题：建筑能耗监测系统
【关键词】动态实时监测；串口通信模块；数据显示和存储模块；数据分析和展示模块
第一章 绪论
随着我国工业化和城市化进程的加速，高速发展的建筑业以及不断扩大的建筑规模使得建筑能耗增长越来越凸显。据统计，目前建筑业在建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总能耗的30%，建筑耗能现与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的3大“耗能大户”。
就建筑能耗而言，国家机关办公建筑和大型公共建筑高耗能[2]的问题日益突出。目前，国家机关办公建筑和大型公共建筑单位面积年耗电量达到70-300度，为普通居民住宅的10-20倍，占全国城镇总耗电量的22%。根据国家建筑节能目标要求，到“十一五”期末建筑节能实现节约1亿吨标准煤的目标，其中加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能运行管理与改造，实现节能1100万吨标准煤。为科学、规范地建设国家机关办公建筑和大型公共建筑用能分项计量与监测系统，统一能耗数据的分类、分项方法及编码规则，实现分项能耗数据的实时采集、准确传输、科学处理、有效储存，为确定建筑用能定额和制定建筑用能超定额加价制度提供数据支持，指导国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理和节能改造，建筑用能实时监测和动态分析系统应运而生。
建筑用能分项计量与监测系统是指通过国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。
建筑用能分项计量与监测系统，实现了建筑物用电能耗的远程监测与数据采集和分析。该系统减少了人工抄表的工作量，实现了对建筑物内用户的用电进行全面、实时地监测和记录，掌握负荷的变化情况，为建筑物管理人员提供用电管理和改造措施建议[1]。
第二章 系统架构
建筑用能分项计量与监测系统包括采集层、传输层、管理层和应用层四部分[4]，具体结构框架图如图1所示：
其中采集层、传输层、管理层主要为硬件系统，完成数据采集、传输、发送、存储等功能，应用层为系统的软件部分，主要完成数据纠错、统计、展示、分析等功能[3]。
1.系统软件设计
软件采用的是VB6.0，VB6.0是一个很好的监测系统开发环境，内含丰富的函数库，可方便的进行模块化编程。系统软件按照功能模块划分为：串口通信模块、数据显示和存储模块、数据分析模块。
2.系统硬件设计
系统硬件由一台PC机和多个单片机采集终端组成。单片机采集系统即下位机采用RS485总线与PC机进行串口通讯数据传输。系统网络通信采用主从通信控制方法，即系统中每一个下位机被赋予惟一的本机地址，采用上位机轮询，下位机应答的通讯方式。
单片机采集系统对各分项电量进行采集。所选用的电能表应具有计量有功电能、有功功率和电流的功能，由测量单元和数据处理单元等组成，并能显示、储存和输出数据，具有标准通讯接口。
3.建筑用能分项计量与监测系统由以下几个系统所组成：
（1）现场数据采集系统
现场数据采集系统实现对各类建筑的各种仪表（电、气、水等）的数据采集、存储以及传送，完成仪表更换的相关数据处理，达到对建筑能耗数据远程实时动态分项计量监测。
（2）数据传输接收系统的“双通道”设计
数据传输接收系统采用了双通道技术。双通道指在一个物理链路上创建的两个逻辑通道，即数据传输通道和信息控制通道。数据通道主要用于上传采集系统采集的仪表数据；信息控制通道主要用于采集器和数据中心服务器进行双向的通信。
（3）数据通信工作站
负责与现场数据采集设备通信，建立通信信道连接，向数据采集系统下达命令，对上传来的数据进行处理和存储。
（4）数据服务器
采用windows平台，运行ORACLE大型商用数据库，负责数据存储和管理，为确保数据服务器配置冗余磁盘陈列RAD5[5]。
（5）异步消息中间件
随着楼宇数量的不断增加，服务器的负载逐步加大，数据库的吞吐量可能会成为系统的瓶颈。针对这一问题，我们采用将数据通信层直接面对数据库的形式，改为由信息中间件进行缓冲。
第三章 系统成果
图2是对一栋建筑进行建筑用能分项计量与监测后，得到的实时数据统计图。从图中可以直观的看出，分项计量工作将本栋建筑的用电分成了照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电这四大类型。其中，空调用电比例44.4%、照明插座用电比例45.3%，这两项的用电比例就占到了本栋建筑总用电量的90%左右。因此，通过对这两个项目的用电量进行实时监测，将监测数据与数据库中以往的数据进行对比，可以及时发现异常的电力损耗点。
本系统总得来说有以下几个方面的优点：
（1）从大的应用方向
该系统给出我国建筑物所消耗终端能源的具体数据，定量描述我国建筑能耗的具体特点（如发展变化的特点、不同功能建筑能耗的特点、不同地域的建筑能耗、建筑内不同终端的用能特点等），是建筑节能工作的重要基础。为节能改造，节能管理提供正确的数据，明确节能改进方向。为同类建筑指定能耗指标奠定基础根据对建筑能耗数据的监测与统计，进行该建筑的能耗分析，从而得到建筑能源分配存在哪些问题，进而为节能方案提供真实可靠的依据。
（2）从小的应用方向
对于业主该系统可以为其提供：1）自动抄表，为物业管理公司节省人力和物力。2）进行能耗统计，自动打印报表，以方便物业管理人员直观地了解电能耗分布情况，针对该电能耗分布进行能源调整，从而为节省能源提供有力依据。
通过以上的总结，可以看出无论是国家节能还是企业节能，建筑电能耗分项计量与监测系统都发挥着重要的作用，该系统可以得到广泛的应用，有着较好的应用前景。
参考文献
[1]刘畅，张永坚等.公共建筑用电能耗的数据采集技术研究.单片机与嵌入式系统应用，2011，（10）
[2]刘畅，张永坚等.基于ARM的公共建筑用电能耗数据采集器.微计算机信息 2012，（5）
[3]标题：建筑能耗监测系统