基于微电网的智慧校园能耗监测系统的设计与产品应用-技术文章-安科瑞电气股份有限公司手机版

基于微电网的智慧校园能耗监测系统的设计与产品应用

时间：2023-07-13 阅读：764

随着中国社会经济的飞速发展，工业化、现代化进程稳步推进，随之而来的资源、能源的合理利用等问题也时刻影响着经济社会的发展。据《中国建筑能耗报告2020》显示，2005 ~ 2018年期间，建筑运行阶段能耗从4.8亿tce（吨标准煤）增长至9.5亿tce，年平均增长率为5.39%。《重点用能单位节能管理办法》自2018年5月1日起施行，要求重点用能单位提高能源利用效率，控制能源消费总量。有效的建筑能耗监测是实现节约型校园的重要环节，配备能耗监管系统用于控制能源消费成为迫切需求。本研究针对高校教学建筑能耗现状，设计了一种基于物联网技术的智慧校园建筑能效监管系统。该系统引入ZigBee和WiFi无线传输技术，以一间理想教室为研究对象，采集温度、流量、电量消耗数据，建立相应的数据传输内部组网，借助云服务器平台汇总数据，分析教室空调制冷、水暖供暖的能源效率，从而清楚地掌控校园建筑的能源消耗情况并为节能改造提供依据。

1 系统总体设计

1.1 系统设计框图

基于物联网的能效监管系统由能耗数据感知层（获取数据）、数据传输层（数据汇总和上传），以及数据应用层（数据展示）3大部分组成，系统总体设计框图如图1所示。

数据感知层（获取数据）由数量众多的传感终端组成，采集到的数据汇总至数据传输层的协调器，接收能源消耗数据并上传至数据应用层。数据应用层由OneNET 云服务器支持，具备数据整理、分析、显示等多项功能，为对应教室的空调制冷、水暖供暖能源使用效率评价提供数据支撑。同时，云服务器可按照能源消耗数据上传的路径发布指令，控制传感终端。

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1.2系统网络拓扑设计

该系统采用ZigBee网络技术。ZigBee 网络通常由3个节点构成：协调（Coordinator）、路由器（Router）、终端（End Device）。协调器和终端设备节点形成星型网络拓扑结构，如图2所示。

从图2中不难看出，传感终端连接各种传感器采集能源消耗数据.协调器用来创建和主导一个ZigBee网络。协调器节点也称为汇聚节点，将多个终端设备节点置于不同的位置，它们把采集到的数据传给汇聚节点，汇聚节点先对数据进行处理，然后把数据通过 WiFi 模块传给网关。网关与云服务器进行通信，上传能耗数据，下发远程指令，将ZigBee网络与互联网进行连接，实现万物互联的目标。

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2 系统分层设计

2. 1 数据感知层设计

数据感知层包含众多传感终端，虽然每种传感终端连接的传感器种类和数量存在差异，但在结构上具备高度一致性，如图3所示。

图3中，传感终端基于CC2530单片机设计，每个传感终端安装数量不同的传感器。水暖传感终端在此基础上增加一个继电器用于远程控制阀门通断。各传感终端与协调器通信采用ZigBee通信模块，通过外置天线发送数据、接收指令。CC2530单片机完成驱动传感器、打包采集数据、驱动通信模块、处理上级系统指令等功能。

2. 2 数据传输层设计

协调器基于CC2530单片机设计，驱动两个串口，连接ZigBee和ESP8266两种通信模块，肩负数据汇总和协议转换两种职能。协调器包含一个ZigBee通信模块和一个ESP8266WiFi 模块：串口1连接ZigBee通信模块，与传感终端形成星形拓扑结构，接收传感终端的数据，发送控制命令至传感终端；串口2连接ESP8266模块，负责通过WiFi发送数据给云平台，并接收云平台反馈的指令。

2. 3 数据应用层设计

数据应用层负责将数据上传至云服务器和下发指令至协调器，其信息的通信均遵循 MQTT协议。因此数据应用层结构与MQTT协议应用模型具有较高相似性，其结构如图4所示。本设计中，协调器作为订阅者，服务器则是发布者，协调器接收到终端发送的数据后，依照 MQTT协议的报文格式进行数据流封装，打包完成的新数据从协调器上传至代理，代理随后将数据放入云服务器后台。下发指令时，代理首先对指令指向的终端所属协调器名进行解析，随后将指令发送至对应协调器等待下一步操作。

3 硬件系统选型

3.1主控制器选型

主控器选型为CC2530单片机，CC2530是用于2.4 GHz IEEE 802. 15.4、ZigBee和RF4CE应用的片上系统（SoC）解决方案。其封装的、被ZigBee为联盟认定为参考协议的Z - STACK 协议栈使得编译、修改相关程序变得不易出错。

3.2温度传感器选型

温度传感器选型为DS18B20，用于测量气体温度和水温，具有接线便捷、精度高、拓展方便、覆盖范围广等特点。任意多个DS18B20可以存放在同一条单线总线上，这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。总线设计可通过求取平均值使得测量结果更准确，节省 ZigBee节点。

3.3流量传感器选型

流量传感器的型号选择为霍尔流量计，安装在暖气水管上，用于检测进水流量。本设计选用的霍尔流量计额定工作电压为DC5V，通用性好，使用方便。

3.4电量变送器选型

电量变送器选型为SUI - 101A，具有精度高、兼容性好等优点。*大测量电压为 AC 400V，电流上限为30A，具备一定的载荷能力，且内置了防雷保护，安全性好。

4软件系统设计

4.1温度传感终端软件设计

温度传感终端驱动程序包括初始化、循环读取温度数据两部分，如图5所示。

图5中，温度传感终端由于驱动多个DS18B20传感器，因此给每一个传感器增加了一个序号，从不同引脚读取的温度分配一个单独的变量存储这一数据，通过指针不断加1来指向不同的存储单元。由于在读取每一个引脚时，都需要单独拉高电平和延时，因此多个传感器共同工作时采用轮次查询方式读取各个传感器的温度数据并存储，等待上传程序按相同顺序读取。

4.2流量传感终端软件设计

流量传感器驱动程序主体为一次计数的中断，如图6所示。图6中，霍尔流量计的输出信号为不同频率的方波，通过方波频率来表示相应的流速，因此这部分的程序编写采用中断方式对方波个数进行计数，通过换算即可得出流速数据。

4.3电量传感终端软件设计

电量变送器底层逻辑已被锁定，本部分软件流程提供的仅为“容器”作用，创建变量存储读取每一项数据，流程如图7所示。图7中，电量变送器共有6项数据可以检测，上电启动后变送器进入初始化并创建7位变量，*一位用于序号标记变送器。随后变送器直接上传检测数据而无需进行其他操作。

4.4传感终端软件设计

传感终端软件运行流程如图8所示。图8中，传感终端日常运行在采集模式，上电启动后，终端周期性激活底层驱动函数，采集得到能耗数据，终端依照ZigBee通信协议的报文格式打包，通过ZigBee模块上传至协调器。第一次数据上传既实现了通信状况的检验，又传输了实际数据。随后继续进行底层驱动函数调用以采集能耗数据。当协调器收到指令下发给终端后，终端进入指令模式。终端对数个指令依次进行解析、执行，并不断查询是否还有指令未处理。当指令全部处理完毕后，终端重新进入采集模式，继续进行周期性能耗数据采集和上传。

4.5协调器软件设计

协调器软件运行流程如图9所示。图9中，协调器日常运行在采集模式，采集模式主要包含两方面工作：一是连接云服务器，二是上传数据。上电启动后，协调器驱动 ESP8266 按照预先写入的WiFi 信息、API key和端口编号连接云服务器的TCP服务器。随后，ZigBee 模块接收的能耗数据依据终端节点编号存入顺序表，依据MQTT协议报文格式进行数据流封装，*终上传至云服务器。

多个命令同时下发时，协调器对指令逐个解析并下发。结束这一进程后，协调器重新回到采集模式，继续进行能耗数据采集、封装和上传。

4.6上位机软件设计

收集的建筑能耗数据上传至云服务器，为使数据显示清晰、有序，本设计增加了基于物联网的智慧校园建筑能效监管平台用于数据显示，从而为节能改造提供明确、直观的建议，图形界面如图 10 所示。

从图10可以看出，能耗数据查看页面包括7个折线图、2个实时数据仪表和 1 个继电器远程开关。折线图分别显示空调能耗效率、水暖能耗效率、教室内外温差、水暖进出水温差、空调用电量、水暖累计流量、水暖瞬时流量；实时数据仪表显示教室内外平均气温；继电器远程开关可以控制继电器通断。这10个板块共同实现了气温上传、流量上传、电量上传、空调制冷效率、水暖供暖效率功能，以此实现建筑能耗管理：

a. 气温上传功能分析。为了对空调、水暖的实际制冷、制热效率进行评价，需要得到单位时间内室内气温的变动数据以及其与教室外的温度差。温度上传功能包含两项数据，一是具体温度，二是温差。如图10中（a）显示室内外实时气温，（b）显示监控时间内教室内外气温差值。

b. 流量上传功能分析。本设计对水暖系统实际流过的热水流量进行监控，以便计算单位体积热水的换热效率。流量上传功能包含流量的两个方面：瞬时流量与累计流量。如图 10 （c）显示水暖瞬时流量，（d）显示水暖累计流量。此外，水流量数据可以指示当前水管是否存在破损漏水情况。

c.电量上传功能分析。电量上传以3s 为一个周期，如图10（e）显示空调的累计用电量变化，正常运行时折线应当趋势稳定、波动较小。故障时，折线将出现很大变化。

d.空调制冷效率功能分析。空调制冷效率具备一定的能源消耗追踪能力。如图10（f）显示空调的制冷效率，空调启动之初及课间人流量大时空调高效运转，这与实际情况较为符合。

e.水暖供暖效率功能分析。水暖制热效率也具备一定的能源消耗追踪能力。如图10（g）显示水暖进出水温差，基于这一数据得出图10（h）所示的水暖的供暖效率，在水暖系统的运行周期内若无异常情况，这一折线应当不产生较大波动。图10（i）是对应水暖管的继电器开关，在检修时可以远程控制其通断。

5 高校综合能效解决方案

5.1校园电力监控与运维

集成设备所有数据，综合分析、协同控制、优化运行，集中调控，集中监控，数字化巡检，移动运维，班组重新优化整合，减少人力配置。

5.2后勤计费管理

采用先进的网络抄表付费管理技术，实现电、水、气等能源综合计费，实现远程抄表、费率设置、账单统计汇总等，支持微信、支付宝、一卡通等充值支付方式，可设置补贴方案。通过能源付费管理方式，培养用能群体和部门的节能意识。

5.2.1宿舍用电管理

针对学生宿舍用电进行管理控制：可批量下发基础用电额度和定时通断功能；可进行恶性负载识别，检测违规电气，并可获取违规用电跳闸记录。

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5.2.2商铺水电收费

针对校园超市、商铺、食堂及其他针对个体的水电用能进行预付费管理。

5.2.3充电桩管理平台

充电桩在“源、网、荷、储、充”信息能源结构中是必*。充电桩应用管理同样是校园生活服务中必*一部分。

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5.2.4智能照明管理

通过对高校路灯的全局监测，提供对路灯灵活智能的管理，实现校园内任一线路，任一个路灯的定时开关、强制开关、亮度调节，以及定时控制方案灵活设置，确保路灯照明的智能控制和高效节能。

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5.3能源管理系统

针对校园水、电、气等各类接入能源进行统计分析，包含同比分析、环比分分析、损耗分析等。了解用能总量和能源流向。

按校园建筑的分类进行采集和统计的各类建筑耗电数据。如办公类建筑耗电、教学类建筑耗电、学生宿舍耗电等，对数据分门别类的分析，提供领导决策，提高管理效能。

构建符合校园节能监管内容及要求的数据库，能自动完成能耗数据的采集工作，自动生成各种形式的报表、图表以及系统性的能耗审计报告，能够监测能耗设备的运行状态，设置控制策略，达到节能目的。

5.4智慧消防系统

智慧消防云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”需求。从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。

6.平台部署硬件选型

6.1电力监控与运维平台

应用场合	产品	型号	功能
变电所运维云平台		AcrelCloud-1000	AcrelCloud-1000变电所运维云平台基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视频场景等需求，实现数据一个中心，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收报警，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。
智能网关		Anet系列	8个RS485串口 2kV隔离， 2个以太网接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源:220V AC/DC。
智能网关		ANet-2E4SM	4路RS485 串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC 12 V ～36 V 。支持4G扩展模块，485扩展模块,可扩展16路。
10KV进/馈线		AM6-L	相间电流速断保护，相间电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。
10/0.4KV变压器		AML-S	分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT 断线、CT 断线、对时异常等) 、遥控开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、跳闸、故障电流电压)等。
35kV/100kV/6kV 间隔智能操控、 35kV/10kV/ 6kV传感器		ASD500	一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线测温。
35kV/10kV/ 6kV传感器			合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5A，测温范围-50-125℃，测量精度±1℃；无线传输距离空旷150米；
35kV/10kV/6kV 间隔电参量测量		APM810	三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In；四象限电能；实时及需量；电流、电压不平衡度；负载电流柱状图显示；66种报警类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录；2-63次谐波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD显示；
变压器接头测温低压进出线柜接头测温		ARTM-Pn	可至多配套60个ATE400测温传感器，无线温度传感器 ATE400 适用于手车式动触头，电缆与母排搭接处，隔离刀闸搭接处等电气搭接点的温度测量，采用捆绑式安装。可使用ATC-400无线测温接收器接收数据。该终端可单独安装在高压柜、低压抽屉柜内。
中低压回路		WHD72-11	WHD温湿度控制器产品主要用于中高压开关柜、端子箱、环网柜、箱变等设备内部温度和湿度调节控制。工作电源：AC/DC 85～265V 工作温度：-40.0℃～99.9℃ 工作湿度：0RH～99RH
		ADW300	三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级（改造项目推荐）
		DTSD1352	三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相总有功电能，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级

6.2后勤计费管理

6.2.1宿舍/商业预付费平台

应用场景	型号	图片	保护功能
预付费云平台	AcrelCloud-3200		系统为B/S架构，主要包括前端管理网站和后台集抄服务，配合公司的预付费电表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用户计量箱ADF300L系列，实现电能计量和电费管理等功能。另外可以选配远传阀控水表组成水电一体预付费系统，达到先交费后用水的目的，剩余水量用完自动关阀。
智能数据采集	Anet系列		8个RS485串口 2kV隔离， 2个以太网接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源:220V AC/DC。
	ANet-2E4SM		4路RS485 串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC 12 V ～36 V 。支持4G扩展模块，485扩展模块,可扩展16路。
	ABox5000		多路RS485接口，能对多种终端设备进行数据采集支持网口通过ModbusTcp协议采集其它系统或设备转发的数据提供6路DC12/24V电压输出接口支持4级遥测越限告警，遥信变位告警功能支持断点续传功能，实时检测，防止数据丢失
计量及预付费仪表	DDSY1352-Z		·全电参量测量：U、1、P、Q、S、PF ·预付费功能：可设置欠费蔬闸功能，除欠用电功能 ·恶性负数识别，作息时间 ·RS-485通讯接口，MODBUS或DL／T645规约 ·具有CPA证书
	DTSY1352-Z		.全电参量测量：U、1、P、Q、S、PF ·不平衡度、2-31次请波测量 .数据冻结功能 ·高精度0.5S级电能计量 ·预付费功能 ·恶性负载识别，作息时间管理 ·RS-485通讯接口，MODBUS或DL／T645规约 ·具有CPA证书
	ADW300		支持多种通讯方式：支持RS-485，NB-loT、LoRa、WIFI及4G通讯支持多种规格外置开口式互感器，方便改造项目接线支持多路DUDO、温度、漏电监测 ·具有电能质量分析和需量统计功能 ·具有CPA证书
	DDSY1352-xDM		一进多出，可实现宿舍照明，插座、空调，卫生间等用电分路计量和控制 ·谐波1％（2-42），2％（43-63） ·全电参量测量：U、1、P、Q、S、PF ABox5000数据融合终端 ·预付费功能：基础用电下发 ·支持网口通过ModbusTcp协议采集其它系统或设备转发的数据多路RS485撞口，能对多种终瑞设备进行数据采集 ·恶性负载识别：阻性负载识别、相位插座识别、夜间小功率载跳闸记录 ·提供6路DC12／24V电压输出接口 ·作息时间管理
	ADF400系列		支持12路三相或36路单相组合计量，可单三相混用，直接接入与互感器接入混用：全电参量测量：U、1、P、Q、S、PF ·高精度0.5S级电能计量 ·预付费功能 ·恶性负载识别，作息时间管理
	LXSY系列		·预付费功能∶∶先买水后用水，欠费关闯远传功能支持总线通讯和物联网通讯双显功能电子显示和机械字轮显示阀门自动维护、IP68防防护ENC测试达到国家标准、克服环境电磁干扰影响，稳定性强
中压产品	AM系列综合保护装置		·具有级强的数据处理，逻辑造算和信息存储能力，可为35kY及以下电压等级的进线，馈线、变压器，高压电动机，高压电容器等对象提供过负荷、低电压、过电压、热过载、非电量等保护功能，防止事故扩大，降低高价值设备损坏的风险。
	APView500		相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压／电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动／闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G,16D0+22D1,通讯 2RS485+1RS232+1GPS,3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口，支持U盘读取数据，支持61850协议。
智能仪表及用电监控装置	APM系列		全电量测量，四象限电能，复费率电能，仪表内部温度测量，总有功、总无功、总视在电能脉冲输出、秒脉冲等可选。三相电流、有功功率、无功功率、视在功率实时需量(包含时间戳)。电流、线电压、相电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、电流总谐波、电压总谐波的本月值和上月值(包含时间戳)。中文显示，有功电能0.2s级。通讯方式：RS485，Prifibus-DP、以太网
	AEM系列		三相电力参数测量、电压和电流的相角、四象限电能计量、复费率、需量、历史电能统计、开关量事件记录、历史值记录、31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）、开关量、报警输出通讯方式：RS485接口，支持Modbus-RTU 协议
	ARCM系列		ARCM系列电气火灾探测器可对配电回路的剩余电流、导线温度等火灾危险参数实施监控和管理，集成度高，体积小巧，安装方便，防范因泄漏电流而导致的电气火灾.

6.2.2充电桩管理平台

应用场景	型号	图片	保护功能
充电桩管理平台	AcrelCloud-9000		采用泛在物联、云计算、大数据、移动通讯、智能传感等技术手段可为用户提供能源数据采集、统计分析、能效分析、用能预警、设备管理等服务，平台可以广泛应用于多种领域。
新能源汽车充电桩	AEV-AC007D-LCD		输入输出电压：AC 220V 1个充电接口，充电线长5米；输出功率7km；扫码、刷卡支付：标配无线通讯：4G、WIFI、蓝牙三选一（下单备注规格，无备注默认 4G 通讯）。
	AEV-DC060S		直流60kw双枪一体充电机
	AEV-DC120S		直流120kw双枪一体充电机
智能电动车充电桩	ACX10A系列		10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电 ACX10A-TYN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，免费充电 ACX10A-YHW：防护等级IP65，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YW：防护等级IP65，支持刷卡、免费充电 ACX10A-MW：防护等级IP65，仅支持免费充电
智能电动车充电桩	ACX2A系列		2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX2A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡、扫码充电 ACX2A-HN：防护等级IP21，支持扫码充电 ACX2A-YN：防护等级IP21，支持刷卡充电

6.2.3智能照明管理

应用场景		产品	型号	功能
普通照明	配电箱		ASL220-S 系列	1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。 4、2路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号。 5、外形尺寸:144mm(W)90mm(H)70mm(D)。 6、35mm标准导轨式安装
	按键面板		ASL220-F1/2	1联两键 1、ALIBUS总线场景面板，通信链路供电； 2、1联2键轻触按键，多彩背光指示，金、黑、灰可选； 3、每个按键支持长按、短按功能，均可实现开关、调光、场景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)86mm(H)24mm(D)； 5、86底盒安装
	探测器		ASL220-PM/T	PIR+照度传感器 1、ALIBUS总线传感器，通信链路供电,功耗：20mA@24V； 2、特殊运算电路，可通过红外感应探测到人体动作； 4、安装方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm33mm；产品外露尺寸：ф80mm2.5mm
备用照明	双切箱		ASL210-S 系列	1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持继电器输出。 4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。 5、外形尺寸:108mm(W)90mm(H)70mm(D)。 6、消防联动启动一般照明（备用照明）。 7、35mm标准导轨式安装
应用场景		产品	型号	功能
普通照明	配电箱		ASL220-S 系列	1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持继电器输出，输出可通过按钮手动控制，输出状态液晶屏显示。 4、2路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号。 5、外形尺寸:144mm(W)90mm(H)70mm(D)。 6、35mm标准导轨式安装
	按键面板		ASL220-F1/2	1联两键 1、ALIBUS总线场景面板，通信链路供电； 2、1联2键轻触按键，多彩背光指示，金、黑、灰可选； 3、每个按键支持长按、短按功能，均可实现开关、调光、场景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)86mm(H)24mm(D)； 5、86底盒安装
	探测器		ASL220-PM/T	PIR+照度传感器 1、ALIBUS总线传感器，通信链路供电,功耗：20mA@24V； 2、特殊运算电路，可通过红外感应探测到人体动作； 4、安装方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm33mm；产品外露尺寸：ф80mm2.5mm
备用照明	双切箱		ASL210-S 系列	1、ALIBUS总线扩展模块，通信链路供电。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持继电器输出。 4、1路开关量输入，可接入开关、报警、人体红外感应器等信号，1路485通讯。 5、外形尺寸:108mm(W)90mm(H)70mm(D)。 6、消防联动启动一般照明（备用照明）。 7、35mm标准导轨式安装
IP网关			ASL200-485-IP	IP协议转换器（ALIBUS<-->TCP/IP） 1、1路ALIBUS通信总线接口。 2、1路RS485 3、1路以太网接口，以太网通讯 4、串口速率1200~115200bps可配置。串口支持标准MODBUS-RTU协议。 5、外形尺：96.6mm(W)70mm(H)18mm(D)。 6、35mm标准导轨式安装 7、IP地址设置连接、ALIBUS系统组网扩容、ALIBUS通讯软件连接
IP辅助电源			ASL200-P20	辅助电源 1、输入电压范围：176-264VAC 2、输出电压及功率：24VDC/20W 3、电压调整范围：21.6~29V 4、工作温度:-40~+70℃ 5、外形尺寸：96.6mm(W)70mm(H)18mm(D) 6、35mm标准导轨式安装

6.3能源管理系统

应用场景	型号	图片	保护功能
能耗管理云平台	AcrelCloud-5000		采用泛在物联、云计算、大数据、移动通讯、智能传感等技术手段可为用户提供能源数据采集、统计分析、能效分析、用能预警、设备管理等服务，平台可以广泛应用于多种领域。
智能网关	Anet系列网管		采用嵌入式硬件计算机平台，具有多个下行通信接口及一个或者多个上行网络接口，作为信息采集系统中采集终端与平台系统间的桥梁，能够根据不同的采集规约进行水表、气表、电表、微机保护等设备终端的数据采集汇总，并使用相应的规约转发现场设备的数据给平台系统。
高压重要回路或低压进线柜	APM810		具有全电量测量，电能统计，电能质量分析及网络通讯等功能，主要用于对电网供电质量的综合监控诊断及电能管理。该系列仪表采用了模块化设计，当客户需要增加开关量输入输出，模拟量输入输出，SD卡记录，以太网通讯时，只需在背部插入对应模块即可。
高压重要回路或低压进线柜	APM520		三相全电量测量，2-63次谐波，不平衡度，需量，支持付费率，越限报警，SOE,4-20mA输出。
低压联络柜、出线柜	AEM96		三相多功能电能表，均集成三相电力参数测量及电能计量及考核管理，提供上 24 时、上 31 日以及上 12 月的电能数据统计。具有 63 次分次谐波与总谐波含量检测，带有开关量输入和继电器输出可实现“遥信” 和“遥控”功能，并具备报警输出，可广泛应用于多种控制系统，SCADA 系统和能源管理系统中。
动力柜	ACR120EL		测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度，谐波等，并具备完善的通信联网功能，非常适合于实时电力监控系统。
	DTSD1352		DIN35mm导轨式安装结构，体积小巧，能测量电能及其他电参量，可进行时钟、费率时段等参数设置，精度高、可靠性好、性能指标符合国标GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术要求，并且具有电能脉冲输出功能；可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。
	AEW100		三相全电量测量，剩余电流、2-63次谐波，支持付费率，量值、电缆温度，可选2G/4G通讯。

6.4智慧消防系统

6.4.1电气火灾监控系统

应用场景		产品	型号	功能
各变电所、各动力箱	0.4KV出线	$C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\1457501z.jpg$	ARCM200 系列	用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等电气参数，从而预防电气火灾的发生。
区域变电所	区域分机		Acrel-6000/B3	接收电气火灾监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，采用485通讯
主变点所监控中心	控制主机		Acrel-6000/B	接收电气火灾监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用485通讯。
配套附件
配套附件	0.4kV电流互感器		AKH-0.66	测量型互感器，采集交流电流信号。

6.4.2消防设备电源监控系统

应用场景		产品	型号	功能
消防设备电源电压监控			AFPM3-2AVM	监测两路三相交流电压，二总线通讯。
区域变电所	区域分机		AFPM100/B3	接收消防设备电源监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线通讯。
主变点所监控中心	控制主机		AFPM100/B1	接收消防设备电源监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线通讯。

6.4.3防火门监控系统

应用场景		产品	型号	功能
配电室、综合楼	常开防火门		AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120	监测常开防火门的开闭状态。
配电室、综合楼	常闭防火门	$D:\WinEIM\users\682\temp\dfa0e266.png$	单扇：AFRD-CB1(YT) 双扇：AFRD-CB2(YT)	监测常闭防火门的开闭状态。
地下箱体防爆车间	常开/常闭防火门		AFRD-MC	监测常开、常闭防火门的开闭状态。
地下箱体防爆车间	监测模块		AFRD-CK/CB	接收AFRD-MC的状态信息同步传输至防火门监控主机。
区域变电所	区域分机		AFRD100/B3	接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线通讯。
主变点所监控中心	控制主机		AFRD100/B	接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号以及各区域分机的实时数据，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线通讯。

6.4.4消防应急照明和疏散指示系统

应用场景		产品	型号	功能
配电室、综合楼	常开防火门		AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120	监测常开防火门的开闭状态。
配电室、综合楼	常闭防火门	$D:\WinEIM\users\682\temp\dfa0e266.png$	单扇：AFRD-CB1(YT) 双扇：AFRD-CB2(YT)	监测常闭防火门的开闭状态。
地下箱体防爆车间	常开/常闭防火门		AFRD-MC	监测常开、常闭防火门的开闭状态。
地下箱体防爆车间	监测模块		AFRD-CK/CB	接收AFRD-MC的状态信息同步传输至防火门监控主机。
区域变电所	区域分机		AFRD100/B3	接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线通讯。
主变点所监控中心	控制主机		AFRD100/B	接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号以及各区域分机的实时数据，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线通讯。

7 结束语

在节能减排的大背景下，对能源消耗占比较大的校园建筑进行有效能效监管意义重大。本文设计的基于物联网技术的智慧校园建筑能效监管系统，实现了建筑能耗分类、分项和分户监管等功能，为优化高校建筑能源消耗管理和节能改造提供依据。

【参考文献】

【1】巫春玲，周潜，任凯，王致垚.基于物联网的智慧校园能效监管系统设计[J].建筑电气，2022，15（09）：64-69.

【2】中国建筑节能协会.中国建筑能耗研究报告2020[J].建筑节能（中英文），2021，49（2）：1-6.

【3】高校综合能效解决方案2022.5版.

【4】企业微电网设计与应用手册2022.05版.