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图1 系统架构图
4.1 现场设备层
现场设备层主要由能耗实体设备构成,包括空调新风系统、用水测量系统、动力配电系统和照明系统等设备。该层主要由智能仪表组成,采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集终端,向数据中心上传存储的建筑能耗数据。测量仪表担负着zui基层的数据采集任务,其监测的能耗数据必须完整、准确并实时传送至数据中心。图2所示为能耗实体构成示意图。
图2 能耗实体构成示意图
4.2 网络通信层
考虑到整个系统现场设备众多,接口形式多种多样,通信协议不尽相同,如果将现场设备层数据直接汇总到站控管理层的数据中心会遇到诸多不便。因此我们在网络通信层配备了力控数据采集网关,该产品拥有高性能的实时数据库系统,具有多种通讯采集和转发规约库。可以实现采集多个不同子系统的数据,进行数据集中汇总、分类和预处理,实现多种通信协议的转发功能。
本系统中数据经过采集网关之后,经过交换机通过TCP/IP网络将数据以统一的OPC方式向站控管理层汇总。力控pFieldComm系列工业通讯网关采用高性能的嵌入式计算平台,服务内核软件可运行于桌面操作系统或嵌入式操作系统中,是一个脱离于具体硬件设备接口的通讯服务平台。该系统拥有高性能的实时数据库系统(原型为Unix下标准C开发),具有多种通讯采集和转发规约库。可以实现采集多个不同子系统的数据,进行数据集中汇总、分类和预处理,可以简化系统中异种协议的转换和系统联网过程,异种协议容易接入并可转换为标准协议(如OPC方式)与其它系统联网。
该设备支持对多个上级调度平台系统进行数据转发与上传,可作为分布式数据采集装置、工业协议转换网关、电力通讯服务器或通讯前置机等使用。同时实现了多个互联子系统之间的物理级安全隔离,同时结合了软件和网络安全技术、远程组态技术,使得系统更加稳定、易于使用和维护。
4.3 站控管理层
站控管理层是人机交互的直接窗口,直接面对能耗监控中心的工作人员,也是整个系统的zui核心部分。
系统平台软件配备新一代力控监控组态软件ForceControl产品,可以构成*的、分布式冗余、容错架构。产品采用分布式组件设计,保证了软件的可“伸缩性”非常强,适应了“e”时代的要求,同时ForceControl具备强大稳定的数据内核,内置的软件自诊断功能方便构造稳定的监控系统,使大型SCADA调度系统的数据的安全性得到了充分的保障。监控平台具有良好的人机交互界面,对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理,并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。
为了便于日后的数据汇总分析,以及历史数据存储,单独配备力控pSpace实时历史数据库作为数据平台,并且搭建关系数据库平台,实现实时数据与关系数据库的实时转储。力控企业级实时历史数据库pSpace是一个高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性强、跨网络系统的开放式实时数据库系统。产品为*的分布式结构,可任意组建应用模式,支持C/S和B/S应用。可实现历史数据的海量存储,灵活的扩展结构可满足各种需求。
5 建筑物节能系统功能介绍
5.1 数据采集、存储、显示
数据采集、存储、显示是整个系统的基础,主要包括各个能耗实体的运行数据,环境参数,设备运行状态等。能耗监控中心的工作人员可随时了解整个建筑的用电量、用水量等能耗数据,并且及时通过现场画面了解各设备工作状态。图3所示为空调系统能耗示意图,图4所示为总能耗示意图。
图3 空调系统能耗示意图
图4 总能耗示意图
5.2 数据分析、统计
力控软件平台根据收集到的数据,可通过曲线、饼图、棒图等形式,对建筑物的分项能耗数据进行分析比对。工作人员可查看某时间段内的分类或分项数据,便于互相比较。同时力控软件平台强大的报表功能,为能耗分析提供了真实、可靠的数据来源。图5所示为分项能耗月对比柱状图,图6所示为动力能耗实时比例饼状图。
图5 分项能耗月对比柱状图
图6 动力能耗实时比例饼状图
5.3 WEB发布、远程浏览
整个系统支持B/S网络架构,力控软件平台具备网络发布功能,可将现场画面通过Internet互联网实现远程发布。远程客户只要具备上网条件在任何一个地方都能随时了解现场运行状况,实时对能耗实体进行远程监控。
5.4 强大的报警事件、用户管理功能
强大的分布式报警系统具备报警存储、统计、分析、显示、查询、事件触发、打印等多种功能。当出现能耗数据超限的情况下支持以多媒体语音、视频、文本语音转换、邮件和短信等实时方式的将报警信息及时传送给工作人员。
力控软件平台*的事件组件可详细记录工作人员的操作记录,并且可对发生事故时的数据进行定位和分析,记录事故发生时的操作记录,为事故处理提供了真实的依据。
同时力控软件平台提供完备的安全保护机制,以保证运行过程的安全可靠,力控的用户管理具备多个级别,并可根据级别限制对重要系统参数的修改,以有效避免运行过程中的误操作。
6 总结
通过力控软件平台搭建的建筑物节能系统,利用计算机技术、通信技术和自控技术,实现了对建筑物能耗的分项计量,为做好节能减排工作,实施能源消耗的统计监测,落实责任,打下了坚实的基础。