公建能耗监控系统方案

　　一、需求分析

　　住房和城乡建设部建科发布[2008]114号文(2008-06-24)《关于印发国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的通知》。通知要求在全国范围内建立大型公共建筑能耗监测平台，对全国重点城市、重点建筑能耗进行实时监测，并通过能耗统计、能源审计、能效公示、用能定额和超定额加价等制度，促使国家机关办公建筑和大型公共建筑提高节能运行管理水平，为政府政策的制定和决策提供参考。

　　二、项目分析(能)

　　1、能耗监控系统组成

　　采集数据类型为：

　　分类能耗即根据国家机关办公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源种类划分进行采集和整理的能耗数据，如：电、燃气、水等。

　　分项能耗是指根据各类能源的主要用途划分进行采集和整理的能耗数据，例如，电量分项能耗应当包括：照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电等。

　　2、无线传输设备

　　厦门四信低功耗IP MODEM (DTU)F2114采用标准的232/485通信接口，只要内置一张GPRS数据卡就能和互联网进行通信，通过232/485与现场采集终端连接后，将采集终端送上来的能耗数据通过网络传输到数据管理中心。F2114的通用性强，即插即用，体积小巧安装使用简单便捷，无需太多专业技能，而且针对不同的工程情况可选择不同的网络。

　　3、数据管理中心

　　数据中心也就是数据库，接收并存储其管理区域内监测建筑的能耗数据，并对其进行处理、分析、展示和发布。数据中心具备设置数据更新的时间间隔，访问历史数据，报警，打印报表，实时与历史曲线，图表的绘制，并预留相应扩展功能。

　　4、系统总架构

　　首先运用RS232/485将数据采集终端与F2114(DTU)连接起来，将SIM卡插进F2114中，给F2114上电即可，此时F2114会自动连接到数据中心。数据中心服务器一般通过固定IP、ADSL、APN的形式接入网络。

　　无线传输设备F2114通过GPRS网络连接到远程数据中心服务器主机，与中心建立TCP/IP连接后开启透明数据通道。当采集终端需要上报数据的时候将数据直接送往串口，此时F2114就会把收到的数据原封不动地发送到数据中心服务器主机。当数据中心下发的命令或数据通过通道传输到F2114后，F2114通过串口送到采集终端，从而实现了数据双向透明传输。

　　5、能耗监控系统实现功能

　　利用专用上位机软件对现场能耗数据进行采集与监测，最大的特点是能以灵活多样的“组态形式”而不是编程方式来进行系统集成，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成对现场数据的采集与监测功能。实现的能耗监测系统具有友好的人机交互界面，可实时和定时采集现场设备各参量及开关量状态，并将采集到的数据上传给数据中心存储。系统还提供了实时曲线和历史趋势曲线分析，符合用户设计需要的报表、事件记录和故障报警等功能。整个系统可以实现所有回路能耗的采集和统计，实现了远程自动抄表、能耗监测功能。

　　6、传输模块与采集模块连接

　　工业领域设备一般都采用以太口或串口传输数据，无线通信模块F2114同时支持232/485通信方式，因此可以直接和加油站采集终端进行连接通信，如下图：

　　三、数据中心网络接入方式分析

　　1、专线接入

　　中心采用APN专线，所有点都采用内网固定IP客户中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡才能进入专网APN，防止其他非法用户的进入。

　　用户在内部建立RADIUS服务器，作为内部用户接入的远程认证服务器(或在APN路由器内，启用路由器本地认证功能)。只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。

　　用户在内部建立DHCP服务器(或在APN路由器内，启用DHCP功能)，为通过认证的用户分配用户内部地址。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。此种方案无论实时性，安全性和稳定性较前一种方案都有大大提高，适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。在资金允许的情况下之最佳组网方式。

　　2、ADSL拨号连接(动态公网IP地址)

　　中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网动态IP+DNS解析服务的。客户先与DNS服务商联系开通动态域名，IP MODEM先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。

　　3、通过固定公网IP连接

　　中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网固定IP服务的。此种方案先向INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务，中心有公网固定IP的。IP MODEM直接向中心发起连接。运行可靠稳定，推荐此种方案。

　　4、数据中心软件平台构建

　　中心端软件的构建有多种方式，对于传入数据的方式的不同，我们提供不同的软件来帮助客户快速地实现中心端的数据接收和现场设备的管理。

　　目前四信提供三种方式的中心接口：

　　首先是对于组态软件，目前很多组态软件厂家已经集成了我们的驱动了，可以直接配置使用

　　对于后台中心软件只读串口数据的情况，提供一个虚拟串口软(TCP2COM)，利用虚拟串口软件可以将以太网数据转化为串口数据，从而实现利用无线公网传输数据且又对现有系统不做修改的完美结合。

　　在客户想要开发自己的数据中心是，此时我公司会提供一个动态链接库，利用动态链接库客户可以很轻松的与传输通道进行对接，同时会提供一个的数据中心DEMO软件，不仅开放源码还全程协助客户进行自己数据中心软件和功能的开发。客户可能通过动态链接库快速开发一个灵活的，稳定的，功能齐全的终端管理和数据交互的中心软件。

　　四、方案特点

　　1、利用四信无线低功耗IP MODEM可基本不用布线，且采用多点对一中心的组网方式，实现了数据的一中心统一管理。

　　2、四信IP MODEM采用高性能工业级处理器以及看门狗等安全机制设计，保证IP MODEM 万一通信中断也会自行检测然后自动断电重启，保证IP MODEM 永远在线，通信链路永远正常。

　　3、由于采集点是直接连入中心，对现有的网络不会造成任何的中断和影响。

　　4、IP MODEM 采用标准的工业串口通信，即插即用，且高规格的模具设计，体积小巧方便维护。

　　5、四信IP MODEM完全采用国际标准的TCP/IP安全传输协议机制，保证数据的安全和及时，而且采用完全透明传输机制，保证数据的准确性。

　　6、多中心设计，可同时设置5个中心监控采集现场，避免因某个中心网络不稳定或者关闭导致无法对加油站现场进行监控而产生安全隐患。

　　7、F2103进行人性化工程设计，可是工程人员无需到现场就可以远程直接对网络参数进行相应的配置，达到时间和人力的合理利用。

　　8、高规格材料选配，可在 -25~+65oC、 相对湿度 95%(无凝结)环境下正常工作。

　　五、总结

　　建筑所必须的电梯动力、照明、空调、消防、通风、高低压配电等用能信息的传递是建筑节能和工业节能的基础，高效实现建筑节能信息化的关键问题之一是解决这些信息的传输问题。在建筑大楼中，特别是既有建筑，遇到的最大问题是需要综合布线，工程量大、成本高昂、对大楼环境具有破坏性。因此对建筑大楼最佳的信息传递方式是通过无线方式，传统的GSM、WLAN、SCADA等无线系统存在功耗高、设备和运行成本高、组网不灵活等局限，而无线传感网技术正是解决这一难题的最佳解决方案。

　　该系统不仅符合国家有关公共建筑管理节能的政策和技术要求，更是融合了能耗监测、集中控制和节能运行管理等整体解决方案,可对建筑能耗进行动态监测和分析，实现建筑的精细化管理与控制，带给用户新的价值体验，达到节能减排的效果。