基于EMS的智能建筑能源管理方案設計
jianzhu
據統計，在我國已建成的智能建筑中，80%左右的建筑設備監控系統(BAS)僅具備設備運行狀態監視和自動控制功能，缺少對設備能耗的計量和管理能力，這類已建成的智能建筑逐漸無法滿足物聯網時代對高效能源管理的要求。
為此，可以建立一個獨立的能源管理系統(Energy Management sysretm，EMS)，并將其集成到智能建筑的設備管理系統(BMS)中,以接人到物聯網管理平臺。獨立能源管理系統(EMS)可實現對建筑中水、油、氣及電的能耗監測，并對各項能耗進行分項審計。
該系統可將收集到的各項能耗數據與建筑設備監控系統進行共享，依據能耗數據的分析處理，對建筑設備進行優化控制，以降低建筑設備的能耗，提高能源利用率，以達到真正意義上的“綠色智能建筑”。
方案總體設計
獨立能源管理系統(EMS)可視為一個獨立子系統，將其集成到智能建筑的設備管理系統(BMS)。并通過BMS使其接人到物聯網能源管理平臺，以使EMS獲得的設備能耗數據上傳給物聯網能源管理平臺。獨立能源管理系統自上而下可分為三層:應用層、傳輸層、感知層，方案結構框架如圖1所示。
1. 感知層
感知層主要包括滿足建筑要求的各類儀表(即傳感器),例如:電表、水表、油表、天然氣或煤氣表、冷(熱)量表等,以對需要監測的能量分量進行測量。要求各類儀表可采集到有效監測數據并具備數字輸出接口,可將所采集到的能耗數據傳輸至數據采集器,同時接收并執行采集器轉發的控制命令。
2. 傳輸層
傳輸層作為中轉環節,一方面需要接受感知層采集的監測數據,另一方面需要將接受的數據進行初步的打包處理后,上傳到應用層以備其實用。同時,需要接收應用層下達的控制命令,并將其轉發給相應的感知層設備。隨著電子和通信技術的發展,數字信號的傳輸方式多種多樣,大體可分為有線和無線傳輸量大類,其中又包含多種傳輸協議及形式,后面會介紹幾種典型模式。傳輸層作為轉發機構,需保證應用層與感知層之間的數據傳輸暢通,要完成以下兩方面工作：
(1) 數據采集器與現場儀表之間的通信
數據采集器負責收集現場儀表采集到的設備能耗數據，同時轉達控制命令，一般設置在建筑內部，與現場儀表之間的距離不大，可采用以下幾種傳輸方式與現場儀表進行通信：
◆ RS一485總線
RS一485總線傳輸有效距離可達幾十米到幾千米，只需要一對雙絞線實現網絡站點之間的通訊，具有成本低廉、布線簡單、安裝靈活、穩定可靠、強負載能力等優點。但其不足之處在于自適應和自保護能力等方面，要求維護人員技能素質較高。
◆ M一BUS總線
M一BUS總線是歐洲標準的總線協議，適用于計數器或測量儀表的數據傳輸。M一BUS總線工作穩定、傳輸距離長,且適應電壓不穩定場所能力較強，拓撲結構靈活多樣等特點。另外，其對總線電源的可靠性要求較高，可對總線電源進行雙冗余設計。
◆ Zigbee無線傳輸方式
Zigbee無線傳輸具有穩定可靠、網絡容量大、自適應能力強、組網靈活等優點，并且架設成本低，傳輸安全等級高，無需線路鋪設。
(2)數據采集器與能源管理務器之間的通信
由于具體建筑情況的差異，服務器安置的位置不同，數據采集器與能源管理務器之間的傳輸距離遠近不同。當距離較近時，可采用與數據采集器與現場儀表之間的相同的通信方式，當距離較遠時，可采用以下兩種方式進行通信：
? 寬帶網絡傳輸數據。
在數據采集器處設立一個公用網絡通信終端，數據采集器擁有一個IP地址，類似于一個獨立計算機，可通過公用網絡與管理服務器進行通信。
? 利用移動網絡通信提供的服務如如GSM、GPRS、CDMAIX等，實現數據采集器與能源管理務器之間的通信。
3、應用層
應用層主要指的是能源管理系統服務平臺，主要任務接收傳輸層發送的數據包，并進行數據的解包、分類統計、數據分析處理，同時發送下行控制命令等功能。完成對電、水、氣、熱(冷)等能耗分量的統計和分析，生成年月日報表，以備查詢使用。同時，應具有良好的人機界面，可以表格、曲線圖、圖像等形式將能耗數據展現，以供管理人員參考。
結 語
本能源管理設計方案具備獨立的計量儀表、數據采集器，將能耗數據獨立傳輸至能源管理平臺，不受其他系統干擾，且軟硬件搭建維護簡單，將其集成到建筑設備管理系統，可實現建筑設備能耗的優化控制。
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