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高校校園建筑節能監管系統建設技術導則
發布者:admin  更新時間:2013-11-06

前   言

根據國家住房和城鄉建設部、教育部、財政部的要求,為建立高等學校校園節能工作的長久機制,推進和深化節約型校園的建設,編制組總結和吸收了國內外建筑能耗分項計量、校園節能監管的成果和經驗,以我國現行相關標準為依據,結合我國高等學校的實際情況,通過反復討論、修改和完善,制定了本導則。

本導則主要內容包括建設校園建筑節能監管系統的總則、術語、編制依據、建筑節能監管系統的構架、數據采集、數據轉換、數據傳輸、數據分析及管理、數據中心、工程安裝、驗收調試內容。

本導則受國家住房和城鄉建設部建筑與科學技術司、教育部發展規劃司委托,由同濟大學、天津大學、重慶大學、深圳市建筑科學研究院共同編寫完成。

本導則主要起草人:譚洪衛、胡丞益、陳啟軍、陸洪、俞東偉、徐鈺琳(同濟大學)

朱  能、田  喆(天津大學)

何  強、翟  ?。ㄖ貞c大學)

劉俊躍、那  威、任中?。ㄉ钲诮ㄖ茖W研究院)

1、總則

本導則規定了高等學校校園節能監管系統的建設內容及技術性能要求,適用于指導我國高等學校校園建筑設施能源利用及管理系統的建設。

本導則中所列相關參照標準、規范和導則中的條款通過本導則的引用而成為本導則的條款。凡是注明日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本導則。但鼓勵根據本導則編寫組研究這些文件的*新版本并適當加以應用。凡是不注日期的引用文件,其*新版本適用于本導則。涉及保密的內容參考國家相關的保密規定。

本導則不限制系統擴展的內容,但在擴展內容時不得與本導則中所使用或保留的系統結構、設備功能、傳輸過程和數據格式相沖突。

2、適用范圍

本導則可適用于我國高等學校。

本導則用于指導我國高等學校校園建筑設施能耗及水耗監測及管理系統建設,主要針對校園中電耗、燃料消耗、熱量消耗、冷量消耗及水資源消耗數據的采集、傳輸、分析管理系統。本導則限于校園內部節能管理用途,但不適用于任何用于貿易結算和對外部計費的能源資源計量系統。

3、術語

3.1、分類能耗

指根據校園建筑設施消耗的主要能源按種類劃分進行采集和統計整理的能耗數據,如:電耗、熱耗(集中供熱)、燃氣消耗、水資源消耗等。

3.2、分類建筑能耗

指按校園建筑的分類進行采集和統計的各類建筑能耗數據。如辦公類建筑能耗、教學類建筑能耗、學生宿舍能耗等。

3.3、分項能耗

指按校園建筑設施中不同用能系統進行分類采集和統計的能耗數據,如:空調用電、動力用電、照明用電等。

3.4、電能表

普通電能表和多功能電能表總稱。

3.5、普通電能表

具有計量有功電能的電能表。由測量單元和數據處理單元等組成,并能顯示、儲存和輸出數據,具有標準通訊接口。

3.6、多功能電能表

由測量單元和數據處理單元等組成,除具有普通電能表的功能外,還具有其他電能參數的計量監測功能。

3.7、數據網關

數據網關是在一個區域內進行電能或其它信息采集和數據轉換的設備。它通過信道對其管轄的各類表計的信息進行采集、處理、存儲、數據轉換并接入校園節能監管系統網絡。

4、編制依據

本導則編制的主要依據為以下國家頒布的相關文件和導則。

《關于加強國家機關辦公建筑和大型公共建筑節能管理的實施意見》(住房和城鄉建設部、財政部:建科[2007]245號)

《國家電子政務工程建設項目管理暫行辦法》(中華人民共和國國家發展和改革委員會令第 55號)

《關于推進高等學校節約型校園建設進一步加強高等學校節能節水工作的意見》(建科[2008]90號)

本導則的編制所引用或參考的相關現有國家標準、規范及導則參見附錄1。

5、系統構架

校園節能監管系統主要適用于對校園建筑設施能耗的計量、數據分析、數據統計、節能分析及節能指標管理,區別與一般以對建筑設備系統進行自動控制為主要目的的建筑智能控制系統(BA系統)和以收費管理為主要目的的水電氣表遠程集抄系統。但鼓勵共享建筑智能控制系統的相關數據。

校園建筑節能監管系統由計量表具、數據采集及轉換裝置(本導則簡稱網關設備)、數據傳輸網絡、數據中轉站、數據服務器、管理軟件組成。

系統應基于互聯網技術、采用BS軟件構架。

系統應具備能耗數據實時采集和通訊、遠程傳輸、自動分類統計、數據分析、指標比對、圖表顯示、報表管理、數據儲存、數據上傳等功能;滿足校園節能監管內容及要求。

5.1、計量表具

計量表具為電、熱等能源消費、水資源消費的計量裝置,包括電能表(含單相電能表、三相電能表、多功能電能表)、水表、燃氣表、熱(冷)量表等。各類表具應具備數據通訊接口并支持國家相關行業的通訊標準協議。

5.2、網關設備

該設備承擔數據采集及轉換任務,將來自計量表具的數據以分散或集中采集形式進行數據轉換并接入校園節能監管系統網絡、傳輸至數據中心。網關設備應使用基于IP協議承載的有線或者無線方式接入網絡。

5.3、數據中轉站

根據系統規模大小及數據管理需要,可在系統中設置若干數據中轉站。數據中轉站由終端PC及相應的數據服務軟件構成,連接網關與數據服務器,負責接收轄區內的建筑能耗數據,并可具有暫時存儲建筑能耗原始數據的功能。(根據校園規模情況可省略數據中轉站而直接由網關接入數據服務器)

5.4、傳輸網絡

應優先并充分利用校園網作為數據傳輸網絡。

5.5、管理平臺軟件

管理平臺軟件是校園節能監管系統的核心,應充分反映校園能源管理需求,符合國家相關建筑節能統計、審計及監管技術要求。平臺應構筑符合校園節能監管內容及要求的數據庫;具備能耗數據實時監測、圖表顯示、自動統計、節能分析、數據存貯、報表管理、指標比對、數據上傳等功能。

5.6、數據中心

數據中心是學校對校園節能監管系統的專門管理機構,應確保數據中心的設置場地、運行經費預算及管理制度,建立與省部級數據中心的數據傳輸及通訊功能。

6、數據采集

6.1、采集對象及分類方法

6.1.1建筑分類

建筑分類參照已經公布的大型公共建筑分類方法,結合校園特點進行修訂。即在大型公共建筑的關于建筑分類的“學校建筑”編碼后增設子項編碼,以對應校園建筑的不同使用功能和用途。子項編碼分為以下13類。

a 行政辦公建筑

b圖書館建筑

c教學樓建筑

d科研樓建筑

e綜合樓建筑

f場館類建筑

g食堂餐廳

h 學生集中浴室

i 學生宿舍

j 大型或特殊科研實驗室

k 醫院

l 交流中心(包括招待所、賓館)

m其他

6.1.2建筑基本信息數據

根據建筑規模、建筑功能、建筑用能特點將建筑信息劃分為基本項和附加項。

1)基本項

基本項為建筑規模和建筑功能等基本情況信息,13類建筑對象的基本項均包括建筑名稱、建設年代、建筑層數、建筑功能、建筑總面積、空調面積、能源經濟指標(電價、水價、氣價、熱價等)。

2)附加項

附加項為區分建筑用能特點情況的建筑信息,13類建筑對象的附加項分別包括:

a行政辦公建筑:辦公人員人數、建筑等級(如智能化等級。如:AAA級)。

b圖書館建筑:藏書量,閱覽室面積(或座位數)

c教學樓建筑:建筑等級、容納學生人數

d科研樓建筑:學科類別

e綜合樓建筑: 建筑等級

f場館類建筑:座位數(禮堂)、場地規格(體育館) 

g食堂餐廳:就餐人數、餐廳類型(學生餐廳/教工餐廳/商業餐廳)

h學生集中浴室:洗浴人次

i學生宿舍:入住人數

j大型或特殊科研實驗室:學科類別、試驗屬性

k 醫院:醫院等級、床位數

l 交流中心(包括招待所、賓館):客房數

m其他:

6.1.3能耗數據分類

1)分類能耗

為統一統計分類標識,本導則參照大型公共建筑相關導則的規定,并增加可再生能源類別共分為13類。其中可再生能源利用中涉及與其它能源使用的重疊,難以單獨統計,主要用于可再生能源利用率的統計。供熱、供冷量統計適用于城市集中熱力網或區域集中供熱供冷系統。

分類能耗分類為:電、水、燃氣(天然氣或煤氣)、集中供熱量、集中供冷量、煤、液化石油氣、人工煤氣、汽油、煤油、柴油、可再生能源、其它。

2)分類建筑能耗

在學校建筑分類下按在校園中的用途細分為13類,分類統計各類建筑能耗(包括分,分類能源消耗和一次能源換算值)。

3)分項能耗

校園建筑分類能耗中電耗比例大,是校園建筑節能監管的重點,因此本導則對建筑用能設備的分項能耗主要針對電耗部分,按用電系統分類將電量分為以下4項實施分項電耗數據采集。

①照明插座用電

② 空調用電

③ 動力用電

④ 特殊用電

特殊區域用電是指不屬于建筑物常規功能的用電設備的用電,特殊用電的特點是能耗密度高、占總電耗比重大的用電設施及設備。特殊用電設施一般包括信息中心、廚房餐廳、游泳池、實驗室或其它特殊用電設施,特殊用電設備指校園內大型高耗電科研專用設備。

6.1.4 能耗數據編碼規則

為保證能耗數據可進行計算機或人工識別和處理,保證數據的有效的管理和高效率的查詢服務,實現數據整理、存儲及交換的一致性,制定本編碼規則。

1) 編碼方法

能耗數據編碼規則為細則層次代碼結構,按8類細則進行編碼,包括:行政區劃代碼編碼、建筑類別編碼、建筑類別子項編碼、建筑識別編碼、分類能耗指標編碼、分項能耗指標編碼、分項能耗指標一級子項編碼、分項能耗指標二級子項編碼。編碼后能耗數據由16位符號組成。若某一項目無須使用某編碼時,則用相應位數的“0”代替。

① 行政區劃代碼編碼

第1~6位數編碼為建筑所在地的行政區劃代碼,按照《中華人民共和國行政區劃代碼》(GB/T2260)執行,編碼區分到市、縣(市)。原則上不再區分市轄區進行編碼,由各省、市規劃局統一編碼。

②  建筑類別編碼

第7位數編碼為建筑類別編碼,參照大型公共建筑分類編碼,學校建筑屬于“其他”分類。用1位大寫英文字母F表示,第8位數編碼為建筑類別子項識別編碼,采用1位小寫英文字母如a,b,c,…j表示。按下列編碼編排: 

表1 學校建筑類別子項識別編碼

校園建筑類別 編碼 校園建筑類別 編碼

行政辦公建筑 A 學生宿舍 h

圖書館 B 學生集中浴室 i

教學建筑 C 大型或特殊實驗室 j

科研樓建筑 D 醫院 k

綜合樓建筑 E 交流中心 l

場館建筑 F 其他 m

食堂餐廳 G


③建筑識別編碼

第9~11位數編碼為建筑識別編碼,用3位阿拉伯數字表示,如001,002,…,999。建筑識別編碼由建筑所在學校行政主管部門統一規定。建筑識別編碼校園內任一建筑識別編碼的唯一性。

④分類能耗指標編碼

第12、13位數編碼為分類能耗指標編碼,用2位阿拉伯數字表示,如01,02,…??蓞⒄障铝芯幋a編排:

能耗分類                 編碼

電                       01

水                       02

燃氣(天然氣或煤氣)     03

集中供熱量               04

集中供冷量               05

其他能源                 06

煤                       07

液化石油氣               08

人工煤氣                 09

汽油                     10

煤油                     11

柴油                     12

可再生能源               13

⑤分項能耗指標編碼

第14位數編碼為分項能耗指標編碼,用1位大寫英文字母表示,如A,B,C,…??蓞⒄障铝芯幋a編排:

分項能耗指標     編碼

照明插座用電     A

空調用電         B

動力用電         C

特殊用電         D

⑥分項能耗指標一級子項編碼

第15位數編碼為分項能耗指標一級子項編碼,用1位阿拉伯數字表示,如1,2,3,…??蓞⒄障铝芯幋a編排:

表2分項能耗指標一級子項編碼

分項能耗指標 分項能耗指標編碼 一級子項 一級子項

編碼

照明與插座 A 照明與插座 1

走廊與應急 2

景觀照明 3

空調用電 B 冷熱站 1

空調末端 2

動力用電 C 電梯 1

水泵 2

通風機 3

特殊用電 D 信息中心 1

廚房餐廳 2

游泳池 3

實驗室 4

⑦分項能耗指標二級子項編碼

第16位數編碼為分項能耗指標二級子項編碼,用1位大寫英文字母表示,如1,2,3,…。

可參照下列編碼編排:

表3分項能耗指標二級子項編碼

二級子項 二級子項編碼

冷凍水泵 A

冷卻水泵 B

制冷機組 C

冷卻塔風機 D

熱水循環泵 E

電鍋爐 F


位數 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

編碼 X X X X X X X X X X X X X X X X X

      



 


 


 

 


 

 


 


                       圖1:編碼示意圖


6.2、能耗數據采集方法

能耗數據采集方法包括人工采集和自動實時采集。

6.2.1 人工采集方式

通過人工采集方式采集的數據(包括建筑基本信息)和其它不能通過自動采集方式采集的能耗數據,如校園消耗的煤、液化石油、人工煤氣、汽油、煤油、柴油。

6.2.2自動采集方式

通過自動采集方式采集的數據包括校校園建筑分類能耗數據和分項能耗數據。由自動計量裝置實時采集,通過遠程傳輸方式經數據中轉站傳輸到數據服務器。

6.3、能耗數據采集設備

6.3.1 計量設備

校園建筑設施能耗自動計量的主要對象為電耗計量、燃氣耗量計量、供熱(冷)計量及水耗計量。計量設備采用數字式電能表、數字燃氣表、熱能表、數字式水表等具備數字通訊功能的計量器具。

本導則規定各類表具應具備的技術規格如下。

1)電能表性能

(1) 電能表的精確度等級應不低于1.0級。

(2) 普通電能表應具有監測和計量三相(單相)有功電量的功能。

(3) 多功能電能表應具有監測和計量三相電流、電壓、有功功率、有功電度、無功功率、無功電度、有功功率因數、頻率、總諧波含量功能。

(4)具有數據遠傳功能,至少應具有RS-485標準串行電氣接口,采用MODBUS標準開放協議或符合《多功能電能表通信規約》中的有關規定。

配用電流互感器的精確度等級應不低于0.5級。

2)電量計測模塊性能

對于用于內部節能管理用途的電量計測模塊,應具備計量三相(單相)有功電量的功能,具有數據遠傳功能,具有RS-485或者M-BUS標準串行電氣接口,采用MODBUS標準開放協議或符合《多功能電能表通信規約》中的有關規定。配用電流互感器的精確度等級應不低于0.5級。  

3)燃氣表:

(1)燃氣表精度應不低于B級。

(2)燃氣表應具有監測和計量燃氣體積流量的功能。

(3)燃氣表應能夠保證在環境溫濕度-10~40℃,45%~95%下正常工作。

(4)燃氣表應具備過流量關閥:當燃氣流量超過規定的*大流量時,閥門自動關閉,可以防止因燃氣管道串壓、破裂出現的不安全故障。

(5)應具有數據遠傳功能,具有RS-485或者M-BUS標準串行電氣接口,采用M-BUS標準開放協議或符合《多功能電能表通信規約》DL/T 645-1997中的有關規定。

4)熱(冷)量計:

(1)熱(冷)量計的流量計部分參照國家標準GB/T778和TB/ T8802,精度誤差應<3%,溫度傳感器應符合國家IEC一751標準,當供回水溫差為6℃時,測量誤差應<0.1℃,具備熱焰和質量密度修證的功能,誤差小于0.5%??傮w精度宜達到歐洲標準OIML—R75規定的4級標準。

(2)熱(冷)量計應具有監測和計量供水溫度、回水溫度、溫差、瞬時流量、累積流量等參數的功能,應符合國家CJ128-2007熱量表標準。

(3)應為微功耗的設計,內藏電池可以連續工作5年。

(4)應具有數據遠傳功能,具有RS-485或者M-BUS標準串行電氣接口,采用M-BUS標準開放協議或符合《熱量表》CJ128-2007的相關規定。

5)水表:

(1)水表精確度不低于B級

(2)水表應具有監測和計量水量的功能,主干管上大口徑水表應具有監測和計量流量、水壓等數據

(3)水表應符合住房和城鄉建設部頒布的城鎮建設行業產品標準《電子遠傳水表》(編號CJ/T 224-2006)。

(4)具有數據遠傳功能,具有RS-485或者M-BUS標準串行電氣接口,采用M-BUS標準開放協議或符合《多功能電能表通信規約》DL/T 645-1997中的有關規定。

7、數據轉換

本導則將數據轉換設備稱為數據網關。

7.1、數據網關設備的一般規定

數字式計量器具采集的數據應通過網關設備進行通訊協議轉換后接入校園網傳輸系統。網關設備包括單一種類數據(電耗、熱耗、冷耗、水耗)采集和多種類數據綜合采集設備,后者為支持同時對不同計量表具的各類能源或資源消耗數據的采集,一臺網關應支持多臺臺計量裝置設備進行數據采集。

7.2、數據網關應具備的基本技術性能

1) 數據網關應支持周期方式數據采集、固定時刻數據采集和當前時刻數據采集,并可接受數據中心通過數據管理平臺下達的命令及相關設置。

2)數據采集方式應提供輪詢和主動上報兩種方式的可選功能。輪詢是指由數據中心的管理平臺軟件系統主動發起查詢請求,數據網關在收到查詢請求后將本地暫存的采樣數據發送給數據中心。主動上報是指數據網關在根據事先設置的上報時刻自動發送數據,上報時刻可由數據中心配置。

3) 數據網關設備應具備單一電量數據采集及多種能源消費數據采集多種系列產品,后者應支持同時對不同用能種類的計量裝置進行數據采集,要求支持多種通訊協議接口,實現同時采集電能表(含單相電能表、三相電能表、多功能電能表)、水表、燃氣表、熱(冷)量表等多種參數的功能。數據網關應支持多臺計量裝置設備進行數據采集。

4)網關設備應支持本地及遠程Web配置功能,且配置信息可以導出。

5)網關設備宜采用低功耗嵌入式設備,內嵌操作系統及32 M以上內存,功率消耗應不大于10W。具備內部時鐘功能,可接收并執行校時等命令。具備存儲7-10天的能耗數據的容量。

6)網關設備宜支持對計量裝置能耗數據的初步解析運算功能。

7) 數據網關應支持對數據采集系統故障的定位和診斷,并支持向數據中心上報故障信息。

8) 數據網關設備應支持斷點續傳功能。

網關設備基本配置技術參數參見附錄2

8、數據中轉

數據中轉由連接數據網關與數據服務器之間的的軟件實現,可安裝在接入系統網絡的PC內,為系統提供分散設置于各建筑中的復數的數據網關與數據中心的數據服務器之間的數據中轉及服務功能。

1) 數據中轉站將設置通信服務器(PC),具備中間數據庫用于存儲緩存數據。

2) 數據中轉站的主要任務是采集和緩存所監測建筑的數據,按設定的時間間隔上傳數據。

3) 數據中轉站采用統一開發的能耗監測系統完成中轉站的主要功能,包括數據采集包接收、對數據網關命令下達、數據上報、數據同步等。

4) 數據采集頻率可根據具體需要靈活設置,能耗數據采集頻率在20分鐘/次到3小時/次之間。相關環境參數采集在1秒鐘/次到10分鐘/次之間。

5)數據的運算

按列入監管范圍的建筑設施設的數量、數據采集點的數量、采樣間隔進行*大能耗量的運算。

6)數據緩存量

數據中轉站應能緩存不少于30天的能耗數據。

7)數據中轉站故障停機率

數據中轉站承擔著數據采集和轉發的重要功能,數據中轉站的平均故障率應盡可能低。

8)數據轉發時間間隔

數據中轉站將盡可能實時或按可設置的時間間隔將能耗數據轉發至數據中心。該時間間隔可根據實際需求靈活設置。

9、數據傳輸

校園節能監管系統的數據傳輸應基于校園網絡系統,實現網絡資源共享。

9.1、計量裝置和數據網關的連接和數據傳輸

1)計量裝置和數據網關之間應采用符合各相關行業智能儀表標準的有線或無線的物理接口和協議。

2)計量裝置和數據網關之間采用主-從結構的半雙工通信方式。從機在主機的請求命令下應答,數據網關是通信主機,計量裝置是通信從機。

3) 數據網關應支持根據數據中心命令啟動數據采集和根據預設周期或時刻啟動數據采集兩種命令數據收集模式。

4) 計量裝置和數據網關之間應采用符合各相關行業標準的通信協議。對于電能表,參照行業標準DL/T 645-1997《多功能電表通信規約》執行。對于水表、燃氣表和熱(冷)量表,參照行業標準CJ/T 188-2004《用戶計量儀表數據傳輸技術條件》執行。

5) 對于無行業通信標準的計量裝置,可使用數據網關支持的其它協議。

6)計量與網關功能合為一體的設備性能須滿足本導則關于數據傳輸性能和通信協議的規定。

9.2、數據網關與網絡的連接

數據網關應使用基于TCP/IP協議的校園網絡,傳輸采用TCP協議??刹捎糜芯€網絡端口或者經由無線通訊模塊方式接入校園網絡,并實現與數據中轉站、校園數據中心的數據通信。

1)校園數據中心啟動TCP監聽并一直運行,數據網關根據對網關的命令設置發起對數據中轉站的連接,TCP建立后保持常連接狀態不主動斷開,數據網關定時向數據中轉站發送數據包并監測連接的狀態,一旦連接斷開則重新建立連接。

2)TCP連接建立后,數據中心應對數據網關進行身份認證,具體認證過程見附錄3。

3)數據網關和數據中心中間傳輸的數據和命令應進行加密,具體加密方法見附錄4。

4)數據中心在對數據網關進行身份驗證后,應對數據網關進行授時,并校驗數據采集模式,對主動定時采集模式應校驗采集周期。當數據中心和數據網關中的模式或周期配置不匹配時,數據中心可對數據網關的配置進行更改。

5)在數據網關和數據中心的TCP連接建立以后,雙方都可啟動數據傳輸,既可以由數據中心啟動輪詢收集數據,也可以由數據網關主動上報數據給數據中心。在主動定時發送模式下,當網絡發生故障時,數據網關應存儲未能正常實時上報的數據,待網絡連接恢復正常后進行斷點續傳。

6)當因計量裝置或數據網關故障未能正確采集能耗數據時,數據網關應向數據中心發送故障信息。

7)本節規定內容對應流程圖參見附錄5。

9.3、數據中轉站

在系統規模較大時,可在數據網關、校園數據中心之間設置數據中轉站。在規模較小時,數據中轉站層次可以省略,即由數據網關直接與數據中心通信。

9.4、數據傳輸技術要求

主要指計量表具與數據網關之間、數據網關與數據中轉站及數據服務器之間的數據傳輸。數據傳輸需遵守如下技術要求。

1) 計量表具與數據網關之間采用前述符合通訊協議標準的物理連接。

2)數據網關應能根據指定的遠傳數據包格式要求及設置的傳輸方式,將采集處理后的能耗數據以及時間、網關標識等附加信息打包向數據中轉站傳輸。

3) 在遠傳前數據網關應對數據包中的數據部分進行加密處理。

4) 為有備于因傳輸網絡故障等原因未能將數據實時遠傳,數據網關應具備利用存儲的數據進行斷點續傳的功能。

5) 數據網關應支持向多個數據中心(服務器)發送數據的供能。

6)應用層數據包格式

(1)身份驗證:

請求數據包:包含建筑ID、網關ID。

隨機序列數據包:包含一定長隨機序列。

MD5值數據包:包含驗證MD5值。

認證結果數據包:包含認證結果。

(2)系統受時:

請求數據包:包含建筑ID、網關ID。

響應數據包:包含系統時間。

(3)配置驗證:

請求數據包:包含建筑ID、網關ID、當前采集模式(周期)

響應數據包:包含設定采集模式(周期)

(4)數據遠傳包

包含建筑ID、網關ID、網關數據包ID、能耗數據分類/分項編碼、采集時間、能耗數據

(5) 控制命令

采集命令:包含建筑ID、采集器ID、能耗數據分項/分類編碼

設備狀態查詢命令:包含建筑ID、網關ID

(6) 心跳數據包

包含建筑ID、網關ID、數據包發送時間

(7) 設備狀態上報數據包

包括建筑ID、網關ID、監測時間、計量裝置編號、計量裝置故障編碼、數據采集器、故障編碼

10、管理平臺

校園節能監管平臺由一套包含操作系統、數據庫系統軟件、具備數據收集、統計、分析及管理的應用軟件組成,應具備以下基本功能。

10.1、管理軟件基本功能

1)具備與數據中繼站或網關之間的數據傳輸接口軟件功能(例如使用Socket通信協議)接受來自數據網關的數據包并解析存入數據庫。

2)具備數據統計分析處理功能??勺x取解析服務存儲到數據庫里的結構化數據,同時檢查數據的有效性,通過統計運算得出建筑能耗及分項能耗的年月日報表記錄。

3)具備數據的顯示、打印及存盤等功能??勺杂蛇x取表示的圖形(棒圖、線圖、堆積圖,餅圖等);可提供報表、圖形文件導出、導入功能。

4)具備友好的人機界面。

10.2、軟件結構

1)軟件采用B/S構架。

2)具備可擴展性。

10.3、數據庫

1)根據校園規模合理規劃設計數據庫(SQL或Oracle)。

2)數據庫應具備二次計算功能:保證數據網關設備出現故障到恢復時間段內的能耗數據嚴格按照歷史數據比例計算分時均攤值,保證能耗實時數據的連續性和完整性。

3) 數據庫建設應考慮備份容量和功能。

10.4、軟件安全

1) 應用軟件具備訪問權限控制功能:用戶登錄訪問控制、權限控制、目錄級安全控制、文件屬性安全控制。

2) 系統軟件(包括操作系統、數據庫系統)和應用軟件應定期進行完全備份,系統軟件的配置修改和應用軟件的改動都要及時備份,并做好相應的記錄文檔。

3) 應及時了解系統軟件和應用軟件廠家公布的軟件漏洞,并立即進行更新修正。

4) 應用軟件的開發要有完整的技術文檔,源代碼要有詳盡的注釋。

11、數據中心

數據中心是對校園監管平臺實施運行管理的機構,應根據校園規模合理設置數據中轉站、確保數據服務器安全可靠的安置場所、設置顯示、打印、網絡、電話、傳真設備,設置專人運行及維護管理機制。

11.、建設原則

1)服務器應為市場和國內外面向服務、互聯互通架構體系的主流產品。服務器應在滿足功能和性能要求的前提下,價格適中、易用、易維護、維護費用低。服務器構建應以松耦合為主。如果已有服務器系統滿足要求,則建議使用原系統。

2)操作系統應為國內外主流操作系統。具備高可靠性、易學易用性、易管理性、易維護性、和易互聯互通性。能夠和硬件服務器完美結合,充分發揮服務器的處理能力。應該充分支持國際或者國內主流關系型數據庫系統。如果已有操作系統滿足要求,則建議使用原系統。

3)數據中轉站數據庫應為國際或者國內主流關系型數據庫,支持ANSI/ISO SQL-92標準。應具備數據分析和報表功能,如OLAP、KPI,以及備份和調試。應具備點對點遠距離數據自動上下傳功能。如果已有的數據庫系統滿足要求,則建議使用原系統。

11.2、信息安全

數據中轉站必須遵循國家已經頒布的標準規范或條例,建立信息安全技術框架,通過系統的技術防護措施和非技術防護措施(網絡各成員必須承擔的安全義務和責任)來實現信息安全。

1)基礎設施安全

數據中轉站應具備性能較為完善的網絡信息安全設施,包括:網絡防火墻、入侵檢測、病毒防范、用戶識別等信息安全軟硬件系統,并設專人進行日常管理監控與更新;

2)所有服務器均應放置在具有防火墻保護的獨立網段(中立區),以確保服務器安全;

3)關鍵設備應有冗余后備系統;

4)信息基礎設備應安置在專用的機房,具有良好的電磁兼容工作環境,電源要有良好的接地,并具有防塵、防磁、防靜電保護,抑制和防止電磁泄漏。

12、工程安裝

12.1、線路設計及圖紙管理

1) 分項計量改造不應改動供電部門計量表的二次接線,不應與計費電能表串接。

2) 應充分利用現有配電設施和低壓配電監測系統,結合現場實際合理規劃設計分項計量系統所需要的計量表具和電量信息傳輸系統。

3) 設計圖紙應齊全,應能指導施工人員正確施工,至少應包括以下內容:

①設計說明:計量系統設計的原則、范圍、原計量狀況、改造后計量系統狀況、表具和設備選用說明。

②配電設備和計量系統設備布置圖。

③低壓配電系統表計安裝位置一次線示意圖。圖中應含有出線開關額定容量、互感器變比、供電回路名稱、表計位置及編號等內容。

④表箱內表計的安裝布置、電量信號傳輸接線圖。

⑤表計接線原理圖、低壓柜端子布置圖。

⑥電纜清冊:包括供給表計的電壓、電流回路線纜以及信號傳輸線纜。

⑦設備材料表:計量系統所需的表計、表箱、CT、信號傳輸設備及所有安裝所需材料。

⑧數據采集器接線圖:提供工程完工竣工圖紙。

12.2、分項計量回路設置原則

應設施分項計量的線路如下:

1)變壓器低壓側出線回路

2)單獨計量的外供電回路

3)特殊區供電回路

4)制冷機組主供電回路

5)單獨供電的冷熱源系統附泵回路

6)集中供電的分體空調回路

7)照明插座主回路

8)電梯回路

9)其他需要單獨計量的用電回路

12.3、電能表的設置標準

若變壓器數量為2臺,則均設置多功能電能表。若變壓器數量>2臺,則選擇負載率*高的以照明為主的變壓器和以空調為主的變壓器各1臺,安裝2塊諧波多功能表,其余變壓器安裝三相電度表。

12.4、數據網關

設置數量應滿足分項計量系統數據采集和傳輸的要求。

12.5、安裝要求

12.5.1 計量裝置接線規定

1)采用電流互感器接入的低壓三相四線電能表,其電壓引入線應單獨接自該支路開關下口的母線上,并另行引出,禁止在母線和電纜連接螺絲處引出。

2)電壓、電流回路U、V、W各相導線應分別采用黃、綠、紅色單股絕緣銅質線,中性線應采用黑色單股絕緣銅質線,并在導線上加裝與圖紙相符的端子編號,導線排列順序應按正相序自左向右或自上向下排列。

3)電壓、電流互感器從輸出端直接接至接線盒或接線端子,中間不宜有任何輔助接點。

4)電流互感器二次回路導線截面按式(1)進行選擇,不宜小于2.5mm2。

A≥0.9L/(S2N-25Zm)(mm2)

L——二次回路導線單根長度,m

S2N——電流互感器二次額定負荷,VA

Zm——計算相二次接入電能表電流線圈總阻抗,Ω

12.5.2 互感器

1)同一組的電流互感器應采用制造廠、型號、額定電流變比、準確度等級、二次容量均相同的互感器。

2)電流互感器進線端極性符合應一致。

3)電流互感器二次回路應安裝接線端子,變壓器低壓出線回路宜安裝接線盒。

12.5.3 電能表

1)在原配電柜(箱)中加裝時,電能表下端應加有回路名稱的標簽,二只三相電能表相距的*小距離應大于80mm,單相電能表相距的*小距離應為30mm,電能表與屏邊*小距離應大于40mm。

2)單獨配置的表箱在室內安裝時宜安裝在0.8m~1.8m的高度(安全距離內可清楚觀察電量參數)

3)電能表安裝必須垂直牢固,表中心線向各方向的傾斜不大于1°。

12.5.4數據網關

數據網關施工安裝應《自動化儀表工程施工及驗收規范》GB50093中的規定。

12.5.5 校驗和比對

1)電能表安裝后應使用在檢定有效期內的三相功率表,對各電能表所在支路進行測量校核,校核時間≥1小時,兩者誤差應在5%內。

2)應比對所有變壓器高壓側電能表計量之和與低壓側電能表計量之和,其值應在變壓器合理損耗范圍之內。比對時間≥1小時。

3)應比對變壓器低壓側電能表數值與其引出支路上所有電能表計量之和,其值應合理。比對時間≥1小時。

12.5.6 其它

1)施工中必須執行國家和電力部門制定的有關安全施工規范,確保人身安全和設備安全。

2)施工人員應具有電力部門頒發的入網施工準入證件,根據作業指導書對其進行培訓,并應將培訓記錄作為安全施工要求報監理和業主備案。

3)應由具有乙級及以上設計資質的設計單位負責設計。

13、驗收調試

13.1、一般規定

1) 施工驗收應由住房和城鄉建設部有關主管部門指定的檢測機構完成對本項目的檢測,并出具檢測報告,檢測內容除包含一般常規項目檢測外,還應包含校驗和比對,合格后放可進行工程項目驗收。

2) 工程項目驗收由項目建設行政主管部門負責組織并與設計單位、監理單位、施工單位聯合實施。

3) 施工工藝質量應符合本導則及《建筑電氣施工質量驗收規范》 GB 50303-2002的要求

13.2、功能性檢查

1) 電能表上傳數據正常。

2) 數據采集器接收和數據打包后發送正常

3) 數據分類及格式符合要求。

13.3、軟件安全

1) 系統和應用軟件要有訪問控制功能:用戶登錄訪問控制、權限控制、目錄級安全控制、文件屬性安全控制。

2) 系統軟件(包括操作系統、數據庫系統)和應用軟件應定期進行完全備份,系統軟件的配置修改和應用軟件的改動都要及時備份,并做好相應的記錄文檔。

3) 及時了解系統軟件和應用軟件廠家公布的軟件漏洞,并立即進行更新修正。

4) 應用軟件的開發要有完整的技術文檔。

13.4、數據安全

1) 所有匯集的建筑資料和能耗數據資料(包括原始資料和生成資料)要按照有關管理規定分類存檔。

2) 所有入庫的數據資料都要按照預定備份策略進行備份。

3) 對外共享或者對外提供的數據資料要依據國家有關法律法規,嚴格按照“用戶級別及權限” 的規定來授權用戶對資料的訪問,防止越權訪問。

4) 應具備訪問數據的用戶識別系統。

13.5、軟、硬件的性能要求

服務器主要包括:命令接收/發送服務器、數據接收/發送服務器、數據庫服務器、防火墻、防病毒、文件存儲/數據備份服務器。

13.6、商業軟件驗收

主要包括操作系統軟件、數據庫軟件、防火墻軟件、防病毒軟件等。應具備本導則規定的商業軟件配置,同時,針對數據庫軟件,應達到導則規定的功能和性能要求。

13.7、能耗監測系統軟件的驗收

保證能耗監測系統軟件的正確部署和安裝,針對軟件的初始化環境進行檢測。確認軟件售后維護及升級體制。

13.8、數據中心管理制度驗收

數據中心應具備相應的責任管理制度,如信息安全管理責任制度、能耗監測系統維護和監管制度、網絡和設備管理制度。

13.9、驗收調試技術導則

13.9.1 驗收階段劃分

系統驗收根據工程進度分為計量工程驗收、數據中心(數據中轉站)驗收和能耗監測系統總驗收三部分。

13.9.2 驗收責任主體

各省市建設行政主管部門是驗收責任主體。

13.9.3 計量工程驗收

1)完成建筑計量裝置安裝

2)計量裝置在真實條件下運行滿3個月以上。對于有明顯用能周期變化的計量裝置,可以在建成一年后驗收,著重驗收計量裝置安裝的合理性和能耗數據采集與分類、分項計算的準確性。

3)文檔資料齊全

13.9.4 數據中心(數據中轉站)驗收

1)完成數據中心機房建設,服務器和存儲設備安裝。

2)能夠正常接收建筑能耗計量數據和進行統計計算。

3)能夠上傳數據。

4)文檔資料齊全。

附錄1:參考相關國家標準、規范

1、多功能電能表通信規約》DL/T 645-1997

2、《多功能電能表》DL/T614-1997

3、《電能計量裝置技術管理規程》DL/T 448-2000

4、《電測量及電能計量裝置設計技術規程》DL/T 5137-2001

5、《電能計量裝置安裝接線規則》DL/T 825-2002

6、《戶用計量儀表數據傳輸技術條件》CJ/T 188-2004

7、《自動化儀表工程施工及驗收規范》GB50093-2002

8、《低壓配電設計規范》GB50054-95

9、《民用建筑電氣設計規范》

10、《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范》GB 50168-2006

11、《建筑電氣施工質量驗收規范》 GB 50303-2002)

12、《高等學校節約型校園建設與管理技術導則》(試行)建科[2008]89號

13、《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能源審計導則》

14、《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則》

15、《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據傳輸技術導則》

16、《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統樓宇分項計量設計安裝技術導則》

17、《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統數據中心建設與維護技術導則》

18、《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設、驗收與運行管理規范》

附錄2:數據網關性能指標(參考例)

參數 指標要求

接口 單一型或復合型:具備RS-485/MODBUS/RS-232端口

采集通信速率 *大速率不小于9600bps

采集通信協議 支持DL/T645-1997、CJ/T188-2004,每個接口獨立可配置

可支持計量設備數量 可支持32臺以上的連接

采集周期 根據數據中心命令或主動定時采集,電耗、水耗量采集周期為20分鐘到3小時可配置,用能設備系統的運行及環境參數的監測采樣周期為1秒到10分鐘可配置。

數據處理方式 解析協議,接收數據的加、減、乘運算、添加附加信息

存儲容量 內存不少于32MB

存儲內容 能耗數據、系統及環境數據,數據類別、采集時間

遠傳接口 至少1個有線或無線接口

遠傳周期 通常在采樣結束后啟動實時遠傳??稍O置按一定周期的傳輸方式,亦可由數據中心發送命令強制啟動傳輸。

支持數據服務器數量 至少2個

配置/維護接口 至少具有本地接口和Web配置/維護功能

網絡功能 接收命令、上報故障、數據加密、斷點續傳、DNS解析

功率 小于10W

質量認證 RoHs無鉛認證,CE,FCC class A,CCC

看門狗 需內置Watch Dog功能(防止通訊網關死機,可自動重啟)

工作溫度 滿足-10~55℃工作范圍(考慮到北方高校推廣有零下工作溫度的可能性)

電源輸入 需滿足24VDC直流供電(變壓器外置,可以減小控制器尺寸和降低功耗)

附錄3:數據采集器身份認證過程

1、認證過程

數據中心使用MD5算法進行數據采集器身份認證,具體過程如下:

(1)TCP連接建立成功后,數據采集器向數據中心發送身份認證請求;

(2)數據中心向數據采集器發送一個隨機序列;

(3)數據采集器將接收到的隨機序列和本地存儲的認證密鑰組合成一連接串,計算連接串的MD5值并發送給數據中心;

(4)數據中心將接收到的MD5值和本地計算結果相比較,如果一致則認證成功,否則認證失敗。

認證密鑰存儲在數據中心和數據采集器的本地文件系統中,數據中心可以通過網絡對數據采集器的認證密鑰進行更新。

2、密鑰更新

(1)數據中心向數據采集器發送認證密鑰更新指令,指令用加密密鑰進行加密,指令中包含密鑰更新種子字符串和該字符串的MD5值;

(2)數據采集器接收到更新指令后利用加密密鑰進行解密,并利用原認證密鑰對更新種子進行驗證;

(3)驗證通過后,利用更新種子和本地存儲的更新密鑰組成連接串,計算連接串的MD5值作為新的認證密鑰。

數據采集器的認證密鑰在出廠設置時應保持一致,系統建立后通過網絡對認證密鑰進行更新。更新密鑰存儲在數據采集器和數據中心的本地文件系統中。

附錄4:數據加密方法

1、數據加密

使用AES加密算法。加密密鑰存儲在數據中心和數據采集器的本地文件系統中,數據中心可以通過網絡對數據采集器的加密密鑰進行更新。

2、密鑰更新

(1)數據中心向數據采集器發送加密密鑰更新指令,指令用原加密密鑰進行加密,指令中包含密鑰更新種子字符串和該字符串的MD5值;

(2)數據采集器接收到更新指令后利用加密密鑰進行解密,并利用認證密鑰對更新種子進行驗證;

(3)驗證通過后,利用更新種子和本地存儲的更新密鑰組成連接串,計算連接串的MD5值作為新的加密密鑰。

數據采集器的加密密鑰在出廠設置時應保持一致,系統建立后通過網絡對認證密鑰進行更新。更新密鑰存儲在數據采集器和數據中心的本地文件系統中。

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