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上海市城市建设设计研究总院、大连理工大学、上海宝信软件股份有限公司等
陈洪、张吉礼、邢涛等。 2100433B
备案号:56752-2017
备案公告: 2017年第1号(总第205号)
无线传感器是有接收器和。接收器上可以接多个传感器的。输送都是两三百米、频率是2.4GHz。如果需要传输更远的距离的话就需要跳频了。这样整个形式就是无线传感器的网络了。
这个....好难说哦,既然天线增益是有的,那么就存在了信号不规则的问题,那么有效通信距离要怎么规定,丢包率低于什么的时候才叫做有效通信半径....接收功率和你所说的通信距离肯定是有关系的。存在着一个功...
就算这层的层高,不是跟着电梯走的
无线传感器网络组网设计
无线传感器网络是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络。本文分析了Zig Bee无线传感器网络的结构,并研究了采用Zig Bee技术如何建立无线传感器网络,及实现终端节点和协调节点的通信。
构筑全球无线传感器网络
如果说互联网构成了逻辑上的信息世界,改变了人与人之间的沟通交流方式,那么,无线传感器网络则是将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起,改变人类与自然界的交互方式。如今,无线传感器网络如同其他高新技术一样,在经历了十几年的发展之后,正逐步走出象牙塔,迈向更广阔的应用领域。
建筑能耗监测系统实现对能耗使用的全参数、全过程的管理和控制功能,是能耗监测、温度集中控制和节能运行管理的综合解决方案。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、空调温度集中控制和节能运行管理的整体解决方案,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。
国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统 --
《分项能耗数据传输技术导则》
《分项能耗数据采集技术导则》
《建设、验收与运行管理规范》
《楼宇分项计量设计安装技术导则》
《数据中心建设与维护技术导则》
《公共建筑室内温度控制管理办法》建科〔2008〕115号
《民用建筑节能条例》国务院令第530号
《公共机构节能条例》国务院令第531号
《国务院办公厅关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知》〔2007〕42号
《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》(国发〔2007〕15号)
建筑能耗监测系统 以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具,为大型公共建筑的实时数据采集、开关状态监测及远程管理与控制提供了基础平台,它可以和检测、控制设备构成任 意复杂的监控系统。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构,一般分为三层:站控管理层、网络通讯层和现场设备层。
1)站控管理层
站控管理层针对能耗监测系统的管理人员,是人机交互的直接窗口,也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备,如工业级计算机、打印机、UPS 电源等组成。监测系统软件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。
监控主机:用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口,进行系统管理、维护和分析工作。
打印机:系统召唤打印或自动打印图形、报表等。
模拟屏:系统通过通讯方式与智能模拟屏进行数据交换,形象显示整个系统运行状况。
UPS:保证计算机监测系统的正常供电,在整个系统发生供电问题时,保证站控管理层设备的正常运行。
2)网络通讯层
通讯层主要是由通讯管理机、以太网设备及总线网络组成。该层是数据信息交换的桥梁,负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时,转达上位机对现场设备的各种控制命令。
通讯管理机:是系统数据处理和智能通讯管理中心。它具备了数据采集与处理、通讯控制器、前置机等功能。
以太网设备:包括工业级以太网交换机。
通讯介质:系统主要采用屏蔽双绞线、光纤以及无线通讯等。
3)现场设备层
现场设备层是数据采集终端,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。测量仪表担负着最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。
1)实时采集智能电表、水表和气表数据,并传输到管理中心,管理中心对能耗数据进行统计、分析并上传到上级能耗监测中心;
2)实现了对室内温度的实时监测和网络化管理,为精确控制中央空调的开关机时间及温度提供可靠依据;
3)实时监测门窗状态,严禁开门、开窗的状态下使用空调或供暖设备;
4)有助于改善中央空调或北方供暖系统各区域温度的均衡性,提高运行效率,降低运行成本;
5)通过对建筑物能耗系统的全参数、全过程集中管理和控制,实现公共建筑的节能运行管理功能。
局域网:系统在建筑物内采用无线传感网方式组成局域网进行工作,所有采集到的监测数据均通过无线进行传输;
广域网:各个建筑物内的局域网通过internet连接到上级管理中心,实现大区域(集团)的统一管理,可远程监测和显示各个建筑物的用能信息。
1)系统采用无线自组网方式,不对房间、区域原有线路进行改动和额外布线,也不对现有耗能设备作任何改造,工程安装和维修简单方便;
2)系统采用模块化结构,构架简单,扩展功能强,可方便地满足用户未来需求;
3)系统功能完善:具有能耗监测、空调温度集中控制和节能运行管理的功能;
4)配置灵活:用户可以自由选择适合自己需求的功能和组件,若将来需求发生变化,可方便地进行功能及组件的扩充或修改。
节能系统与其它能耗监测系统比较
对比参数 | 传统有线网络 | 传统无线网络 | 无线传感网 |
传输特点 | 星形连接 | 星形连接 | 网状网、自路由、自恢复 |
建筑内通讯距离 | 以太网100m,485通讯1000m | 室内40m-70m,不支持多跳 | 每跳40m,最多100跳传输 |
建设周期 | 长 | 较长 | 短 |
可扩展性及 组网灵活性 | 差。需另行施工布线 | 一般。新增加监测点位时需要考虑无线通讯能力 | 好。增加点位只需增加相应的采集器或传感设备 |
监测点数量 | 单网内最大256点 | 单网内最大256点 | 单网内最大6万4千点 |
监测参数 | 能耗数据 | 能耗数据 | 能耗数据及用能全过程管理 |
系统投资成本 | 较高 | 高 | 低 |
系统通讯可靠性 | 高 | 一般 | 高 |
系统能耗 | 高 | 高 | 低 |
适应性 | 新建筑预布线、老建筑需改造 | 可室内小范围使用 | 所有建筑适合 |
一.引言
一方面,我国大型公共建筑能耗巨大,另一方面,我们也缺乏直接数据为决策的指定提供基础和参考。住房和城乡建设部建科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》实施,对于能耗监测系统作了具体规范。因此,必须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。
下面以上海安科瑞的大型公建能耗监测系统为例。
二.系统构成
能耗监测系统是指通过对国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量装置,采用远程传输等手段及时采集能耗数据,实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。其中,分类能耗是指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。
1数据采集系统
能耗数据采集方式包括人工采集方式和自动采集方式。通过自动采集方式采集的数据包括建筑分项能耗数据和分类能耗数据,由自动计量装置实时采集,通过自动传输方式实时传输至数据中心。
2数据传输技术
建筑物能耗监测系统的自动计量装置所采集的能耗数据,通过RS485接口,并采用TCP/IP通信协议自动并实时上传给数据中心,以保证数据得到有效的管理和支持高效率的查询服务,同时数据传输采取一定的编码规则,实现数据组织、存储及交换的一致性。
3数据中心
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系统结构
安科瑞Acrel-5000能耗监测系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具,为大型公共建筑的实时数据采集、开关状态监测及远程管理与控制提供了基础平台,它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构,如图1所示:站控管理层、网络通讯层和现场设备层。
图1系统结构图
1)站控管理层
站控管理层针对能耗监测系统的管理人员,是人机交互的直接窗口。
2)网络通讯层
通讯层主要是由通讯管理机、以太网设备及总线网络组成。
3)现场设备层
现场设备层是数据采集终端,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。
三.软件实现与系统功能
上位机软件为安科瑞Acrel-5000能耗监测系统组态软件,该软件是对现场能耗数据进行采集与监测的专用软件,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。Acrel-5000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。
四.应用案例
上海浦东某图书馆是一个高能耗大型公共建筑,总建筑面积60885平方米,消耗的能源主要为电、水,还有少量的燃气、柴油等,柴油发电机是作为应急电源之用。该项目能耗监测系统采用三层网络结构,各楼层对用电进行分类、分项计量,各楼层及总供水管道、燃气、柴油管道都安装有测量仪表,以实现对能耗的实时采集与监控。所有的智能测量仪表均通过现场总线进行组网,在监控室对现场各回路能耗状况实现集中监控与管理。
该项目中采用研祥工业计算机作为监控主机,并附带液晶显示器、打印机等设备,山特UPS电源在整个系统发生供电问题时,可在一定时间内保证站控管理层设备的正常运行。数据采集终端采用高可靠性、带有现场总线连接的智能测量仪表。对于图书馆供配电系统,低压进线回路和重要回路安装ACR系列多功能电力仪表,普通馈线回路及照明配电箱中安装ADL系列导轨式电能表。
ACR系列多功能电力仪表主要用于对电网供电质量的综合监控及电能管理,广泛应用于低压联络柜、出线柜、动力柜等场合。而ADL系列导轨式安装电能表除能采集基本电能参量外还具有体积小巧、安装方便等优点,极大的方便了用电自动化管理。
该能耗监测系统通过现场设备和通信系统提供的传输通道,完成对各用电回路、供水、燃气及柴油管道的数据采集,信息经分析、处理,以报表、图形等多种形式供值班员参考,使值班员能够便捷的掌握系统的运行及能耗状况,及时发现、纠正能源浪费现象,从而进行节能管理。
图4为系统给出的图书馆照明、空调及插座等用电量的饼图,很直观地显示出分项用电量的百分比。而图5是根据系统采集的所有分类能耗数据,由系统绘制出的分类能耗柱形图,可以形象的看出分类能源的使用情况。
图4图书馆年分项用电量饼图
图5图书馆分类能耗对比图