1 方案概述
1.1系统设计依据及标准
能源已成为人类社会不可或缺的基本要素,寻找提高能源利用效率的解决之道成为小到社会家庭,大到企业与政府等全社会的共同责任。各类水、电、气设备与分类能耗是工业设施、社会基础设施与各类建筑建设投资和日常运营成本的主要构成部分之一，合理布局能源设施配置和管控功能可以显著提高设施与能源利用效率并降低成本。
建筑能耗监测系统是在住房和城乡建设部制定的《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统》技术规范的出台后完成设计和开发的。因此，设计依据充分、技术标准正确，并且为节能减排提供了预留接口。
本系统设计依据的技术规范包括：
（1）住房和城乡建设部技术要求
《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采集技术导则》
《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》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据中心建设与维护技术导则》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范》
《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统软件开发指导说明书》
(2)国家及行业相关标准
DGJ08-2068-2012 公共建筑用能监测系统工程技术规范
GB/T 2260 中华人民共和国行政区划代码
DL/T 645-1997 多功能电表通信规约
DL/T 645-2007 多功能电表通信规约
CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件
GB/T 19582-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范
GB 9254-1998 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法
GB/T 17168-1998 信息技术设备抗扰度限值和测量方法
GB/T 17626-1998 电磁兼容试验和测量技术
用户提供的建筑物图纸及相关资料。
1.2系统配置方案
建筑能耗监测系统由软、硬件两部分组成。建筑能耗监测系统硬件主要是由用户表计（电表、水表、气表、冷热流量表等）、能耗数据采集器、网络交换机、路由器、防火墙、能耗数据管理机、数据中心服务器、能耗数据采集工作站以及其他一些网络设备所构成。建筑能耗监测系统软件是由一套通过TCP/IP通信、运行于Intranet/Internet网络、采用数据库的集参数设置、数据采集、实时监测、数据分析、数据报表、数据上报等模块所组成。
2 系统硬件
2.1 三相导轨式多功能电能表
由测量单元和数据处理单元等组成，除具有普通电能表的功能外，还具有分时、测量最大需量和谐波总量等其他电能参数的计量监测功能。
具有数据远传功能，至少应具有RS-485标准串行电气接口，采用MODBUS标准开放协议中的有关规定。
实时基本电力计量，能够测量电压、电流、功率、频率等基本电参量数值。可进行正、反向有功电能，输入、输出无功电能的计量，同时可测量A、B、C三相电压，三相电流，各相和总有功功率、无功功率、功率因素及电网频率，并具有最大需量记录功能；有功电能、无功及正、反向总、尖、峰、平、谷分别累计、存储。
接线：电压 3×220V/380V (三相三线、三相四线)
电流 1.5（6）A、5（20）A、10（40）A、20（80）A
工作电压：正常工作电压 0.9~1.1Un 极限工作电压 0.7~1.2Un
参与频率：50Hz或60Hz
功耗：电压线路 ≤5VA/相 电流线路 ≤45VA/相
电能脉冲输出：脉冲宽度 80ms+-20ms;光耦隔离，集电极开路输出
通讯：RS485通讯接口，物理层隔离，符合国际标准的MODBUS-RTU协议
温度范围：正常工作温度 -10℃~+45℃，极限工作温度 -20℃~+55℃，储存温度 -40℃~+70℃
相对湿度：≤95%（无凝露）
2.2水表
水表是测量水流量的仪表，大多是水的累计流量测量。一般分为容积式水表和速度式水表两类。前者的准确度较后者为高，但易被堵塞。水表通常安装在用户水管上，当用户放水时，表上可显示通过的水量。按介质的温度可将水表分为冷水水表和热水水表，水温30℃是其分界线。冷水水表介质下限温度为0℃、上限温度为30℃的水表。热水水表介质下限温度为30℃、上限为90℃或130℃或180℃的水表。当不指明时，一般水表均指冷水水表。对于建筑能耗监测系统来说，一般需采用智能远传方式获取水量。
智能远传水表可用电子直读式，该款具有高清晰液晶显示，直接读取和通信发送。该水表的特点包括：高灵敏度，始动流量小，计量精度高，具备误差自动修正功能；通讯方式：可通过MODBUS-RTU通讯接口进行通信，管理者可对水表各参数进行设置或修改，也可抄回表内的信息以便供管理部门进行统计、监测；断电后数据可保存10年以上；扩展功能：可根据需要扩展远程控制阀门开关功能；耐高温：可在120℃下长期工作，水解稳定；抗腐蚀：抗酸碱腐蚀性强不易被腐蚀，阻燃性能好，环保：水资源免遭二次污染。
智能远传水表要采用MODBUS-RTU通讯总线技术，提供MODBUS-RTU通讯协议。
2.3燃气表
随着生活水平的提高和环保意识的加强，人们日常所用的燃料已经从木柴、煤等资源浪费严重、污染严重的常规能源转变为使用天然气和煤气了。用气量的计量就必须采用燃气表，燃气表具有自动累计功能，使得那些使用天然气或管道煤气的地方，可以方便地知道用了多少气，燃气计量的单位是立方米。
能耗监测系统采集的就是燃气表的计量累加值，能耗监测采集系统一般采用的燃气表为智能远传直读式。
智能远传燃气表要求符合行业标准《CJ-T188-2004户用计量仪表数据传输技术条件》。
智能远传燃气表要采用MODBUS-RTU通讯总线技术，提供MODBUS-RTU通讯协议。
2.4冷热量表
热量表是用来测量和显示用户的暖气供热量。智能远传热量表通常是由流量传感器、微处理器和配对温度传感器组成。微处理器通过流量传感器得到流量信号，从测温电路得到出口和入口水温信号，根据标准热量计算公式计算出载热液体释放的热量。该表也可以作为计量中央空调等供冷量的仪表使用。
智能远传热量表采用要采用MODBUS-RTU通讯总线技术，提供MODBUS-RTU通讯协议。
2.5 网络交换机、路由器
（1）交换机是Intranet（企业内部网或局域网）的核心组网设备。目前，绝大多数用户采用的是以太网组网技术，以太网交换机能为用户提供独占的、点对点的连接，有效的降低了网络延迟，提高了抗干扰能力，减少了冲突，进而大大提高了网络的带宽和传输率。
交换机是网络中的关键设备，它的运行状况直接影响到整个网络性能，网络规划设计人员在选择时要慎重考虑。交换机的可选厂家、品牌及种类很多，选择时应本着安全、可靠的原则，选取具有较高性能价格比的产品。
备注：
目前，大多数单位已经建设好自己的企业网络，所以这部分内容可直接使用用户的设备。
（2）路由器是实现局域网和广域网互连的主要设备，它的作用是在源节点和目的节点之间为数据交换选择路由。路由器的主要功能包括：网络互连、数据处理、网络管理等。另外，由于路由器只接受源节点和另一个路由器的数据，因此，可以将其用作各网络之间的隔离设备。
按网络规模的大小可将路由器分为高档路由器、中档路由器、低档路由器；按所的协议可将路由器分为单协议路由器和多协议路由器，一般来说，路由器的网络协议越多，适用范围就越广。
路由器的性能主要由数据吞吐量、转发速度、时延、路由协议、网络协议、局域网接口和广域网接口、网络管理功能、安全特性以及数据压缩能力等参数所决定。生产路由器的厂商较多，产品系列复杂，网络规划人员在设计时应参照上述参数有目的的选择。
注：
目前，大多数单位已经建设好自己的企业网络。当该企业网已与Internet建立连接时，可直接使用用户的设备；若该企业网未与Internet建立连接则需配置该设备。
2.6.能耗检测工作站
该计算机专门用于能耗监测系统前台软件的运行，包括：参数配置、数据采集、数据监测、数据分析、报表管理、查询检索、数据备份以及能耗监测数据的上报等各种操作功能。因此，能耗监测工作站最好是专人专机，以保证能耗监测系统的正常运行。
2.7能耗数据采集器
可实现现场数据采集，数据之间都是协议转换，并非是协议透传，数据更稳定；上网方式多样，可使用与不同的场景，以太网，满足客户远程数据传输的需求。
可采集Modbus（GB/T19582-2008）标准接口传输技术的任何一种表计的所有数据参数，包括：
1.电表 2. 水表 3. 冷热流量表 4. 燃气表
采集数据上传采用标准以太网接口，完全按照住房和城乡建设部《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统》标准规范设计、生产。4路 RS23/485 接口, 可直接用于采集智能表数据。数据每通道独立光电隔离，最多可采集32块智能表。
参数
性能指标
采集接口
4-12个RS-485接口
系统
嵌入式系统
采集通信速率
推荐9600Bps
采集通信协议
GB/T 19582-2008（Modbus）
计量设备数量
每个RS-485接口可32台表计
远传接口
1个高性能100M/1000M以太网接口,AUTO MDI/MDIX
远传周期
根据采集周期实时远传
配置/维护接口
Ethernet接口（远程）
网络功能
接收命令、上报故障、数据加密、断点续传
供电
DC 12~24V,<8W
2.8.能耗数据管理机
能耗数据管理机是用于管理能耗采集器，联网查询采集器数据，进行分类汇总，本地存储后，上传至能耗检测平台。
能耗数据管理机采用高性能 ARM926EJ 内核，主频 240MHz；32MByte 高性能内存，板载 128MByte SLC Nand Flash，嵌入式LINUX 2.628 操作系统。
处理器：高性能 ARM926EJ 内核，主频 240MHz；32MByte 高性能内存；板载 128MByte SLC Nand Flash；LINUX 2.6.28 操作系统
接 口：2 路 RS232/485 接口,1 路 100M/10M 自适应网卡；
电 源：9-30V DC ≤5W ；
软件协议：ETHERNET、IP、TCP、UDP、HTTP、ARP、ICMP、DHCP、DNS、 Modbus TCP协议；
接口参数：波特率: 1200~460800bps；验位：None, 奇校验, 偶校验, Mark, Space；
数据位：5～9位；
流控：TS/CTS，DTR/DCR, NONE。
3系统软件
能耗检测管理平台可以实现对水、电、燃气、冷源、热源等数据进行采集计量、计费、保存和归类，并有高峰与低谷用电记录，从而为能源管理提供了必要条件。同时对电能按照明插座用电、动力用电、空调用电、特殊用 电进行分项计量，为企、事业单位电能节能审计提供依据。经过分析计算， 能源数据可以各种形式（表格、饼图、柱状图、折线图等）加以直观的展示。
1）系统运行环境
操作系统：Windows Win7, Win10, Windows Server2008, Windows Server2012
数据库：MYSQL数据库，SQL SERVER 2008/2013数据库,组件 .Net FrameWork 3.5 SP1 Oracle
2）软件功能结构
（1）包括用户组维护、用户维护、授权管理、权限验证等。用户可以通过该子系统分配账号登录系统，查看建筑的实时原始能耗数据、分类分项能耗数据和同类型建筑的平均能耗数据等信息，并提供数据的导出功能。
（2）通过对设备数据实行集中监测，使能源管理与能源使用过程有机结合起来，提升能源管理的整体水平。
（3）凭借强大的能效分析功能和高度可视化直观界面，让能源管理专家能 够快速分析能耗特征，找出高耗能原因并制定节能方案。
（4）可实现用户的能耗数据的统一汇总和管理。
（5）历史存储：各类参数可作为历叱记彔存储在数据库中，数据库可选择MYSQL数据库，SQL SERVER 2008/2013数据库，Sqlite数据库等，数据以供后期查询、分析、统计。存储的时间及参数可根据用户需要设置。
（6）年、月、周、日报表，包括各类日常工作的数据报表，以及对应不同度量值不同展示维度的数据图表。
（7）网络功能：标准的 C/S架构，可以实现本地多客户端远程访问。
（8）具备柔性的操作后台，后期维护和扩展。
（9）OPC 接口：标准的 OPC 数据接口，可以和第三方管理软系统实时监测供电回路的电压、电流、功率、频率、功率因数以及用电量等参数
（10）严格按照《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统软件开发指导说明书》的要求。
