一、需求分析

　　住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建科發(fā)布[2008]114號文(2008-06-24)《關(guān)于印發(fā)國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則的通知》。通知要求在全國范圍內(nèi)建立大型公共建筑能耗監(jiān)測平臺，對全國重點城市、重點建筑能耗進(jìn)行實時監(jiān)測，并通過能耗統(tǒng)計、能源審計、能效公示、用能定額和超定額加價等制度，促使國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑提高節(jié)能運行管理水平，為政府政策的制定和決策提供參考。

　　二、項目分析(能)

　　1、能耗監(jiān)控系統(tǒng)組成

　　采集數(shù)據(jù)類型為：

　　分類能耗即根據(jù)國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類劃分進(jìn)行采集和整理的能耗數(shù)據(jù)，如：電、燃?xì)狻⑺取?/P>

　　分項能耗是指根據(jù)各類能源的主要用途劃分進(jìn)行采集和整理的能耗數(shù)據(jù)，例如，電量分項能耗應(yīng)當(dāng)包括：照明插座用電、空調(diào)用電、動力用電、特殊用電等。

　　2、無線傳輸設(shè)備

　　廈門四信低功耗IP MODEM (DTU)F2114采用標(biāo)準(zhǔn)的232/485通信接口，只要內(nèi)置一張GPRS數(shù)據(jù)卡就能和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信，通過232/485與現(xiàn)場采集終端連接后，將采集終端送上來的能耗數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)管理中心。F2114的通用性強，即插即用，體積小巧安裝使用簡單便捷，無需太多專業(yè)技能，而且針對不同的工程情況可選擇不同的網(wǎng)絡(luò)。

　　3、數(shù)據(jù)管理中心

　　數(shù)據(jù)中心也就是數(shù)據(jù)庫，接收并存儲其管理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測建筑的能耗數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行處理、分析、展示和發(fā)布。數(shù)據(jù)中心具備設(shè)置數(shù)據(jù)更新的時間間隔，訪問歷史數(shù)據(jù)，報警，打印報表，實時與歷史曲線，圖表的繪制，并預(yù)留相應(yīng)擴展功能。

　　4、系統(tǒng)總架構(gòu)

　　首先運用RS232/485將數(shù)據(jù)采集終端與F2114(DTU)連接起來，將SIM卡插進(jìn)F2114中，給F2114上電即可，此時F2114會自動連接到數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器一般通過固定IP、ADSL、APN的形式接入網(wǎng)絡(luò)。

　　無線傳輸設(shè)備F2114通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機，與中心建立TCP/IP連接后開啟透明數(shù)據(jù)通道。當(dāng)采集終端需要上報數(shù)據(jù)的時候?qū)?shù)據(jù)直接送往串口，此時F2114就會把收到的數(shù)據(jù)原封不動地發(fā)送到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器主機。當(dāng)數(shù)據(jù)中心下發(fā)的命令或數(shù)據(jù)通過通道傳輸?shù)紽2114后，F(xiàn)2114通過串口送到采集終端，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。

　　5、能耗監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)功能

　　利用專用上位機軟件對現(xiàn)場能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測，最大的特點是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來進(jìn)行系統(tǒng)集成，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測功能。實現(xiàn)的能耗監(jiān)測系統(tǒng)具有友好的人機交互界面，可實時和定時采集現(xiàn)場設(shè)備各參量及開關(guān)量狀態(tài)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)中心存儲。系統(tǒng)還提供了實時曲線和歷史趨勢曲線分析，符合用戶設(shè)計需要的報表、事件記錄和故障報警等功能。整個系統(tǒng)可以實現(xiàn)所有回路能耗的采集和統(tǒng)計，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動抄表、能耗監(jiān)測功能。

　　6、傳輸模塊與采集模塊連接

　　工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備一般都采用以太口或串口傳輸數(shù)據(jù)，無線通信模塊F2114同時支持232/485通信方式，因此可以直接和加油站采集終端進(jìn)行連接通信，如下圖：

　　三、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接入方式分析

　　1、專線接入

　　中心采用APN專線，所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡才能進(jìn)入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進(jìn)入。

　　用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，作為內(nèi)部用戶接入的遠(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器(或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認(rèn)證功能)。只有通過認(rèn)證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。

　　用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器(或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能)，為通過認(rèn)證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。移動終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。此種方案無論實時性，安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應(yīng)用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。

　　2、ADSL撥號連接(動態(tài)公網(wǎng)IP地址)

　　中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的。客戶先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開通動態(tài)域名，IP MODEM先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用。

　　3、通過固定公網(wǎng)IP連接

　　中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務(wù)的。此種方案先向INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業(yè)務(wù)，中心有公網(wǎng)固定IP的。IP MODEM直接向中心發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。

　　4、數(shù)據(jù)中心軟件平臺構(gòu)建

　　中心端軟件的構(gòu)建有多種方式，對于傳入數(shù)據(jù)的方式的不同，我們提供不同的軟件來幫助客戶快速地實現(xiàn)中心端的數(shù)據(jù)接收和現(xiàn)場設(shè)備的管理。

　　目前四信提供三種方式的中心接口：

　　首先是對于組態(tài)軟件，目前很多組態(tài)軟件廠家已經(jīng)集成了我們的驅(qū)動了，可以直接配置使用

　　對于后臺中心軟件只讀串口數(shù)據(jù)的情況，提供一個虛擬串口軟(TCP2COM)，利用虛擬串口軟件可以將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串口數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)利用無線公網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)且又對現(xiàn)有系統(tǒng)不做修改的完美結(jié)合。

　　在客戶想要開發(fā)自己的數(shù)據(jù)中心是，此時我公司會提供一個動態(tài)鏈接庫，利用動態(tài)鏈接庫客戶可以很輕松的與傳輸通道進(jìn)行對接，同時會提供一個的數(shù)據(jù)中心DEMO軟件，不僅開放源碼還全程協(xié)助客戶進(jìn)行自己數(shù)據(jù)中心軟件和功能的開發(fā)。客戶可能通過動態(tài)鏈接庫快速開發(fā)一個靈活的，穩(wěn)定的，功能齊全的終端管理和數(shù)據(jù)交互的中心軟件。

　　四、方案特點

　　1、利用四信無線低功耗IP MODEM可基本不用布線，且采用多點對一中心的組網(wǎng)方式，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的一中心統(tǒng)一管理。

　　2、四信IP MODEM采用高性能工業(yè)級處理器以及看門狗等安全機制設(shè)計，保證IP MODEM 萬一通信中斷也會自行檢測然后自動斷電重啟，保證IP MODEM 永遠(yuǎn)在線，通信鏈路永遠(yuǎn)正常。

　　3、由于采集點是直接連入中心，對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)不會造成任何的中斷和影響。

　　4、IP MODEM 采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)串口通信，即插即用，且高規(guī)格的模具設(shè)計，體積小巧方便維護(hù)。

　　5、四信IP MODEM完全采用國際標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP安全傳輸協(xié)議機制，保證數(shù)據(jù)的安全和及時，而且采用完全透明傳輸機制，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

　　6、多中心設(shè)計，可同時設(shè)置5個中心監(jiān)控采集現(xiàn)場，避免因某個中心網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或者關(guān)閉導(dǎo)致無法對加油站現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控而產(chǎn)生安全隱患。

　　7、F2103進(jìn)行人性化工程設(shè)計，可是工程人員無需到現(xiàn)場就可以遠(yuǎn)程直接對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的配置，達(dá)到時間和人力的合理利用。

　　8、高規(guī)格材料選配，可在 -25~+65oC、 相對濕度 95%(無凝結(jié))環(huán)境下正常工作。

　　五、總結(jié)

　　建筑所必須的電梯動力、照明、空調(diào)、消防、通風(fēng)、高低壓配電等用能信息的傳遞是建筑節(jié)能和工業(yè)節(jié)能的基礎(chǔ)，高效實現(xiàn)建筑節(jié)能信息化的關(guān)鍵問題之一是解決這些信息的傳輸問題。在建筑大樓中，特別是既有建筑，遇到的最大問題是需要綜合布線，工程量大、成本高昂、對大樓環(huán)境具有破壞性。因此對建筑大樓最佳的信息傳遞方式是通過無線方式，傳統(tǒng)的GSM、WLAN、SCADA等無線系統(tǒng)存在功耗高、設(shè)備和運行成本高、組網(wǎng)不靈活等局限，而無線傳感網(wǎng)技術(shù)正是解決這一難題的最佳解決方案。

　　該系統(tǒng)不僅符合國家有關(guān)公共建筑管理節(jié)能的政策和技術(shù)要求，更是融合了能耗監(jiān)測、集中控制和節(jié)能運行管理等整體解決方案,可對建筑能耗進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和分析，實現(xiàn)建筑的精細(xì)化管理與控制，帶給用戶新的價值體驗，達(dá)到節(jié)能減排的效果。