DB15∕T 1571-2019 基于ZigBee的公共建筑节能减排监控管理系统(内蒙古自治区).pdf
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1、ICS 35.240 M 37 DB15 内蒙古自治区地方标准 DB15/T 15712019 基于 ZigBee 的公共建筑节能减排 监控管理系统 Energy saving and emission reduction monitoring and management system with ZigBee technology for public building 2019-01-18 发布 2019-04-18 实施 内蒙古自治区市场监督管理局 发 布 DB15/ 15712019 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4
2、一般规定 . 2 5 系统架构 . 3 6 系统设计 . 5 7 施工与调试 . 9 8 验收 . 11 9 系统运行维护 . 14 DB15/ 15712019 II 前 言 本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。 本标准由内蒙古自治区电子信息标准化技术委员会(SAM/TC13)提出并归口。 本标准起草单位:内蒙古自治区电子研究所、内蒙古自治区科学技术厅、内蒙古自治区电子信息产品质量检验院、内蒙古自治区计量测试研究院。 本标准主要起草人:胡栋良、张波、翟翔、王惠、赵隆、谢旭光、刘建华、刘峰、呼和、王锐。 DB15/ 15712019 1 基于 ZigBee 的公共建筑节能减排 监
3、控管理系统 1 范围 本标准规定了用ZigBee无线通信技术建立的公共建筑节能减排监控管理系统的术语和定义、 一般规定、系统架构、系统设计、施工与调试、系统验收、系统运行维护等内容。 本标准适用于全区各类新建、改建、扩建和既有公共建筑节能监测系统的设计、施工、验收、运行和管理。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件, 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 2589-2008 综合能耗计算通则 GB/T 5623-2008 产品电耗定额制定和管理导则 GB/T 6422-2009
4、用能设备能量测试导则 GB/T 15316-2009 节能监测技术通则 GB/T 15587-2008 工业企业能源管理导则 GB/T 20988-2007 信息安全技术 信息系统灾难恢复规范 GB/T 23331-2012 能源管理体系要求 GB/T 26335-2010 工业企业信息化集成系统规范 GB/T 30998-2014 信息技术 软件安全保障规范 GB/T 50174-2017 数据中心设计规范 GB/T 50303-2015 建筑电气工程施工质量验收规范 GB/T 50339-2013 智能建筑工程质量验收规范 GB/T 50411-2007 建筑节能工程施工质量验收规范 JG
5、J 176-2009 公共建筑节能改造技术规范 ISO/IEC 24791 RFID应用技术标准,软件系统基本架构部分(体系架构、数据管理、设备管理、应用接口、设备接口、数据安全) IEEE 802.15.4 低功耗局域网协议(物理层(PHY)和媒体访问层(MAC) 3 术语和定义 以下术语和定义适用于本文件。 DB15/ 15712019 2 3.1 分类能耗 Classified energy consumption 电、热、燃气、水等能耗分类。 3.2 分项能耗 Sub item energy consumption 包括照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电等能耗分项。 3.3 无
6、线传感器网络 Wireless Sensor Network 分布式的无线传感网络通讯技术, 也是物联网的主要技术之一。 由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息,并发送给观察者。 3.4 ZigBee 基于IEEE802.15.4国际标准的低功耗局域网协议,是一种短距离、低功耗的无线通信技术。 3.5 建筑物节能监测子系统 Building energy saving monitoring subsystem 通过在建筑物(建筑群或园区)内安装分类和分项能耗计量装置,实时采集
7、建筑能耗数据,并具有在线监测、数据处理及数据远传功能的软件和硬件系统的统称。 4 一般规定 4.1 基于 ZigBee 的公共建筑节能减排物联网监控管理系统的设计应遵循安全可靠、 经济实用、 开放扩展、技术先进、集成优化的原则,并应符合下列规定: 应采用模块化、标准化的系统结构支持灵活配置、功能扩展和性能提升,以及可持续的业务流程重组; 应满足业务需求,并应注重实效、投资合理; 应采用行业内技术先进、有成功应用案例、商品化的国内外成熟产品和开放的、商品化的系统及集成平台; 基于ZigBee的公共建筑节能减排物联网监控管理系统应总体规划、 分步实施, 建筑节能运行和改造需建立在获取照明、消防、空
8、调等建筑用能信息的基础之上。 4.2 基于 ZigBee 公共建筑节能减排物联网监控管理系统应作为现代楼宇规划设计与工程设计的主要内容之一,并应与工艺、仪表、电信等专业的设计相互协调、兼容。 4.3 基于 ZigBee 公共建筑节能减排物联网监控管理系统设立在被监测建筑(建筑群或园区)内,具有数据采集、数据处理、数据备份、网络通信等功能。保存实时监测到的建筑能耗原始数据,并能按监管DB15/ 15712019 3 体系的要求自动完成相应的数据统计和能耗分析,能按要求查询和传输任意时段的原始数据或统计数据。 4.4 建筑物节能监测子系统应采用先进成熟的技术、可靠适用的设备,系统具有长期连续稳定运
9、行的能力。在条件许可时.现场能耗数据采集可充分利用建筑设备管理系统、电力管理系统的已有功能,实现数据共享,不应影响各用能系统已有的功能和技术指标等。 4.5 系统应能向物业、 建筑管理部门提供能耗基本统计数据,为优化建筑设备运行、 加强能耗管理提供可供分析的计量数据;为能源审计、 节能改造、 科学决策提供基于统一的统计平台的、可靠的、 有效的、标准化的数据信息。 4.6 建筑节能监测系统釆集的能耗数据应全面、准确,应能客观反映建筑运营过程中对于各类能源的依赖和消耗。采集的信息应便于对建筑能耗数据进行归类、统计和分析。 4.7 公共建筑分为办公建筑、商场建筑、宾馆饭店建筑、文化教育建筑、医疗卫生
10、建筑、体育建筑、综合建筑、其它建筑。 4.8 基于 ZigBee 公共建筑节能减排物联网监控管理系统是针对公共机构能源浪费现象, 适用于政府机关办公大厦、写字楼、学校、医院、科研院所等;以杜绝浪费为目的,可实施自动监测、自动控制、智能调节、科学管理,针对换风系统、供冷供热空调系统、照明系统以及窗户的开闭四个方面,实现有效的节能监控管理,节能效率需达到 20%以上。 5 系统架构 5.1 基于 ZigBee 的公共建筑节能减排监控管理系统技术架构宜采用图 1 所示的体系架构。 DB15/ 15712019 4 图1 技术管理体系架构 5.2 基于 ZigBee 公共建筑节能减排物联网监控管理系统
11、主要构成有:前端监测/控制设备、集中监控数据中心、集中监测控制软件平台等。 系统硬件由传感器节点设备、网关、路由、室内温湿度控制器、智能照明开关、空调控制器、红外检测器、窗磁和无线网络监控管理软件等构成,完成数据采集,无线传输,控制以及数据库的建立; 监控软件部分用于对用电过程进行实时监测以及对节能效果进行统计计量和分析等。 5.3 基于 ZigBee 公共建筑节能减排物联网监控管理系统架构应具有可扩展性, 并应根据企业的实际需要,合理选择相应模块进行信息系统设计,且不只限于图 1 所示体系架构。 基于ZigBee公共建筑节能减排物联网监控管理系统是物联网应用的一部分,系统采用技术不限于Zig
12、Bee技术一种,也可采用Wifi、Lora、NB-IoT及蓝牙等先进技术,并与各种新型传感器、控制器相结合,实现智能控制,达到节约能源、方便管理的目的。 5.4 功能要素 5.4.1 能耗数据的实时监测 实时采集各监控点的仪表参数并上传至本地建筑能耗分析管理系统数据库, 用户可当地实时查询能耗监测情况,用户可通过数据监测随时判断各个采集点情况,方便用户及时跟踪处理现场情况。 DB15/ 15712019 5 5.4.2 建筑分类能耗分析 系统在完成数据处理与上传的同时,将建筑能耗进行分类分析,建筑能耗分为如下六类:耗电量、耗水量、耗气量(天然气量或者煤气量)、集中供热耗热量、集中供冷耗冷量、其
13、他能源应用量(如集中热水供应量、煤、油、可再生能源)等。 5.4.3 电量分项能耗分析 统计建筑或片区能耗的小时用量、日用量和月用量,以曲线图、柱状图等不同方式分析某段时间内的走势情况,支持报表输出。可对一级分项、二级分项、三级分项进行任意组合查询,起到对比量化的功能;并显示各个分项中的最大值、最小值、平均值和合计,通过不同的颜色高亮显示,可以根据这些数值降低分项用电的耗能情况,为节能提供基础数据。 5.4.4 分享耗能走势 通过曲线图和柱状图的形式显示该时间段内的耗能走势, 分析正常工作时间和非正常工作时间的耗电情况,让值班人员很直观地发现存在的情况,做出及时的判断和处理。 5.4.5 部门
14、科室能耗分析 具体功能包括:各大型建筑按部门科室进行细分耗能情况,通过小时用量、日用量和月用量,以曲线图、柱状图等不同方式分析某段时间内的走势情况,支持报表输出。可对同级部门、统计科室、部门科室进行任意组合查询,起到对比量化的功能;并显示各个分项中的最大值、最小值和合计,通过不同的颜色高亮显示。通过精确到科室的分析,更能具体到某一用电设备的耗能大小情况,通过该科室的曲线和柱状图很直观的就能发现该科室存在的耗能问题; 针对各个职能相同的科室进行比较, 分析耗能情况,更有利于科室之间进行互相节能。这个分析功能从全局到局部,从整体到个人,为节能分析员提供强有利的依据。 5.4.6 楼宇能耗分析 楼宇
15、用电分析统计:楼与楼之间,层与层之间,楼与层之间进行小时、日、月用电情况进行查询对比分析。并对楼宇阶段耗能排名分析。以曲线图、柱状图等不同方式分析某段时间内的走势情况,支持报表输出。并显示各个分项中的最大值、最小值、平均值和合计,通过不同的颜色高亮显示。该分析特别适用于学校等性质建筑的分析,可以分析教学楼、办公楼、宿舍楼等楼之间、层之间的耗能情况,很直观的发现用电量大的楼和楼层,从整体上分析阻碍节能的隐患,为下一步细化耗能做好依据。 5.4.7 建筑节能辅助诊断(实时预/报警功能) 系统可提取各能耗数据进行同、 环对比分析, 确立标杆值并对各监控点的能耗情况进行能耗水平判定,用户可以设定不同的
16、报警时间段,系统会自动根据专家数据库分析出可能存在的情况,对能耗改善提出一套完整的诊断流程,并给出能耗分析报告。 5.5 传输系统设计 5.5.1 传输系统包括能耗计量装置至建筑节能监控室管理服务器之间的信息传输通道,还包括信息传输设备和传输缆线等。 5.5.2 系统传输方式应取决于前端计量装置数量、分布、传输距离、环境条件、信息容量及传输设备技术要求等因素,应采用有线为主、无线为辅的传输方式。根据传输设备技术性能要求采用总线制传输方式、以太网传输方式,或两者混合应用的方式。布线有困难的,可采用无线传输方式。 DB15/ 15712019 6 5.5.3 传输系统性能和技术指标应保证监控室管理
17、服务器与前端采集系统设备之间可靠通信。 5.5.4 传输系统缆线可单独敷设,也可与其他信息系统缆线合用线管(或线槽)布放。铜质线缆与其他信息系统缆线合用线管(或线槽)的,宜采用屏蔽型线缆。传输系统缆线宜以金属线管(或金属线槽)防护,凡未使用金属线管(或金属线槽)防护的,应采用低烟无卤型。室外缆线应采用防水型。 5.5.5 传输系统中配置的信息转换、放大等设备应设置在建筑物弱电井(间)内,宜以专用箱体防护。传输设备和计量装置宜以不间断电源集中供电。 6 系统设计 6.1 建筑物节能监测子系统 6.1.1 组成及要求 建筑物节能监测子系统主要由数据采集、处理和发送模块组成,应用软件应满足实际功能要
18、求。 6.1.2 能耗数据采集模块功能 应具有如下要求及功能: 应提供各计量装置静态信息人工录入功能,能设置各计量装置与各分类、分项能耗的关系; 应能灵活配置各计量装置通讯协议、通讯通道以及计量装置名称、安装位置等基本属性; 应能在缚监测系统内各计量装置和传输设备的通信状况具有故障报警提示功能; 应能灵活设置系统内各采集设备数据采集周期。采集频率能在 5 分钟到 24 小时之间灵活配置。 6.1.3 能耗数据处理模块功能 应具有如下要求及功能: 宜将除水耗量外各分类能耗折算成标准煤量,并得出建筑总能耗。如果是单一的用电能耗采集, 建筑总能耗可以用千瓦时表示; 应能实时监测以自动方式采集的各分类
19、、分项能耗运行参数,并自动保存到相应数据库; 对于要人工采集的能耗数据应提供人工录入功能; 应能实现对以自动方式采集的各分类分项总能耗和单位面积能耗进行逐日、逐月、逐年汇总,并以坐标曲线、柱状图报表等形式显示、查询和打印。人工方式采集的能耗以月为最小统计时段; 应能对各分类分项能耗(标准煤量或千瓦时)和单位面积能耗(标准煤量或千瓦时)进行按月、按年问比或环比分析; 应能预置、显示、查洵、打印常用建筑能耗统计报表。表格形式和基本要求遵循民用建筑能耗统计报表制度规定。 6.1.4 能耗数据发送模块 应具有如下要求及功能: 应将建筑基本信息向上级数据中心申报。当建筑基本信息发生变化时应向上级数据中心
20、申请变更; 应将逐时、逐日、逐月和逐年统计的各分类分项能耗数据发送至上级数据中心,向其他相DB15/ 15712019 7 关管理部门发送的数据可根据实际需要确定; 向上级数据中心发送能耗数据频率应可按需灵活设置,宜每小时一次; 数据发送时间为当整点过后发送上一小时的小时数据。日数据、月数据和年数据分别在当日、当月、当年结束后发送。因故漏发,应在下一发送时段补发; 应通过 NTP/SNTP 协议与上级数据中心时间同步; 应采用身份认证和数据加密方式与上级数据中心通讯和传输数据。 6.1.5 系统软件管理功能 应具有如下要求及功能: 应具有良好的开放性。具有符合用户应用需要的后续开发功能,能在基
21、本分析功能基础上,为用户提供个性化报表与分析模板; 应具有报警管理功能。可负责报警及事件的传送、报警确认处理以及报警记录存档。报警信息可通过不同方式传送至用户; 应提供用户权限管理、系统日志、系统错误信息、系统操作记录、系统词典解释以及系统参数设置等功能; 管理主机数据存储、报警信息存储、统计功能。存储历史数据保存时间应大于三年。建立数据仓库,便于大数据的挖掘和分析,应自动对应用数据库进行备份,以防运行数据丢失或系统崩溃; 应提供用户系统所用各种仪表、 传感器的使用、 检测等信息管理功能,提醒用户按时检定、校准、更换各种仪表、传感器等功能。 6.2 系统设备与网络接入 6.2.1 数据中心应根
22、据其业务规模及业务要求配置相应数量的服务器。 服务器的类型应考虑数据接收/发送(通信)、数据库、数据分析、信息发布(WEB)、文件存储/数据备份、系统维护管理等功能。服务器的配置数量及功能划分可依据数据中心的业务性质、规模、数据流量等因素确定。 6.2.2 为保障数据存储和数据安全,区、市数据中心应配备硬件 RAID 控制器的直连存储扩展设备,或其他专用存储设备。 6.2.3 数据中心应使用专线方式接入网络, 并具有固定 IP 地址。 数据中心内网应采用千兆以太网结构,应配备满足实际需求的网络设备和专线接人设备,网络接入带宽应根据业务性质及网络通信流量确定并留有一定的余量,确保网络正常运行和对
23、外通信畅通。 6.2.4 系统网络链路应充分保证可靠性,网络链路、路由器、防火墙和核心交换机应采用冗余设计,避免单点故障。 6.2.5 建筑物节能监测子系统到数据中心的连接宜采用具有一定带宽保证的 Internet 线路。 6.2.6 为保证可靠连接和网络安全,区级数据中心和市级数据中心之间连接应采用 VPN 链路。 6.2.7 数据中心应设立网络安全管理系统,应根据实际需求选用防火墙、人侵监测系统、漏洞扫描以及防病毒系统等,充分保障网络安全和数据安全。 6.3 应用软件系统 6.3.1 数据中心软件系统 6.3.1.1 数据采集子系统 DB15/ 15712019 8 对上传的数据进行来路校
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