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淺談微電網的智慧校園能耗監測系統的設計
2023-07-05 09:46:27 來源：安科瑞陳芳芳
摘 要：針對高校教學建筑能效監管效率低的問題，從系統總體設計、分層設計、硬件系統設計、軟件系統設計、功能測試等方面闡述了一種基于物聯網技術的智慧校園建筑能效監管系統。通過對能耗監管系統關鍵功能的測試，測試效果良好，結果符合設計要求。
關鍵詞：能效監管；智慧校園；物聯網；能源管理；能耗數據；ZigBee；WiFi；節能改造
0 引言
隨著中國社會經濟的飛速發展，工業化、現代化進程穩步推進，隨之而來的資源、能源的合理利用等問題也時刻影響著經濟社會的發展。據《中國建筑能耗報告2020》 顯示，2005 ~ 2018年期間，建筑運行階段能耗從4.8億tce（噸標準煤）增長至9.5億tce，年平均增長率為5.39%。《重點用能單位節能管理辦法》自2018年5月1日起施行，要求重點用能單位提高能源利用效率，控制能源消費總量。有效的建筑能耗監測是實現節約型校園必不可少的重要環節，配備能耗監管系統用于控制能源消費成為迫切需求。本研究針對高校教學建筑能耗現狀，設計了一種基于物聯網技術的智慧校園建筑能效監管系統。該系統引入ZigBee和WiFi無線傳輸技術，以一間理想教室為研究對象，采集溫度、流量、電量消耗數據，建立相應的數據傳輸內部組網，借助云服務器平臺匯總數據，分析教室空調制冷、水暖供暖的能源效率，從而清楚地掌控校園建筑的能源消耗情況并為節能改造提供依據。
1 系統總體設計
1.1 系統設計框圖
基于物聯網的能效監管系統由能耗數據感知層（獲取數據）、數據傳輸層（數據匯總和上傳），以及數據應用層（數據展示）3大部分組成，系統總體設計框圖如圖1所示。
數據感知層（獲取數據）由數量眾多的傳感終端組成，采集到的數據匯總至數據傳輸層的協調器，接收能源消耗數據并上傳至數據應用層。數據應用層由OneNET 云服務器支持，具備數據整理、分析、顯示等多項功能，為對應教室的空調制冷、水暖供暖能源使用效率評價提供數據支撐。同時，云服務器可按照能源消耗數據上傳的路徑發布指令，控制傳感終端。
1.2系統網絡拓撲設計
該系統采用ZigBee網絡技術。ZigBee 網絡通常由3個節點構成：協調（Coordinator）、路由器（Router）、終端（End Device）。協調器和終端設備節點形成星型網絡拓撲結構，如圖2所示。
從圖2中不難看出，傳感終端連接各種傳感器采集能源消耗數據.協調器用來創建和主 導一個ZigBee網絡。協調器節點也稱為匯聚節點，將多個終端設備節點置于不同的位置，它們把采集到的數據傳給匯聚節點，匯聚節點先對數據進行處理，然后把數據通過 WiFi 模塊傳給網關。網關與云服務器進行通信，上傳能耗數據，下發遠程指令，將ZigBee網絡與互聯網進行連接，實現萬物互聯的目標。
2 系統分層設計
2. 1 數據感知層設計
數據感知層包含眾多傳感終端，雖然每種傳感終端連接的傳感器種類和數量存在差 異 ，但在結構上具備高度一致性，如圖3所示。
圖3中，傳感終端基于CC2530單片機設計，每個傳感終端安裝數量不同的傳感器。水暖傳感終端在此基礎上增加一個繼電器用于遠程控制閥門通斷。各傳感終端與協調器通信采用ZigBee通信模塊，通過外置天線發送數據、接收指令。CC2530單片機完成驅動傳感器、打包采集數據、驅動通信模塊、處理上級系統指令等功能。
2. 2 數據傳輸層設計
協調器基于CC2530單片機設計，驅動兩個串口，連接ZigBee和ESP8266兩種通信模塊，肩負數據匯總和協議轉換兩種職能。協調器包含一個ZigBee通信模塊和一個ESP8266WiFi 模塊：串口1連接ZigBee通信模塊，與傳感終端形成星形拓撲結構，接收傳感終端的數據，發送控制命令至傳感終端；串口2連接ESP8266模塊，負責通過WiFi發送數據給云平臺，并接收云平臺反饋的指令。
2. 3 數據應用層設計
數據應用層負責將數據上傳至云服務器和下發指令至協調器，其信息的通信均遵循 MQTT協議。因此數據應用層結構與MQTT協議應用模型具有較高相似性，其結構如圖4所示。本設計中，協調器作為訂閱者，服務器則是發布者，協調器接收到終端發送的數據后，依照 MQTT協議的報文格式進行數據流封裝，打包完成的新數據從協調器上傳至代理，代理隨后將數據放入云服務器后臺。下發指令時，代理首先對指令指向的終端所屬協調器名進行解析，隨后將指令發送至對應協調器等待下一步操作。
3 硬件系統選型
3.1主控制器選型
主控器選型為CC2530單片機，CC2530是用于2.4 GHz IEEE 802. 15.4、ZigBee和RF4CE應用的片上系統（SoC）解決方案。其封裝的、被ZigBee為聯盟認定為參考協議的Z - STACK 協議棧使得編譯、修改相關程序變得不易出錯。
3.2溫度傳感器選型
溫度傳感器選型為DS18B20，用于測量氣體溫度和水溫，具有接線便捷、精度高、拓展方便、覆蓋范圍廣等特點。任意多個DS18B20可以存放在同一條單線總線上，這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。總線設計可通過求取平均值使得測量結果更準確，節省 ZigBee節點。
3.3流量傳感器選型
流量傳感器的型號選擇為霍爾流量計，安裝在暖氣水管上，用于檢測進水流量。本設計選用的霍爾流量計額定工作電壓為DC5V，通用性好，使用方便。
3.4電量變送器選型
電量變送器選型為SUI - 101A，具有精度高、兼容性好等優點。*大測量電壓為 AC 400V，電流上限為30A，具備一定的載荷能力，且內置了防雷保護，安全性好。
4軟件系統設計
4.1溫度傳感終端軟件設計
溫度傳感終端驅動程序包括初始化、循環讀取溫度數據兩部分，如圖5所示。
圖5中，溫度傳感終端由于驅動多個DS18B20傳感器，因此給每一個傳感器增加了一個序號，從不同引腳讀取的溫度分配一個單獨的變量存儲這一數據，通過指針不斷加1來指向不同的存儲單元。由于在讀取每一個引腳時，都需要單獨拉高電平和延時，因此多個傳感器共同工作時采用輪次查詢方式讀取各個傳感器的溫度數據并存儲，等待上傳程序按相同順序讀取。
4.2流量傳感終端軟件設計
流量傳感器驅動程序主體為一次計數的中斷，如圖6所示。圖6中，霍爾流量計的輸出信號為不同頻率的方波，通過方波頻率來表示相應的流速，因此這部分的程序編寫采用中斷方式對方波個數進行計數，通過換算即可得出流速數據。
4.3電量傳感終端軟件設計
電量變送器底層邏輯已被鎖定，本部分軟件流程提供的僅為“容器”作用，創建變量存儲讀取每一項數據，流程如圖7所示。圖7中，電量變送器共有6項數據可以檢測，上電啟動后變送器進入初始化并創建7位變量，用于序號標記變送器。隨后變送器直接上傳檢測數據而無需進行其他操作。
4.4傳感終端軟件設計
傳感終端軟件運行流程如圖8所示。圖8中，傳感終端日常運行在采集模式，上電啟動后，終端周期性激活底層驅動函數，采集得到能耗數據，終端依照ZigBee通信協議的報文格式打包，通過ZigBee模塊上傳至協調器。數據上傳既實現了通信狀況的檢驗，又傳輸了實際數據。隨后繼續進行底層驅動函數調用以采集能耗數據。當協調器收到指令下發給終端后，終端進入指令模式。終端對數個指令依次進行解析、執行，并不斷查詢是否還有指令未處理。當指令全部處理完畢后，終端重新進入采集模式，繼續進行周期性能耗數據采集和上傳。
4.5協調器軟件設計
協調器軟件運行流程如圖9所示。圖9中，協調器日常運行在采集模式，采集模式主要包含兩方面工作：一是連接云服務器，二是上傳數據。上電啟動后，協調器驅動 ESP8266 按照預先寫入的WiFi 信息、API key和端口編號連接云服務器的TCP服務器。隨后，ZigBee 模塊接收的能耗數據依據終端節點編號存入順序表，依據MQTT協議報文格式進行數據流封裝，*終上傳至云服務器。
多個命令同時下發時，協調器對指令逐個解析并下發。結束這一進程后，協調器重新回到采集模式，繼續進行能耗數據采集、封裝和上傳。
4.6上位機軟件設計
收集的建筑能耗數據上傳至云服務器，為使數據顯示清晰、有序，本設計增加了基于物聯網的智慧校園建筑能效監管平臺用于數據顯示，從而為節能改造提供明確、直觀的建議，圖形界面如圖 10 所示。
從圖10可以看出，能耗數據查看頁面包括7個折線圖、2個實時數據儀表和 1 個繼電器遠程開關。折線圖分別顯示空調能耗效率、水暖能耗效率、教室內外溫差、水暖進出水溫差、空調用電量、水暖累計流量、水暖瞬時流量；實時數據儀表顯示教室內外平均氣溫；繼電器遠程開關可以控制繼電器通斷。這10個板塊共同實現了氣溫上傳、流量上傳、電量上傳、空調制冷效率、水暖供暖效率功能，以此實現建筑能耗管理：
a. 氣溫上傳功能分析。為了對空調、水暖的實際制冷、制熱效率進行評價，需要得到單位時間內室內氣溫的變動數據以及其與教室外的溫度差。溫度上傳功能包含兩項數據，一是具體溫度，二是溫差。如圖10中（a）顯示室內外實時氣溫，（b）顯示監控時間內教室內外氣溫差值。
b. 流量上傳功能分析。本設計對水暖系統實際流過的熱水流量進行監控，以便計算單位體積熱水的換熱效率。流量上傳功能包含流量的兩個方面：瞬時流量與累計流量。如圖 10 （c）顯示水暖瞬時流量，（d）顯示水暖累計流量。此外，水流量數據可以指示當前水管是否存在破損漏水情況。
c.電量上傳功能分析。電量上傳以3s 為一個周期，如圖10（e）顯示空調的累計用電量變化，正常運行時折線應當趨勢穩定、波動較小。故障時，折線將出現很大變化。
d.空調制冷效率功能分析。空調制冷效率具備一定的能源消耗追蹤能力。如圖10（f） 顯示空調的制冷效率，空調啟動之初及課間人流量大時空調高效運轉，這與實際情況較為符合。
e.水暖供暖效率功能分析。水暖制熱效率也具備一定的能源消耗追蹤能力。如圖10（g）顯示水暖進出水溫差，基于這一數據得出圖10（h）所示的水暖的供暖效率，在水暖系統的運行周期內若無異常情況，這一折線應當不產生較大波動。圖10（i）是對應水暖管的繼電器開關，在檢修時可以遠程控制其通斷。
5 高校綜合能效解決方案
5.1校園電力監控與運維
集成設備所有數據，綜合分析、協同控制、優化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動運維， 班組重新優化整合，減少人力配置。
5.2后勤計費管理
采用先進的網絡抄表付費管理技術，實現電、水、氣等能源綜合計費，實現遠程抄表、費率設置、 賬單統計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設置補貼方案。通過能源付費管理方式，培養用能群體和部門的節能意識。
5.2.1宿舍用電管理
針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發基礎用電額度和定時通斷功能；可進行惡性負載識別，檢測違規電氣，并可獲取違規用電跳閘記錄。
5.2.2商鋪水電收費
針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理。
5.2.3充電樁管理平臺
充電樁在“源、網、荷、儲、充”信息能源結構中是必不可缺的。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必不可缺的一部分。
5.2.4智能照明管理
通過對高校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實現校園內任一線路，任一個路燈的定時 開關、強制開關、亮度調節，以及定時控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和*。
5.3能源管理系統
針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統計分析，包含同比分析、環比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。
按校園建筑的分類進行采集和統計的各類建筑耗電數據。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數據分門別類的分析，提供領導決策，提高管理效能。
構建符合校園節能監管內容及要求的數據庫，能自動完成能耗數據的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統性的能耗審計報告，能夠監測能耗設備的運行狀態，設置控制策略，達到節能目的。
智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統化”需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。
6.平臺部署硬件選型
應用場合
產品
型號
功能
變電所運維云平臺
AcrelCloud-1000
AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個中心，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
智能網關
Anet系列
8個RS485串口 2kV隔離， 2個以太網接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上傳協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源:220V AC/DC。
ANet-2E4SM
4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴展模塊，485擴展模塊,可擴展16路。
10KV進/饋線
AM6-L
相間電流速斷保護，相間限時電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。
10/0.4KV變壓器
AML-S
分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接 點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、 裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT 斷線、CT 斷線、對時異常等) 、遙控 開關、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、 跳閘、故障電流電壓)等。
35kV/100kV/6kV
間隔智能操控、
35kV/10kV/
6kV傳感器
ASD500
一次回路動態模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示（標配一路強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、柜內照明控制、RS485接口、高壓柜內電氣接點無線測溫。
35kV/10kV/
6kV傳感器
合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米；
35kV/10kV/6kV
間隔電參量測量
APM810
三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO
RS485/Modbus；LCD顯示；
變壓器接頭測溫低壓進出線柜接頭測溫
ARTM-Pn
可至多配套60個ATE400測溫傳感器，無線溫度傳感器 ATE400 適用于手車式動觸頭，電纜與母排搭接處，隔離刀閘搭接處等電氣搭接點的溫度測量，采用捆綁式安裝。可使用ATC-400無線測溫接收器接收數據。該終端可單獨安裝在高壓柜、低壓抽屜柜內。
中低壓回路
WHD72-11
WHD溫濕度控制器產品主要用于中高壓開關 柜、端子箱、環網柜、箱變等設備內部溫度和 濕度調節控制。工作電源：AC/DC 85～265V 工作溫度：-40.0℃～99.9℃ 工作濕度：0RH～99RH
ADW300
三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能 、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次） ；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目推薦）
DTSD1352
三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統計，總正反向無功電能統計；紅外通訊；電流規格：經互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級
6.2后勤計費管理
6.2.1宿舍/商業預付費平臺
6.2.2充電樁管理平臺
應用場景
型號
圖 片
保護功能
充電樁管理平臺
AcrelCloud-9000
采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。
新能源汽車充電樁
AEV-AC007D-LCD
輸入輸出電壓：AC 220V
1個充電接口，充電線長5米；輸出功率7km；掃碼、刷卡支付：標
配無線通訊：4G、WIFI、藍牙三選一（下單備注規格，無備注默認 4G
通訊）。
AEV-DC060S
直流60kw雙槍一體充電機
AEV-DC120S
直流120kw雙槍一體充電機
智能電動車充電樁
ACX10A系列
10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。
ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電
ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電
ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電
ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電
ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電
ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持免費充電
ACX2A系列
2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。
ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電
ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電
ACX2A-YN：防護等級IP21，支持刷卡充電
6.2.3智能照明管理
應用場景
產品
型號
功能
普通照明
配電箱
ASL220-S
系列
1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。
2、功耗：≤5VA
3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態液晶屏顯示。
4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。
5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。
6、35mm標準導軌式安裝
按鍵面板
ASL220-F1/2
1聯兩鍵
1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電；
2、1聯2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選；
3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現開關、調光、場景控制；
4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)；
5、86底盒安裝
探測器
ASL220-PM/T
PIR+照度傳感器
1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V；
2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作；
4、安裝方式：嵌入式；
5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.5mm
備用照明
雙切箱
ASL210-S
系列
1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。
2、功耗：≤3VA
3、4路16A磁保持繼電器輸出。
4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路485通訊。
5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。
6、消防聯動啟動一般照明（備用照明）。
7、35mm標準導軌式安裝
應用場景
產品
型號
功能
普通照明
配電箱
ASL220-S
系列
1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。
2、功耗：≤5VA
3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動控制，輸出狀態液晶屏顯示。
4、2路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。
5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。
6、35mm標準導軌式安裝
按鍵面板
ASL220-F1/2
1聯兩鍵
1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電；
2、1聯2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選；
3、每個按鍵支持長按、短按功能，均可實現開關、調光、場景控制；
4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)；
5、86底盒安裝
探測器
ASL220-PM/T
PIR+照度傳感器
1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V；
2、特殊運算電路，可通過紅外感應探測到人體動作；
4、安裝方式：嵌入式；
5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產品外露尺寸：ф80mm*2.5mm
備用照明
雙切箱
ASL210-S
系列
1、ALIBUS總線擴展模塊，通信鏈路供電。
2、功耗：≤3VA
3、4路16A磁保持繼電器輸出。
4、1路開關量輸入，可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號，1路485通訊。
5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。
6、消防聯動啟動一般照明（備用照明）。
7、35mm標準導軌式安裝
IP網關
ASL200-485-IP
IP協議轉換器（ALIBUS<-->TCP/IP）
1、1路ALIBUS通信總線接口。
2、1路RS485
3、1路以太網接口，以太網通訊
4、串口速率1200~115200bps可配置。串口支持標準MODBUS-RTU協議。
5、外形尺：96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)。
6、35mm標準導軌式安裝
7、IP地址設置連接、ALIBUS系統組網擴容、ALIBUS通訊軟件連接
IP輔助電源
ASL200-P20
輔助電源
1、輸入電壓范圍：176-264VAC
2、輸出電壓及功率：24VDC/20W
3、電壓調整范圍：21.6~29V
4、工作溫度:-40~+70℃
5、外形尺寸：96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)
6、35mm標準導軌式安裝
6.3能源管理系統
應用場景
型號
圖 片
保護功能
能耗管理云平臺
AcrelCloud-5000
采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。
智能網關
Anet系列網管
采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網絡接口，作為信息采集系統中采集終端與平臺系統間的橋梁，能夠根據不同的采集規約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據采集匯總，并使用相應的規約轉發現場設備的數據給平臺系統。
高壓重要回路或低壓進線柜
APM810
具有全電量測量，電能統計，電能質量分析及網絡通訊等功能，主要用于對電網供電質量的綜合監控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。
APM520
三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，需量，支持付費率，越限報警，SOE,4-20mA輸出。
低壓聯絡柜、
出線柜
AEM96
三相多功能電能表，均集成三相電力參數測量及電能計量及考核管理，提供上 24 時、上 31 日以及上 12 月的電能數據統 計。具有 63 次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和繼電器輸出可實現“遙信” 和“遙控”功能，并具備報警輸出，可廣泛應用于多種控制系統，SCADA 系統和能源管理系統中。
動力柜
ACR120EL
測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯網功能，非常適合于實時電力監控系統。
DTSD1352
DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。
AEW100
三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。
6.4智慧消防系統
應用場景
產品
型號
功能
各變電所、各動力箱
0.4KV出線
ARCM200
系列
用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統中的剩余電流、溫度等電氣參數，從而預防電氣火災的發生。
區域
變電所
區域分機
Acrel-6000/B3
接收電氣火災監控探測器信號，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，采用485通訊
主變點所
監控中心
控制主機
Acrel-6000/B
接收電氣火災監控探測器信號和各區域分機數據，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用485通訊。
配套附件
0.4kV電流
互感器
AKH-0.66
測量型互感器，采集交流電流信號。
應用場景
產品
型號
功能
消防設備電源電壓監控
AFPM3-2AVM
監測兩路三相交流電壓，二總線通訊。
區域
變電所
區域分機
AFPM100/B3
接收消防設備電源監控探測器信號，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用二總線通訊。
主變點所
監控中心
控制主機
AFPM100/B1
接收消防設備電源監控探測器信號和各區域分機數據，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用二總線通訊。
應用場景
產品
型號
功能
配電室、綜合樓
常開防火門
AFRD-CK(YT)-65
AFRD-CK(YT)-85
AFRD-CK(YT)-120
監測常開防火門的開閉狀態。
常閉防火門
單扇：AFRD-CB1(YT)
雙扇：AFRD-CB2(YT)
監測常閉防火門的開閉狀態。
地下箱體防爆車間
常開/常閉
防火門
AFRD-MC
監測常開、常閉防火門的開閉狀態。
監測模塊
AFRD-CK/CB
接收AFRD-MC的狀態信息同步傳輸至防火門監控主機。
區域
變電所
區域分機
AFRD100/B3
接收防火門監控模塊和防火門一體式探測器的信號，實現對防火門開閉狀態的報警、監視、控制與管理，采用二總線通訊。
主變點所
監控中心
控制主機
AFRD100/B
接收防火門監控模塊和防火門一體式探測器的信號以及各區域分機的實時數據，實現對防火門開閉狀態的報警、監視、控制與管理，采用二總線通訊。
應用場景
產品
型號
功能
配電室、綜合樓
常開防火門
AFRD-CK(YT)-65
AFRD-CK(YT)-85
AFRD-CK(YT)-120
監測常開防火門的開閉狀態。
常閉防火門
單扇：AFRD-CB1(YT)
雙扇：AFRD-CB2(YT)
監測常閉防火門的開閉狀態。
地下箱體防爆車間
常開/常閉
防火門
AFRD-MC
監測常開、常閉防火門的開閉狀態。
監測模塊
AFRD-CK/CB
接收AFRD-MC的狀態信息同步傳輸至防火門監控主機。
區域
變電所
區域分機
AFRD100/B3
接收防火門監控模塊和防火門一體式探測器的信號，實現對防火門開閉狀態的報警、監視、控制與管理，采用二總線通訊。
主變點所
監控中心
控制主機
AFRD100/B
接收防火門監控模塊和防火門一體式探測器的信號以及各區域分機的實時數據，實現對防火門開閉狀態的報警、監視、控制與管理，采用二總線通訊。
7 結束語
在節能減排的大背景下，對能源消耗占比較大的校園建筑進行有效能效監管意義重大。本文設計的基于物聯網技術的智慧校園建筑能效監管系統，實現了建筑能耗分類、分項和分戶監管等功能，為優化高校建筑能源消耗管理和節能改造提供依據。
【參考文獻】
【1】巫春玲，周 潛，任 凱，王致垚.基于物聯網的智慧校園能效監管系統設計[J].建筑電氣，2022，15（09）：64-69.
【2】中國建筑節能協會.中國建筑能耗研究報告2020[J].建筑節能（中英文），2021，49（2）：1-6.
【3】高校綜合能效解決方案2022.5版.
【4】企業微電網設計與應用手冊2022.05版.
作者簡介
陳芳芳，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事宿舍安全用電研究發展。
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