能耗数据监测平台总体技术方案

能耗数据监测平台总体技术方案
一、建设模式
（一）机关办公建筑和大型公共建筑能耗数据监测平台建设模式
国家大型公建能耗数据监测平台常规模式主要分为三级：部级监测中心、省级监测中心和市级监测中心，监测建筑的能耗主要为水、暖、电、气及其他能源消耗，如下图4.1所示。




图3.1 全国大型公建能耗监测系统组织架构常规模式图

部级监测中心由建设部搭建，部级监测中心接收全国所有省级数据中心的能耗汇总数据，在全国各省能耗数据统计分析的基础上，以报告、报表形式，提交建设部、财政部等国家主管部门。部级监测中心同时对中直机关办公建筑进行能耗动态监测。
省级监测中心由各省市、自治区建设主管部门负责搭建，省、自治区级监测中心接收全省及自治区所属各个市级数据中转站转发过来的能耗数据，对全省或自治区的能耗数据进行采集、存储、管理和统计分析。省、自治区级监测中心向部级监测中心汇报省级能耗数据，并对其下属市级监测中心进行监管和指导，同时负责对省、自治区级直属国家机关办公建筑进行能耗动态监测。
盟市级国家机关办公建筑和大型公共建筑监测数据中心，负责其区域内的政府办公楼和大型公建的能耗动态监测，对能耗数据进行采集和存储，向所属的省、自治区级监测中心转发能耗数据。
自治区各高等学校依据国家高等学校节约型校园平台建设导则和自治区有关要求进行建设，同时要向自治区建筑能耗监测中心传送能耗数据。
（二）公建能耗数据监测平台建设模式
机关办公建筑和大型公共建筑能耗数据监测平台属于省级数据中心，组织框架主要分为四级：部级数据中心、省级数据中心，省级下分三级（自治区直属机关建筑能耗数据中心、盟市监测数据中心、高等学校建筑能耗监测数据中心）。如图3.2所示。






图:数据中心建设模式图

自治区国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗数据中心直接接收或通过自治区直属机关办公建筑、盟市及高等学校中转站接受全区国家机关办公楼和大型公共建筑及校园建筑的能耗监测数据，并在后台对能耗数据进行转换、统计分析、挖掘、发布等处理，实现对楼宇的动态监测和能耗诊断，同时将各种分类分项汇总数据逐时上报给建设部建筑能耗监测数据中心。
（三）公建能耗数据监测平台的分级管理模式
根据自治区内国家机关办公建筑和大型公共建筑每一个用户用能需求、管理、决策层面的不同，对软件需求是不同的，一般分为业务层、管理层、决策层。
业务层：根据用户用能关注基本信息，如高校内部各单位，关注各设备、楼宇（房间）能耗情况；
管理层：根据对用户用能的统计信息，通过对比分析制定出各单位用能管理。
决策层：通过对公建各类型建筑用能系统的统计、审计和在线数据的分析报告，制定出相关节能措施如能耗定额制度、考核、节能运行、节能改造，投资等，通过行为节能和系统节能改造达到节能降耗的目标；主管部门或建设主管部门，通过能耗数据分析，决定不同类别、不同用途建筑的用能定额，确定出建筑超能耗收费标准及有关奖惩、节能改造方案等。
大型公建能耗在线监测系统使用单位包括：自治区级用户、自治区能耗监测管理人员；各盟级用户、各盟市级能耗监测管理人员；各类型办公建筑和大型公共建筑用能和高等学校建筑和用户情况。
本技术方案中针对办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统用户特点、建筑特点及其分级管理的需求，开发了具有针对性的软件系统，确保今后我区国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗平台实现分级管理的需求。
（1）省级用户。包括省政府各有关部门、省建设厅、机关事务管理局、省能耗监测管理人员。
省级用户能够查询省直属单位、各盟市、各高校、各建筑的能耗，通过系统给出的数据针对不同建筑给自治区有关部门进行决策提供依据。同时，通过省建筑节能监管机构和相关人员检查各盟市，以及各高校的数据采集上报情况，同时需定期检查各市的运行情况，督促各市政府开展对办公建筑和大型公共建筑节能运行及节能改造。
（2）各市级用户。包括各市政府、政府机关事业局、建委或建设局等有关部门、各市能耗监测管理人员。
各市建委对管理辖区内的所有办公建筑和大型公共建筑用能数据进行查看和分析，同时通过对本市办公建筑和大型公建用能系统监测的运行情况。拟定出本市办公建筑和大型公共建筑用能标准、超定额用能加价收费及节能改造方案。
各市要设立专门机构和人员负责管理辖区内建筑的能耗采集传输及分析，数据中转站的通讯和数据传输情况，以及现场计量装置的安装、采集、更换等的检查管理，同时和建筑业主协调，提示业主加强对本建筑用能运行环节的管理，优化建筑用能运行。
（3）高等学校用户。各高校建筑用能管理部门，各高校能耗监测管理人员。
高等学校节约型校园平台建设完成后，能够确保自治区各高校管理级人员适时查看校园内各建筑的能耗数据，支路设备的能耗情况。对建筑用能进行指导分析，促进校园建筑节能优化运行管理及节能改造。
各高校节约型校园监管平台管理人员，同时接受所在盟市级管理中心的任务以及完成相关维护工作。包括本高校楼宇分项计量装置仪表的安装和维护；楼宇网路采集系统的安设和维护；数据采集异常状况的排查和解决；校园管理员还负责本校区内楼宇数据中转站的通讯和数据传输维护。
二、办公建筑和大型公共建筑能耗监测平台方案设计
办公建筑和大型公共建筑能耗数据监测平台包括：省数据中心、市中转站、高等学校节约型校园监管平台中转站。
（一）总体整体网络设计
办公和大型公共建筑节能监管平台建设方案设计，系统运行要确保安全、高速、稳定，网络设备选用要具有超前性，不能陈旧传统，影响运行速度，以及以后数据的存储容量，增加运行费用和空间，软件系统发挥作用受限制。另外，为了保证网络连接的不间断性，考虑网络采用冗余链路。
1、办公建筑和大型公共建筑监管平台网络设计思路
（1）网络设计参照下列思路：
保证网络链路的实时连通性，省数据中心业务网络、省数据中心与市中转站专线网络都采用了2M ，2条冗余链路设计，同时借助有线通信网络实现传输，拓宽了平台传输通道，避免单点故障。
建筑物能耗数据传输到自治区公建能耗监测数据中心，根据实际情况，采用了多种网络连接方式：近距离直连、网络方式、GPRS方式。
考虑了网络安全。在数据中转站、数据中心、监控中心都建立防火墙防止病毒和攻击，在入侵防御方面增加入侵检测设备有效地保障了传输安全。
（二）数据中心平台绿色设计方案




图3.3 整体方案示意图


l 设备说明：
防火墙：保证数据中心的安全，提供监控中心与数据中心边缘接口；
路由器：负责核心路由器用于与盟市中转站、节约型校园互联；
入侵检测：确保安全连接，提供IDS入侵检测支持；
负载均衡：支持多链路均衡和多数据中心负载均衡；
后台数据处理服务：负责处理采集的数据（主要是数据规整、解析和数据计算）；
数据采集服务：负责将数采站上发送来的数据解密、解压后存储到数据库；
Web服务：本系统运行于互联网平台上，因此必须提供Web服务；
数据库服务：存储整个系统的管理数据和采集数据；
管理服务器：备份管理、杀毒管理、基础服务管理等；
虚拟化服务器：在自治区数据中心方面提供虚拟化平台宿主机，本方案可虚拟化应用通信、WEB、数据处理、应用等服务器等服务器，并提供HA等高可用性；在盟市数据中转站方面，虚拟化服务器可虚拟应用服务器和提高可用性；
（三）监控中心设计
办公建筑和大型公共建筑能耗监管平台数据中心大屏幕显示系统是使工作人员获得各种信息的*后环节，它的功能和效果直接影响到信息的可视化程度和决策的成效，也直接影响整个管理系统的效能的发挥。
大屏幕拼接系统建设的总体目标是：系统充分考虑到先进性、稳定性、实用性、集成性、可扩展性和经济性等原则，建成一套采用先进成熟的技术、遵循布局设计优良、设备应用合理、界面友好简便、功能有序实用、升级扩展性好的液晶大屏幕拼接系统，以达到既能满足大屏幕图像和数据显示的需求。
（四）数据中心平台软件设计
能耗实时监测平台软件系统模块划分：







图3.6 能耗实时监测平台软件系统模块划分图

1、能耗数据监测平台应用软件系统的组成
建筑能耗监测软件由省级办公建筑、大型公共建筑能耗监测软件、市级能耗监测软件和校园能耗监测软件三大部分组成。建筑能耗监测软件应按照完成建筑能耗数据的采集、分析、处理和展示，软件要求如下：
（1）面向建设厅管理的建筑能耗监测及数据分析软件；
（2）面向市级管理的建筑能耗监测及数据分析软件；
（3）面向物业或业主管理的建筑能耗监测与分析软件；
（4）面向高等学校园建筑能耗监测及数据分析软件；
（5）面向高校管理的校园能源管理软件；
（6）向住房和城乡建设部上报建筑能耗数据。



图： 自治区建筑能耗监测软件框架体系

2、能耗数据监测平台应用软件系统的能耗监测指标体系
（1）监测建筑分类
做好能源监管，首先要对采集对象有详细的了解，采集对象根据建筑的使用功能和用能特点进行分类，除了对区域的整体能源消耗进行分析，由于各类建筑的功能和用能特点不同，只有对同类建筑的能源消耗情况进行对比分析才能更好地指导业主进行能源管理。
1）办公建筑和大型公共建筑分类
办公建筑是指单体建筑面积在5000平方米以上的各级党委、政府、人大、政协、法院、检察院等机关的办公建筑。
大型公共建筑是指单体建筑面积1.5万平方米以上的非政府办公建筑、商业建筑、宾馆饭店建筑、文化场馆建筑、科研教育建筑、医疗卫生建筑、体育建筑、通信建筑、交通建筑、影剧院建筑、综合商务建筑及其他大型公共建筑。
因此，根据建筑的使用功能和用能特点，将国家机关办公建筑和大型公共建筑分为10类。
A. 政府办公建筑
B. 非政府办公建筑；
C. 商场建筑；
D. 宾馆饭店建筑；
E. 文化教育建筑；
F. 医疗卫生建筑；
G. 体育建筑；
H. 交通建筑；
I. 综合建筑；
J. 其它建筑。
其它建筑指除上述9种建筑类型外的国家机关办公建筑和大型公共建筑。
2）校园建筑分类
校园建筑是指总建筑面积超过2万平方米的校园，包括学校教学楼、办公楼、实验楼、体育场馆、学生宿舍、食堂、图书馆及其他校园建筑。
根据校园建筑的使用功能和用能特点，将校园建筑设施分为8类。
A.行政办公建筑
B.图书馆建筑
C.教学建筑
D.科研楼建筑
E.场馆建筑
F.生活设施建筑
G.大型或特殊科研实验室
H .其他
（2）建筑基本情况
建筑的能源消耗情况与建筑基本信息相关，在监测系统建立前，根据建筑的基本情况，能源消耗情况，在建筑内安装分项计量装置，采集水、暖、电、气、油等能源消耗情况及供冷（热）量等数据。
能源消耗情况按建筑的基本信息进行统计分析，如按建筑年代统计分析不同年代建筑的能源消耗水平，按建筑总面积平均可以对不同建筑的单位面积能耗进行对比分析等。
1）办公建筑和大型公共建筑基本情况
建筑基本情况数据采集指标根据建筑规模、建筑功能、建筑用能特点划分为基本项和附加项。
基本项为建筑规模和建筑功能等基本情况的数据，10类建筑对象的基本项均包括建筑名称、建筑地址、建设年代、建筑层数、建筑功能、建筑总面积、空调面积、采暖面积、建筑空调系统形式、建筑采暖系统形式、建筑体型系数、建筑结构形式、建筑外墙材料形式、建筑外墙保温形式、建筑外窗类型、建筑玻璃类型、窗框材料类型、经济指标（电价、水价、气价、热价）、填表日期、能耗监测工程验收日期。
附加项为区分建筑用能特点情况的建筑基本情况数据，10类建筑对象的附加项分别包括：
A．政府办公建筑：办公人员人数。
B．非政府办公建筑：办公人员人数。
C．商场建筑：商场日均客流量、运营时间。
D．宾馆饭店建筑：宾馆星级（饭店档次）、宾馆入住率、宾馆床位数量。宾馆饭店档次见《酒家酒店分等定级规定》(GB/T 13391-2000)的相关规定。
E．文化教育建筑：影剧院建筑和展览馆建筑的参观人数、学校学生人数等。
F．医疗卫生建筑：医院等级、医院类别（专科医院或综合医院）、就诊人数、床位数。
G．体育建筑：体育馆建筑客流量或上座率。
H．交通建筑：旅客发送人数和货物运输量。
I．综合建筑：综合建筑中不同建筑功能区中可区分建筑用能特点情况的建筑基本情况数据。
J．其它建筑：其它建筑中区分建筑用能特点情况的建筑基本情况数据。
建筑附加文件包括建筑附加文件编号、附加文件功能类型、附加文件格式类型、附加文件描述、文件大小、文件上传时间、文件路径。
建筑节能改造信息包括建筑节能改造单位、建筑节能改造时间、建筑节能改造描述。
建筑群包括建筑群名称、建筑群字母别名、建筑群描述信息以及建筑群和建筑的对应关系。
2）校园建筑基本情况
校园建筑根据建筑规模、建筑功能、建筑用能特点将建筑信息也划分为基本项和附加项。
1）基本项
基本项为建筑规模和建筑功能等基本情况信息，8类建筑对象的基本项均包括建筑名称、建设年代、建筑层数、建筑功能、建筑总面积、空调面积、经济指标（电价、水价、气价、热价等）。
2）附加项
附加项为区分建筑用能特点情况的建筑信息，8类建筑对象的附加项分别包括：
A．行政办公建筑：办公人员人数、建筑等级（如智能化等级AAA级）
B．图书馆建筑：藏书量，阅览室面积（或座位数）
C．教学楼建筑：建筑等级、座位数
D．科研楼建筑：学科类别
E．场馆建筑：座位数，用途
F．生活设施建筑：宿舍房间数、人数；食堂面积、座位数
G．大型试验室：学科类别、试验属性
H．其他
（3）建筑能耗数据监测分类、分项指标
办公建筑和大型公共建筑及校园建筑能耗分类、分项监测系统是对已完成建筑能源审计，并得出相应建筑各类能耗指标的基础上，依据建筑类型、用能方式和特点，对建筑用水、用电、用暖、用气等不同的用能系统分装总表、分表和子表，通过网络技术汇集系统实现建筑能耗数据实时采集、动态分析、在线监测和高效存储等功能，达到以下目的：
A．全面、详细、实时掌握建筑的实际用能情况，实现对建筑用能的分类、分项计量管理；
B．指导建筑业主或用能管理部门施行节能运行管理和技术改造，实现节能增效；
C．为当地建设行政主管部门进行能效公示、用能管理、节能监管及研究制定国家机关 办公建筑和大型公共建筑用能定额和超定额加价制度提供依据。
根据内蒙古自治区国家机关办公建筑和大型公共建筑及校园建筑主要能耗类型，结合自治区各类能耗总量比例情况，确定全区大型公建能耗分类分项监测指标体系，如图3.8所示：





图：建筑分类分项能耗监测指标体系

1）建筑能耗数据监测分类指标
根据国家机关办公建筑和大型公共建筑及校园建筑用能类别，分类能耗数据监测指标为8项，包括：
A．用电量；
B．水耗量；
C．燃气量（天然气量、液化石油气量或人工煤气量等）；
D．煤耗量；
E．油耗量（汽油、煤油或柴油等）；
F．集中供热/分户采暖系统耗热量；
G．集中供冷/分户制冷系统耗冷量；
H．其他建筑能源应用量，如太阳能供热采暖系统、太阳能供热制冷系统、地源热泵系统和复合系统等可再生能源建筑应用系统。
2）建筑能耗数据监测分项指标
① 建筑分类能耗中，电量应分为4项，包括照明插座用电、空调用电、动力用电和特殊用电。电量的4项分项是必分项，各分项可根据建筑用能系统的实际情况灵活细分为一级子项和二级子项，是选分项。其它分类能耗不应分项。
照明插座用电
照明插座用电是指建筑物主要功能区域的照明、插座等室内设备用电的总称。照明插座用电包括照明和插座用电、走廊和应急照明用电、室外景观照明用电，共3个子项。
照明和插座是指建筑物主要功能区域的照明灯具和从插座取电的室内设备，如计算机等办公设备；若空调系统末端用电不可单独计量，空调系统末端用电应计算在照明和插座子项中，包括全空气机组、新风机组、空调区域的排风机组、风机盘管和分体式空调器等。
走廊和应急照明是指建筑物的公共区域灯具，如走廊等的公共照明设备。
室外景观照明是指建筑物外立面用于装饰的灯具及用于室外园林景观照明的灯具。
空调用电
空调用电是为建筑物提供空调、采暖服务的设备用电的统称。空调用电包括冷热站用电、空调末端用电，共2个子项。
冷热站是空调系统中制备、输配冷量的设备总称。常见的系统主要包括冷水机组、冷冻泵（一次冷冻泵、二次冷冻泵、冷冻水加压泵等）、冷却泵、冷却塔风机等和冬季有采暖循环泵（采暖系统中输配热量的水泵；对于采用外部热源、通过板换供热的建筑，仅包括板换二次泵；对于采用自备锅炉的，包括一、二次泵）。
空调末端是指可单独测量的所有空调系统末端，包括全空气机组、新风机组、空调区域的排风机组、风机盘管和分体式空调器等。
动力用电
动力用电是集中提供各种动力服务（包括电梯、非空调区域通风、生活热水、自来水加压、排污等）的设备（不包括空调采暖系统设备）用电的统称。动力用电包括电梯用电、水泵用电、通风机用电，共3个子项。
电梯是指建筑物中所有电梯（包括货梯、客梯、消防梯、扶梯等）及其附属的机房专用空调等设备。
水泵是指除空调采暖系统和消防系统以外的所有水泵，包括自来水加压泵、生活热水泵、排污泵、中水泵等。
通风机是指除空调采暖系统和消防系统以外的所有风机，如车库通风机，厕所排风机等。
特殊用电
特殊区域用电是指不属于建筑物常规功能的用电设备的耗电量，特殊用电的特点是能耗密度高、占总电耗比重大的用电区域及设备。特殊用电包括信息中心、洗衣房、厨房餐厅、游泳池、健身房或其它特殊用电。