立华嵌入式通讯平台LEC-3010在楼宇能源管理系统中的应用

• 关键词：BEMS,能源管理,嵌入式平台,数据采集,通讯网关
• 摘要：介绍了BEMS楼宇能源管理系统的背景、系统架构和系统功能描述，重点介绍了立华嵌入式通讯平台LEC-3010在BEMS楼宇能源管理系统中作为数据采集和通讯网关的应用和规格介绍，以及产品的成功应用案例

一、 背景
中国目前建筑能耗约占社会总能耗的1/3左右，随着生活水平的提高，建筑能耗有继续增长的趋势。而大型公共建筑的单位面积耗电量为住宅的10～20倍，是建筑能源消耗的高密度领域。随着我国城市建设的发展，大型公共建筑的增长速度非常快，占新建建筑总面积的比例也越来越大。做好大型公共建筑的节能，将会显著提高我国目前建筑能耗的使用效率，提高建筑的能源管理水平，大型公共建筑节能具有很好的发展潜力。为此，BEMS建筑能源管理系统应运而生。
BEMS建筑能源管理系统就是将建筑物或者建筑群内的变配电、照明、电梯、空调、供热、给排水等能源使用状况，实行集中监视、管理和分散控制的集散控制系统，是实现建筑能耗在线监测和动态分析功能的硬件和软件系统的统称。
二、 系统架构图
BEMS建筑能源管理系统由各种前端分项计量装置和采集网关、网络和数据传输、中心能耗数据分析和管理软件三部分组成。
前端能耗分项计量采集单元中，LEC-3010通过串口采集到每个楼层的信息，包括环境参数、冷热源能耗、分项计量表、重大负荷电表等信息，通过网络将采集数据传输到数据中心，数据中心将每个楼层的信息综合处理并传至中转服务器，最后通过公共网络或者交换机将所有楼层信息发送到后台处理中心，供数据中心软件平台进行能耗数据分析。
BEMS系统架构图，见下图1。

 
                                                           图1. BEMS系统架构图
通讯设备LEC-3010在系统中，主要作为现场数据采集器网关来使用，用于现场数据的采集、分析、暂存和中转上传等。
三、 系统描述
3.1 数据采集网关
针对不同的建筑或者建筑群，根据采集用电信息的种类不同，需要的LEC-3010采集网关设备的数目不完全相同。一般情况下，一个6万平米左右的公共建筑使用一个采集网关即可采集所有需要的用电信息。
3.1.1采集对象及内容
楼层的配电系统监测包括系统的电量、水耗量、燃气量(天然气量或煤气量) 、集中供热耗热量和集中供冷耗冷量，按照用途分项计量，包括：
? 照明插座用电（照明和插座用电、走廊和应急照明用电、室外景观照明用电）
? 空调用电（冷热站用电、空调末端用电）
? 动力用电（电梯用电、水泵用电、通风机用电）
? 特殊用电（信息中心、厨房餐厅等其他特殊用电）
3.1.2采集数据分析
LEC-3010针对串口实时获取到的信息，通过软件分析和处理，实时将楼层的用电信息显示到现场显示屏，可以一目了然的检测到所有设备的能耗运行状况，供大楼物业管理人员使用。同时也将分析处理过的数据按照国家导则要求，按照一定的时间间隔要求和传输协议要求，传输给上层数据处理中心和数据处理终端服务器。对于单栋的楼层来讲可以直接传输给数据处理终端，而对于一个建筑群来讲，则需要将数据在综合后台统一处理后，再发送至数据处理终端服务器。
3.2 数据传输
数据传输网络，首先是通过大楼局域网将各个楼层的能耗数据传输至大楼服务器，作为大楼本地存储和现场显示使用。然后通过公共网络，将大楼的能耗数据上传至建筑群的数据管理中心，同时上传至市一级或者国家级的能耗监管中心服务器。这样，在国家级的能耗监控中心上就能清晰的掌控各个大型公共建筑的能耗状况，实时监测所有大型建筑能耗的水平，为建筑节能政策制定做决策依据。
3.3 数据统计和分析
能耗数据统计与分析功能提供各分类分项能耗数据的逐时、逐日、逐月、逐年的能耗曲线、统计图表和文本报表，以及各类相关能耗指标的图表，各级管理人员可以对能源的班用量、日用量、月用量进行比对，分析能源使用过程中的漏洞和不合理情况，并以此为根据制定节能计划，以达到节能效果。
四、 数据采集网关
针对上述的应用，立华公司推出了适合在用电管理中应用的导轨安装型产品LEC-3010。
立华通讯设备LEC-3010使用Intel Atom N450 1.66GHz CPU，4路千兆网口，6路串口，串口支持跳线设置为RS-232/422/485，RS-485支持自动流控功能。 LEC-3010是一款高性能、低功耗、导轨安装的产品，其在建筑能源管理中起到了重要的作用。楼内的照明、空调、安防等设备的能耗采集数据通过串口接入通讯设备。通讯设备将接收的数据统一转换为以太网协议，通过以太网协议传至大楼后台管理机，再由大楼后台管理机统一处理数据，并直接将处理结果显示和反馈给执行机构，以此达到设备管理和节约能源的目的。
LEC-3010支持Windows XP Embedded、Windows CE以及Linux操作系统，能够提供定制的映像文件，丰富的软件环境，更加适合客户的使用。同时，Run指示灯允许由客户自定义其物理意义，以适应客户不同的现场应用要求。
立华通讯管理机LEC-3010设备外形图，见图2

     
                                                       图2. LEC-3010外形图
五、 客户定制需求
立华公司以ODM与OEM为特点，在客户定制化方面拥有丰富的经验和快速响应能力。
在某客户应用中由于安装柜的设计深度过于狭小，无法直接把背面导轨安装到导轨上，需要把设备的安装方式由背板安装转为侧面安装。为此，立华在机构上进行了部分修改，帮助客户解决了安装的困惑，迅速满足了客户的需求。
                                        

                                                          图3：立华客制化机构
   
六、 结论
楼宇电力能耗信息的采集监控是建筑节能的基础，是BEMS楼宇能源管理系统必不可少的一部分。立华通讯管理机LEC-3010非常适合用在BEMS系统中，作为数据采集网关使用。目前，LEC-3010产品已经在上海、南京、泰州、南通等地区的建筑能源管理系统中投入使用，设备运行稳定，得到了客户的一致认可和好评。