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                                        基于云計算核心的分布式能源監測與控制解決方案

                                        來源:智慧云谷發布時間:2015-02-14 10:56瀏覽量:7164


                                        第一章 概述

                                        (一)前言

                                              隨著國家節能減排長期戰略的實施,提高能源利用率,建設綠色能源,不斷轉變經濟增長方式、調整經濟結構、加快技術進步,分布式能源監測與控制方面的研究和應用也逐步加強。

                                              智慧云谷基于云計算核心的物聯網技術的“分布式能源監測與控制系統” 能夠將多達幾十萬臺的控制終端同時連接到云計算中心,可以在同一平臺下對多個地區,多個控制點進行集中控制,更能夠進行大范圍綜合計算與綜合控制,能夠充分利用各類先進技術,實現現代分布式能源實時監控、精準管理、溯源管理、遠程控制,合理計劃和利用能源,降低單位產品能源消耗,提高經濟效益為目的分布式能源綜合管理。

                                        (二)目前能源監測與控制方面發展現狀

                                              能源監測與控制是指依據國家有關節約能源的法規(或行業、地方規定)和能源標準,對用能單位的能源利用狀況所進行的監督檢查、測試和評價工作。近年來能耗監測越控制日益受到重視,但由于在管理理念、制度安排、技術創新,資金支持等方面還存在著較多問題,制約了能源監控水平的提高,能耗監控對提高能效所產生的作用還不明顯。

                                        (三)需求分析

                                              本方案自主研發的基于云計算核心的物聯網基于云計算核心的分布式能源監測與控制系統將所有控制終端連接到云計算服務器,云計算中心服務器采用多端口、多進程、多線程復合通訊技術,能夠支持極大量的終端同時連接,并且能夠做到實時數據傳輸與控制。另一方面,可以通過控制中心對不同的終端設備進行協議設置,云計算服務器會將協議透傳給終端設備。達到節能減排、保護環境的目的。

                                              1、項目建設是建設節約能源型社會的需要。當前我國正處于工業化、城鎮化加快發展的階段,能源資源的消耗強度較高,加大了能源資源的緊張程度。黨的十六屆五中全會提出,把節約資源作為基本國策,加快建設資源節約型、環境友好型社會。

                                              2、項目建設是行業發展趨勢。對于城市的規劃者與管理者來說,高效可靠能源監測與控制系統可保障城市動脈的安全穩定運行,減少對社會資源的占用;還能通過出色的節能表現,提高城市可持續發展的整體水平和后勁儲備。

                                              3、項目建設為國家科技規劃及相關政策重點支持發展領域。發改委會同環保部等部門發布的《節能環保產業發展規劃》將節能環保列為七大戰略性新興產業之首。規劃把高效節能技術和裝備、高效節能產品、節能服務產業、先進環保技術和裝備、環保產品與環保服務六大領域列為重點支持對象,在財政、稅收、金融等方面提供政策支持。

                                        (四)方案的目的及意義

                                              本方案采用智慧云谷云計算有限公司自主研發的基于云計算核心的分布式能源監測與控制系統來完美取代老式的PLC系統,一是通過建立網絡和數據庫,對主要能耗點進行監測與控制,使能耗數據統計變的及時、準確、能有效防止數據的遲報、漏報和作假現象。二是有利于管理者對能耗數據進行全面分析,及時發現問題并進行整治,提高能效。

                                        第二章 公司簡介

                                        (一)關于我們

                                              智慧云谷(Wiscloud)成立于2007年,擁有一流的研發設計團隊,始終堅持自主創新,公司擁有自主知識產權的嵌入式操作系統,Wiscloud nebula protocol(星云自動組網協議),WisOS云計算操作系統,為用戶提供全球領先的物聯網、云計算、游戲等軟硬件產品及平臺服務,主要產品有:

                                              物聯網&云計算

                                              基于云計算核心的工業自動化控制設備及云計算控制平臺;

                                              基于云計算核心的自動化節能控制設備及云計算控制平臺;

                                              基于云計算核心的iWiscloud智慧家居控制中心;

                                              全球領先的無線環境及空氣質量傳感器;

                                              具有自動電流及故障檢測功能的無線自組網觸摸開關;

                                              全球領先的無插件多人實時網頁/手機游戲平臺。

                                              “云”是公司產品的“代言人”,所有產品都是基于云計算核心。

                                              公司網址:http://www.bobo188.com/

                                        (二)硬件基礎

                                              智慧云谷擁有功能完備的大型云計算數據中心,采用先進的網絡框架設計,電信、聯通、移動千兆光纖接入,目前存儲能力已達PB級以上;CDN負載均衡,實現數據更快更穩定的傳輸;異地替換方案,保證了數據不會丟失,當一個數據中心發生故障時,異地的數據中心會立刻將工作進行替換,確保我們穩定的服務;多臺在線式大功率智能UPS可提供48小時以上的后備供電設備發電機;同時數據中心有幾十臺小型機、大量高端服務器、大型磁盤陣列等設備。強大的硬件設施使我們擁有強大的運算能力,災難應對和恢復力,能為用戶提供高速、安全、穩定的數據服務。

                                        第三章 系統總體設計

                                        (一)系統設計原則

                                              本方案設計遵循技術先進、功能齊全、性能穩定、節約成本的原則。并綜合考慮施工、維護及操作因素,并將為今后的發展、擴建、改造等因素留有擴充的余地。本系統設計內容是系統的、完整的、全面的;設計方案具有科學性、合理性、可操作性。其具有以下原則:

                                        1、先進性與適應性

                                              系統的技術性能和質量指標達到國際領先水平;同時,系統的安裝調試、軟件編程和操作使用簡便易行,容易掌握,適合中國國情和本項目的特點。該系統集國際眾多先進技術與一身,體現了當前計算機控制技術與計算機網絡技術的最新發展水平,適應時代發展的要求。同時系統是面向各種管理層次使用的系統。其功能和配置以能給用戶提供舒適。安全、方便、快捷為準則,其操作應簡便易學。

                                        2、經濟性與實用性

                                              充分考慮用戶實際需要和信息技術發展趨勢,根據用戶現場環境,設計選用功能和適合現場情況、符合用戶要求的系統配置方案,通過嚴密、有機的組合,實現最佳的性能價格比,以便節約工程投資,同時保證系統功能實施的需求,經濟適用。

                                        3、可靠性與安全性

                                              系統的設計具有較高的可靠性,在系統故障或事故造成中斷后,能確保數據的準確性、完整性和一致性,并具備迅速恢復的功能,同時系統具有一整套完成的系統管理策略,可以保證系統的運行安全。

                                        4、開放性

                                              以現有成熟的產品為對象設計,同時還考慮到周邊信息通信環境的現狀的發展趨勢,可以消防、防盜、聚光系統實現聯動,可實現遠程控制。

                                        5、可擴充性

                                              系統設計中考慮到今后技術的發展和使用的需要,具有更新、擴充和升級的可能。并根據今后該項目工程的實際要求擴展功能,同時,本方案在設計中留有冗余,以滿足今后的發展要求。

                                        6、追求最優化的系統設備配置

                                              在滿足用戶對功能、質量、性能、價格和服務等各方面要求的前提下,追求最優化的系統設備配置,以盡量降低系統造價。

                                        7、保留足夠的擴展容量

                                              該項目設置的控制容量保留一定的余地,以便在系統中改造新的控制點;系統中還保留與其他計算機或自動化系統連接的接口;也盡量考慮未來科學的發展和新技術的應用。

                                        8、提高監管力度與綜合管理水平

                                              本項目系統設備控制需要高效率、準確及可靠。本系統通過中央控制系統對各子系統運行情況進行綜合控制,時時動態掌握監視及報警情況。閉路電視監控大大減少勞動強度,減少設備運行維護人員;另外,系統的綜合統籌管理可使設備按最優組合運行,在最佳情況下運行,既可節能,又可大大減少設備損耗,減少設備維修費用,從而提高監管力度與綜合管理水平。

                                        (二)系統結構

                                              1、智慧云谷基于云計算核心的分布式能源監測與控制系統,能夠將多達幾十萬臺的控制終端同時連接到云計算中心,可以在同一平臺下對多個地區,多個控制點進行集中控制,更能夠進行大范圍綜合計算與綜合控制(比如在熱網控制中進行管網平衡控制),更可以對整個城市的水、電、暖、氣、公共設施進行一站式控制。






                                              2、iWiscloud是目前全球最聰明、最健康、最安全的智慧家居控制中心,我們賦予了他思考及學習能力:他能夠學習并兼容所有品牌家電的遙控指令;能夠了解每一個電器的耗電情況,能夠對家中的健康及安全狀況進行自動分析,自動調整。






                                              3、iWiscloud智能遙控觸摸開關具有強大的處理器,采用鋼化玻璃面板,電容觸摸感應,能夠自動檢測電流,自動檢測故障,自動組網,具有聯動功能。會將運行電流及開關狀態、故障點等數據自動通過iWiscloud控制中心發送到云計算中心并保留歷史記錄,可以通過云計算中心對所有開關的數據進行分析,實現節能及集中式服務。






                                        (三)系統特點

                                        1、基于云計算核心

                                              Wiscloud 基于云計算核心的分布式能源監測與控制系統基于云計算核心,分組控制與用戶不需要自建服務器,不需要固定IP,只要一臺能夠上網的電腦/平板/手機即可通過云計算平臺對多個地區的多個終端進行控制,所有數據記錄在云計算數據中心,數據永不丟失,可以方便的進行歷史數據查詢與分析;

                                        2、最強的控制力

                                              Wiscloud 基于云計算核心的分布式能源監測與控制系統終端主機具有5個485及232通道以及12個專用擴展通道,核心系統支持線程模式,可同時采集多個通道的數據,通過擴展通道可以擴展大量的采集模塊以及抄表模塊,通過云計算中心能夠對每個擴展模塊的控制通道進行采集控制,單個終端主機可擴展至多達4096個A/D通道,1792個IO,1024個RS485接口以及512個12位D/A通道,具有極強的擴展及控制能力;

                                        3、無需任何編程

                                              Wiscloud 基于云計算核心的分布式能源監測與控制系統終端機采用觸摸屏一體化設計,在施工部署時不需要任何的編程,具有完美的模糊控制理念及控制算法,可以將所有輸入輸出接口進行任意組合控制,并且可以完全脫離云計算中心自動運行,也可以通過云計算中心進行極端復雜的流程控制;

                                        4、開放

                                              Wiscloud開放所有控制終端、控制模塊、云計算平臺接口,軟件企業可以用自己的軟件對系統進行控制,形成自己的軟/硬件自動化控制產品,物聯網及自動化控制企業可以將硬件接入到Wiscloud的云計算平臺中,通過云計算平臺進行實時通訊,實時控制,并可集合大量終端進行綜合控制,并能夠將歷史數據保存到云計算中心,網站開發企業通過云計算中心及控制終端接口可以在網站上對任何的硬件進行控制。

                                        (四)系統功能

                                              通過對整體設施所有負載能耗進行連續實時監測,發現無效能耗,并分析出所有可控無效能耗,以實時方式進行反饋控制以消除可控部分無效能耗,即可實現對無效能耗的節省。以能源為主軸,集成涵蓋設施所有能源與用能系統,形成以能源為目標的大閉環集成系統。

                                              1、幫助設備充分發揮效益:提供全面的能源數量與質量、負載設備和用能過程的實時監測手段;提供基于全面實時數據的能耗與能效分析工具;借此建立對所有節能設備和節能設施的前后對比數據及運行條件管理。

                                              2、保障節能設備持續有效實時跟進節能設備的能耗數據,隨著環境因素改變能更改運行參數,建立單個設備的管理檔案,維護和維修方便;提供各項數據,對節能效果進行科學合理評價,并提出針對性改善建議。

                                              3、持續改善用能設備能耗與能效參數實時監測,隨時發現用能環節的無效用能盲點,持續改善。

                                        第四章 分布式能源監測與控制解決方案

                                        (一)學校方面的應用

                                              高校是人口量最大的單位,作為這樣一個龐大的單位來講,各方面的資源利用量都是相當高的,因為大學生學習與生活的特點,高校建筑物在不同的時段對電量和熱能的需求有很大差異。比如,上課期間,學生集中在教學樓進行學習,宿舍樓、餐廳處于無人狀態;晚自習后,學生全部回到宿舍休息,教學樓、辦公樓、圖書館等處于無人狀態;寒假期間,大多數宿舍樓、教學樓等均處于無人狀態。據不完全統計,學校一年電的浪費量是10萬度左右,這些電足夠一個普通家庭用50多年,冬天供暖消耗的資源也是相當驚人的。為此,高校更應該把節約用電列入學校長期發展規劃中。

                                              針對于學校里冬天的供暖問題,智慧云谷建立了一套基于云計算核心的物聯網節能控制系統,由云計算數據中心、智能終端及各種管理分析軟件組成,系統將學校的換熱站及學校的暖氣控制系統實時連接,進行數據采集、存儲到云計算中心數據庫中,調度管理人員可以通過智慧云谷云管控平臺進行實時監控,并對運行數據進行查詢、統計、分析,也可以下達控制指令,調整運行曲線參數等工作,通過智慧云谷供熱控制系統,可以為學校供熱中心提供專業高效的服務,同時也為學校供暖的控制調節、節能分析提供基礎平臺,大大降低運行管理費用。

                                              而目前高校供暖系統對于有些時段不需要供暖的建筑物照常進行供暖,導致了大量的熱能浪費。因此我們可以在不同的時間段對教學樓的暖氣采取不同的供熱程度,對于集中上課的教室,工作人員可以在早晨和晚上設置一個時間點,系統可以自動的把暖氣溫度調高,到了中午系統又會自動把暖氣溫度調低,這樣可以大大節約用煤量。對于學校里的儲物室或者實驗樓等課時少的教室,我們可以通過遠程控制端采取定時供暖,如果這個教室有學生上課我們可以提前十分鐘左右供暖,一節課結束后系統自動關掉暖氣,這將大大減少了學校的供熱資源。

                                              另一方面,我們對于節電方面也做出了相應的對策,教室里的燈在晚上統一時間集中關閉,避免有人走后忘記關燈而浪費。學校樓道區域人們一般不多做停留,這樣的場所就可以通過移動傳感器控制燈光。在入口、走廊、樓梯間、洗手間,移動傳感器可以檢測到當前的亮度級別,并依此數據在有人出現時開關或閉合照明回路。這樣的照明系統不僅增加了舒適、而且降低能耗,而人們也不再需要留意燈光的開閉,因為照明已經進入自動控制狀態。而照明回路也只在有人出現的時候才被激活,這也將節省大量的能源。

                                        校園里的路燈也是能源浪費的重要部分,智慧云谷研發的智慧路燈可以自行定制任意時刻任意區域的調光值、按日、周、月、年排定調光計劃。如:19:00啟動,22:00點關閉,啟動感應模式,當有學生即將經過時,前面光線增強,經過后燈光慢慢變暗至燈滅。大大節約能源延長路燈使用壽命。

                                              對路燈電流進行實時監控,對處于使用壽命后期電流異常的路燈進行預警處理,對由于燈具或電壓原因處于持續啟動狀態的路燈及時切斷等待檢查和維修,當某一處路燈故障時,系統自動顯示地理位置及故障信息,保證第一時間獲取故障信息并輔助分析故障,對故障做出快速反映。

                                        (二)政府方面的應用

                                              對于政府部門的辦公樓,我們公司根據產品的功能跟辦公時的需要做出了以下對策,因為現在的辦公區域有些是中央空調,部分人會把空調溫度調的過高或者過低,還會有人長時間的使用空調,造成大量的電能消耗,辦公樓的照明設施也是造成電能浪費的重要部分。針對這個情況,我們智慧云谷可以從以下幾個方面進行管理。

                                              通過iWiscloud控制中心對整個辦公樓設置一鍵開關模式,可以對整個辦公樓的電進行總開總關控制。由于職員辦公區面積大,出入口多,故實現辦公室內多點控制,將整個辦公區分成若干獨立照明區域,在每個區域安裝智能遙控觸摸開關,通過辦公桌上的控制中心進行設置,根據需要開啟相應區域的照明。也可以在每個樓層的出入口安裝一個總開關,可以開啟和關閉每個樓層辦公區的所有的燈,這樣可根據需要方便就近控制辦公區域的燈。同時可以根據時間進行控制,比如平時在晚8 點自動關燈,如有人加班,可切換為手動開關燈。

                                              如果某一處照明燈出現故障,由于辦公樓區域過大,檢修人員不能及時的發現,平時的檢修維護也要一個一個的巡查,造成了時間和電能的浪費。iWiscloud 智能遙控開關能夠自動檢測每一只燈的耗電電流,能夠自動檢測開關的故障,具有過電流保護功能,并能夠將開關的狀態發送到iWiscloud控制中心及云計算中心。通過在云端的電流數據顯示能夠快速、準確的找到故障點。這樣,不僅方便使用人員操作,而且減少了電能的浪費,保護了燈具,延長了燈具的使用壽命。

                                              統一空調溫度,因為現在的辦公區域大多數采用的是中央空調,部分人會把空調溫度調的過高或者過低,還會有人長時間的使用空調,造成大量的電能消耗?照{由管理人員通過智慧辦公云管控平臺統一管理,安裝一個自動調整控制開關,設定自動開關機時間,非上班時間保持空調處于關閉狀態。設定空調開啟的溫度,如夏天使環境溫度不低于26℃,冬天不高于20℃,以達到節能的要求。在每個辦公區域安裝溫度傳感器,設定溫度傳感器的上下限,當室內溫度低于設定的值,傳感器發出信號給主機,中央空調自動開啟,當室內溫度高于設定的值,中央空調自動關閉,該系統基于星云協議,可以從一樓遙控到100樓。

                                              同時根據需要可加入窗簾控制系統,并與燈光系統進行聯動,光線感應控制電動窗簾,可以在夏天光照強烈時擋烈陽,防止室內溫度過高,節省空調能耗。

                                              下班模式一鍵斷開區域內所有指定電源如:飲水機、打印機、電腦等節省電費開支,以及延長電器的使用壽命。

                                              采用智能控制與手動控制兩種噴淋裝置來噴水,可以依照溫度濕度和其他參數,或者根據植物生長模型對灌溉設備進行開關控制或者進行精準的變頻控制、高速計數控制(可以是灌溉精度達到1毫升/每小時精度級別)等高效且精準的灌溉控制方案。也可以通過本地或者遠程對整體或者局部進行灌溉。監測設備可以將根據水流量等技術參數計算出實際的灌溉用水量,支持實時檢測自動閉環灌溉、定時定量灌溉、系統預警等,可實現多種模式下的精確灌溉,達到節能控制與精確控制的完美結合,具有成本低廉、適用性強、操作簡單、部署靈活、安全性高、擴展性強等優點。






                                        (三)醫院方面的應用

                                              我們公司的產品在學校跟政府方面做出了完美的解決方案,當然對于醫院方面也做出了如下的改變:

                                              智慧醫院是以普通醫院為基礎提升了建筑“智慧”功能,雖然服務的對象相同,但在就醫環境上是普通醫院無法相比的,普通醫院基本上無集中空調系統,熱水供應系統,弱電系統也只是基本的呼叫系統、電話系統和廣播、電視系統,而智能化醫院是經過建筑師對建筑外型、色彩、內部功能布局及空間環境的精心設計,以滿足人們對心理的、生理的需求,同時樓內采用了空調、通風系統、集中供熱系統和病房以小開間賓館化設計,病房內具有帶淋浴設施的獨立衛生和電話、廣播、電視設備。弱電系統設計上采用了智能大廈內的大多數"智慧"系統,實現了樓宇設備計算機管理、醫療服務網絡化和管理自動化。

                                              對急診樓的大廳選用可調光燈具,其照明回路接入智慧云谷的智能遙控觸摸開關,進行調光控制,并在大廳入口位置安裝光照度傳感器,根據室外照度情況,調節大廳燈具的照度水平,充分利用自然光,創造舒適節能的照明環境。

                                              在醫生方便控制的辦公桌或診斷床旁安裝調光開關,并對調光進行延時漸變設置,并充分考慮到人眼從暗到明需要適應過程,根據醫生的專業要求,設置不同的調光漸變時間,以保證使用過程中的舒適度。

                                              將住院部的病房的正常照明,房間腳燈等照明回路接入智能遙控觸摸開關控制,按照醫院規定作息編制管理時間表,輸入到智慧云管控平臺,并在每層的護士站設置手動控制開關。當病房熄燈時間到時,房間內的正常照明自動熄滅,腳燈自動打開。護士可在護士站監視每個病房是否熄燈。若發生緊急情況,需要救護時,護士可一鍵開啟模式開啟該區域的照明。由于夜間病房的照明關閉,因此走廊也需要進行調光或間隔點燈,以保證病人夜間從病房走出到走廊時不會因為光線突變而造成眩目。

                                              醫院是一個很重要的機構,安裝智能遙控觸摸開關可以實時監測燈的狀況,通過智慧云谷云平臺實現任意終端(電腦、平板、手機)遠程讀取單燈、路段、片區的耗電量、功率、亮度、運行時間等工作狀態,當某一處路燈故障時,系統自動顯示地理位置及故障信息,為醫院解決不必要的麻煩。

                                              醫院空調要為病人的診斷、治療和康復提供良好環境,并有利于醫護人員的醫療效果,保障醫護人員的健康,維持診療設備的性能,所以最適宜的空氣溫、濕度能使病人的代謝降到最低,有利于集中能量于患部,促使早日恢復健康,這對生理調節機能降低的重病人尤為重要。對于普通病房,空調由管理人員通過智慧云管控系統統一設置自動開關機時間和適宜的溫度;對于重癥監護室,我們更應該做出人性化的改變,在重癥監護室里安裝無線傳感器,將病房里的數據傳輸到云數據中心,由醫護人員根據傳輸的數據控制室內的的空調溫度,及時做出反應。

                                        第五章 結語

                                              基于云計算核心的分布式能源監測與控制系統能夠對各個建筑物的各種樓宇自動化設備進行集中地實時監測和監控,為用戶提供舒適、便捷的環境,并在此基礎上通過資源的優化配置和系統的優化運行達到節約能源目的。

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