1.背景概述

2008年6月住建部下发《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》，建立健全国家机关办公建筑和大型公共建筑节能监管体系，进一步强化监督管理，确保新建建筑全面执行建筑节能强制性标准，建立和完善能效测评、用能标准、能耗统计、能源审计、能耗公示、用能定额、节能服务等各项制度，促进既有高耗能国家机关办公建筑和大型公共建筑节能运行和改造。2014年出台的绿色建筑评价标准中均有对分项计量的要求，规定对于新建、改建和扩建的公共建筑，应根据用户等情况，对冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行独立分项计量，并且要求计量数据有可追溯性。

分项计量适用范围包括：国家机关办公建筑、文化教育建筑、医院建筑、商场建筑、宾馆饭店建筑、体育建筑、综合建筑等。

2.系统描述

在能源需求日趋紧张的情况下，采用多种手段实现建筑节能是必然的选择。如何进行建筑能耗量化管理以及效果评估，降低建筑运行过程中所消耗的能量，包括空调、照明、采暖、电梯以及办公设备等的能耗，从而降低运行成本，成为大楼业主最为关注的问题。建立规范的分项能耗监测系统，实时监测各个分项的能耗水平，实现在线运行管理与监测，与同类建筑、设计标准等进行横向对比，辅助节能诊断，并衡量节能改造的实际效果，从而最终实现减低能耗、改进系统运行效率、延长设备使用寿命、提高人员舒适和工作效率等，提高整个系统的稳定性，包括数据采集、传输、存储、显示等各个环节，确保数据质量；达到整体节能的目的。

要想降低能源消耗就必须采取有效的方式管理能源。建筑能源管理系统（Building Energy Management System）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、管理和分散控制的管理与控制系统，是实现建筑能耗在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。它由各计量装置、数据采集网关和能耗数据管理软件系统组成。建筑能源管理系统BEMS通过实时的在线监控和分析管理实现以下效果：1）对设备能耗情况进行监视，提高整体管理水平;2）找出低效率运转的设备;3）找出能源消耗异常;4）降低峰值用电水平。BEMS的最终目的是降低能源消耗，节省费用。

2.1系统架构

BEMS系统自下而上分别由分布于建筑内配电间的各种计量表具、具备RS485采集接口与RJ45以太网数据上传接口的数据采集网关和部署于能源管理中心的建筑能源管理系统软件（包括数据库系统、WEB服务系统等）三部分组成。分布于各个建筑中的计量装置（如电能表、水表、冷量表、热量表、燃气表等）提供最原始、最真实的用能数据，通过RS485总线将数据集中汇总至数据采集网关中，再由数据采集网关将数据按照《导则》要求做能耗数据分项、分类上传至建筑能源管理系统BEMS中心平台，做各项展示、分析及策略制定。

智慧能源网关SEG-1000在能耗数据上传过程中起到承上启下的枢纽作用，其运行稳定性、可靠性对整个系统平台起到决定性作用。在综合了各方面（标准定义、客户需求、细分市场）需求和基于长期以来对物联网、智慧能源领域的行业研究及项目参与经验，本文阐述了一款自主研发的智慧能源网关(Smart Energy Gateway)产品（功能涵盖了BEMS系统中数据采集网关的定义范围）在建筑能耗分项计量系统中的典型应用案例以及产品的独特竞争优势。

2.2基本功能

SEG-1000是一款能耗分项计量数据采集专用的无风扇嵌入式通信网关，整机通过EMC电力三级认证，适用现场安装环境对电磁干扰的要求。内置Embedded Linux操作系统和专用数据采集上传转发软件，支持市场上常用电表、水表和燃气表的通信协议，包括安科瑞、科陆、施耐德等，以及其他标准Modbus协议的电表，数据传输上传协议符合《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》和《上海市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据接入通讯规约V1.8》标准。

3.功能介绍

软件特性：

• 数据采集：支持市场上常用电表、水表和燃气表的通信协议，如DL/T 645 1997/2007多功能电表通信协议、CJ/T 188 2004 户用计量仪表数据传输技术条件、Modbus TCP/RTU通信协议，最大满足128个仪表的数据采集。

• 断点续传功能：网络状态检测，网络中断数据自动保存，网络恢复数据自动上传，支持最小存储60天的数据缓存空间。

• 与数据中心通信：支持加密的XML文件，AES128位数据加密及MD5身份认证；

支持IEEE-1888泛在绿色社区控制网络国际标准；

支持《国家机关单位及大型公共建筑能耗分项计量数据传输导则》；

支持《上海市国家机关单位及大型公共建筑能耗分项计量数据传输导则》；

• 支持的终端设备：可以同时自由支持多种不同参数终端设备接入，同一条通信总线上，支持传输协议可自由配置。

• 自动上传时间: 5分钟到1小时自由配置。

• 数据处理和数据解析: 具有内部数据解析和打包、拆分、量程变换等处理功能。

• 远程管理: 配置软件工具可以在数据中心平台发起对采集器的远程管理、数据维护、配置下发、上传等操作;支持远程（局域网 & 因特网）在线数据监视，提供通信链路状态、仪表在线状态查询与实时数据显示。

• 多数据中心: 最多支持对5个数据中心同时上传数据, 数据中心可以用域名，支持域名解析。

• 中转服务器接入: 支持从第三方通信网关将仪表数据规整后统一接入，并可以还原仪表参数及支路参数。

• 支持将各通道采集的数据以MODBUS TCP协议转发给第三方数据采集系统。

电气性能：

考虑到现场的安装环境为通常为高压配电间，在RS485总线通信方面的抗干扰性必须予以充分重视，因此在硬件IO接口的电磁兼容性方面采用了高于行业标准的电气性能指标，确保通信的稳定可靠，并且取得了第三方权威机构的检验报告，各项验证指标如表1所示：

表1数据采集网关电磁兼容性指标

4.小结

该智慧能源网关产品自投放到市场后，已经在全国20几个城市超过1000个项目现场持续稳定运行。不仅在初期设备部署期间极大缩短了工程师的开发周期，而且在实施过程中，通过合理利用远程管理及维护工具，减少了工程师频繁往返于项目现场的次数，提高了设备管理及维护的便利性，有效降低了系统维护成本，实现了设备24小时运维管理的目标，广泛受到应用工程师及业主的好评与充分认可。