電力能效評估系統通信架構研究

石元興

【摘要】 能效評估是按照建筑節能有關標準和技術要求，對建筑物的能效水平進行核查、計算，評定其相應等級的過程，必需采集大量電工、熱工等參數，并在遠程主站中完成評估與計算。論文就能效評估的特點及結構進行分析，研究了能效評估下的通信結構方案。

【關鍵詞】 能效評估 WSN 組網規劃

一、引言

安全、可靠的能源供應和高效清潔的能源利用是實現社會經濟持續發展的重要保證[1]。能效評估是按照建筑節能有關標準和技術要求，對建筑物的能效水平進行核查、計算，必要時進行檢測，評定其相應等級，主要運行過程包括現場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數）與后臺服務器的計算能系統效率等性能指標的計算。

能效評估的采集數據包括現場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數）。能效評估一般持續時間從數天到數周不等，其過程中，必需采集大量電工、熱工等參數，并在遠程主站中完成評估與計算。其測試的短時性、終端布置的隨機性對于參數的回傳帶來一定的困難，論文在能效評估的特點基礎上，對其通信架構進行研究。

二、能效評估結構研究

圖 1 能效評估系統結構圖

能效評估系統的結構如圖1所示，通過能效終端采集現場采集建筑能源消耗量，集中器集中并預處理信息，最終通過回傳網絡返回遠方的能效評估主站。

能效評估終端用于采集熱工參數（流量、溫度、壓力、濕度等）信息，電工參數（電能、相角、電能質量、諧波等）信息，能夠與數據集中器交換數據的設備。數據集中器是對電力能效評估系統采集終端、電表、水表、氣表等用能系統采集設備進行采集的設備，收集各采集終端、電能表、水表、氣表的數據，并進行處理儲存，與主站進行數據交換。

能效評估主站在遠方收集能效終端與其他表計的數據信息，對企業相關的生產、經濟、電能和環境信息，按指標體系進行評估，給出評估結果與改進建議。企業能夠通過遠程訪問主站的發布信息，獲得評估結果，從而對進行相應的整改。

三、能效評估系統通信架構研究

能效評估系統的通信網絡主要包括部署于能效評估區域的現場網絡和集中器到能效評估主站的回傳網絡。

由于能效評估一般持續時間從數天到數周不等，測評的首要工作通常是對每個顯著能耗設備部署能效終端，及相應的現場網絡；在測評結束后對能效終端，現場網絡進行拆除。應用于工業現場的通信方式主要包括PLC、RS485/232、紅外通信、WSN等。能效評估的短時性、終端布置的隨機性對于有線網絡而言，存在著布線困難，管理不變等諸多難題，而紅外通信又具有速率低下，傳輸距離短等不便，因此現場網絡采用如Zigbee、WIA-PA等WSN協議進行多跳自組織組網是較為優秀的選擇。

回傳網絡必需考慮到臨時布置網絡情況下回傳帶寬的問題。對于能效評估而言，每個終端產生的信息量并不大，但是在數據集中器集中后，多個集中器的信息量較大，并且類似于視頻等多媒體信息，是可變的、持續的、大帶寬信息流。數據的回傳可以通過公網，也可以通過專網，但對于部分保密信息而言，專網的安全性要高于公網。在不占用工廠本身的帶寬的原則下，可以采用3G、4G等寬帶無線公網通信回傳，也可以使用專網的衛星通信回傳。

四、結論

能效評估的采集數據包括現場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數）。能效評估一般持續時間從數天到數周不等，其測試具有短時性、終端布置的隨機性密集性等特點，論文研究了能效監測系統的一般組成，并在此基礎上對滿足能效評估性質的通信結構方案進行了研究，采用WSN與衛星/3G通信相結合的方法，能夠滿足能效評估的特殊需求，降低網絡建設成本。

參 考 文 獻

[1]李丹，余岳峰，虞亞輝. 工業企業能效評估方法研究[J]. 上海節能，2007，05：17-21.

[2]羅耀明等. 電力用戶綜合能效評估模型[J]. 電力系統及其自動化學報，2011，05：104-109.

[3]甘凌霄等. 基于SCADA平臺的能效評估系統開發與應用[J]. 電氣應用，2012，12：36-40.

【摘要】 能效評估是按照建筑節能有關標準和技術要求，對建筑物的能效水平進行核查、計算，評定其相應等級的過程，必需采集大量電工、熱工等參數，并在遠程主站中完成評估與計算。論文就能效評估的特點及結構進行分析，研究了能效評估下的通信結構方案。

【關鍵詞】 能效評估 WSN 組網規劃

一、引言

安全、可靠的能源供應和高效清潔的能源利用是實現社會經濟持續發展的重要保證[1]。能效評估是按照建筑節能有關標準和技術要求，對建筑物的能效水平進行核查、計算，必要時進行檢測，評定其相應等級，主要運行過程包括現場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數）與后臺服務器的計算能系統效率等性能指標的計算。

能效評估的采集數據包括現場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數）。能效評估一般持續時間從數天到數周不等，其過程中，必需采集大量電工、熱工等參數，并在遠程主站中完成評估與計算。其測試的短時性、終端布置的隨機性對于參數的回傳帶來一定的困難，論文在能效評估的特點基礎上，對其通信架構進行研究。

二、能效評估結構研究

圖 1 能效評估系統結構圖

能效評估系統的結構如圖1所示，通過能效終端采集現場采集建筑能源消耗量，集中器集中并預處理信息，最終通過回傳網絡返回遠方的能效評估主站。

能效評估終端用于采集熱工參數（流量、溫度、壓力、濕度等）信息，電工參數（電能、相角、電能質量、諧波等）信息，能夠與數據集中器交換數據的設備。數據集中器是對電力能效評估系統采集終端、電表、水表、氣表等用能系統采集設備進行采集的設備，收集各采集終端、電能表、水表、氣表的數據，并進行處理儲存，與主站進行數據交換。

能效評估主站在遠方收集能效終端與其他表計的數據信息，對企業相關的生產、經濟、電能和環境信息，按指標體系進行評估，給出評估結果與改進建議。企業能夠通過遠程訪問主站的發布信息，獲得評估結果，從而對進行相應的整改。

三、能效評估系統通信架構研究

能效評估系統的通信網絡主要包括部署于能效評估區域的現場網絡和集中器到能效評估主站的回傳網絡。

由于能效評估一般持續時間從數天到數周不等，測評的首要工作通常是對每個顯著能耗設備部署能效終端，及相應的現場網絡；在測評結束后對能效終端，現場網絡進行拆除。應用于工業現場的通信方式主要包括PLC、RS485/232、紅外通信、WSN等。能效評估的短時性、終端布置的隨機性對于有線網絡而言，存在著布線困難，管理不變等諸多難題，而紅外通信又具有速率低下，傳輸距離短等不便，因此現場網絡采用如Zigbee、WIA-PA等WSN協議進行多跳自組織組網是較為優秀的選擇。

回傳網絡必需考慮到臨時布置網絡情況下回傳帶寬的問題。對于能效評估而言，每個終端產生的信息量并不大，但是在數據集中器集中后，多個集中器的信息量較大，并且類似于視頻等多媒體信息，是可變的、持續的、大帶寬信息流。數據的回傳可以通過公網，也可以通過專網，但對于部分保密信息而言，專網的安全性要高于公網。在不占用工廠本身的帶寬的原則下，可以采用3G、4G等寬帶無線公網通信回傳，也可以使用專網的衛星通信回傳。

四、結論

能效評估的采集數據包括現場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數）。能效評估一般持續時間從數天到數周不等，其測試具有短時性、終端布置的隨機性密集性等特點，論文研究了能效監測系統的一般組成，并在此基礎上對滿足能效評估性質的通信結構方案進行了研究，采用WSN與衛星/3G通信相結合的方法，能夠滿足能效評估的特殊需求，降低網絡建設成本。

參 考 文 獻

[1]李丹，余岳峰，虞亞輝. 工業企業能效評估方法研究[J]. 上海節能，2007，05：17-21.

[2]羅耀明等. 電力用戶綜合能效評估模型[J]. 電力系統及其自動化學報，2011，05：104-109.

[3]甘凌霄等. 基于SCADA平臺的能效評估系統開發與應用[J]. 電氣應用，2012，12：36-40.

【摘要】 能效評估是按照建筑節能有關標準和技術要求，對建筑物的能效水平進行核查、計算，評定其相應等級的過程，必需采集大量電工、熱工等參數，并在遠程主站中完成評估與計算。論文就能效評估的特點及結構進行分析，研究了能效評估下的通信結構方案。

【關鍵詞】 能效評估 WSN 組網規劃

一、引言

安全、可靠的能源供應和高效清潔的能源利用是實現社會經濟持續發展的重要保證[1]。能效評估是按照建筑節能有關標準和技術要求，對建筑物的能效水平進行核查、計算，必要時進行檢測，評定其相應等級，主要運行過程包括現場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數）與后臺服務器的計算能系統效率等性能指標的計算。

能效評估的采集數據包括現場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數）。能效評估一般持續時間從數天到數周不等，其過程中，必需采集大量電工、熱工等參數，并在遠程主站中完成評估與計算。其測試的短時性、終端布置的隨機性對于參數的回傳帶來一定的困難，論文在能效評估的特點基礎上，對其通信架構進行研究。

二、能效評估結構研究

圖 1 能效評估系統結構圖

能效評估系統的結構如圖1所示，通過能效終端采集現場采集建筑能源消耗量，集中器集中并預處理信息，最終通過回傳網絡返回遠方的能效評估主站。

能效評估終端用于采集熱工參數（流量、溫度、壓力、濕度等）信息，電工參數（電能、相角、電能質量、諧波等）信息，能夠與數據集中器交換數據的設備。數據集中器是對電力能效評估系統采集終端、電表、水表、氣表等用能系統采集設備進行采集的設備，收集各采集終端、電能表、水表、氣表的數據，并進行處理儲存，與主站進行數據交換。

能效評估主站在遠方收集能效終端與其他表計的數據信息，對企業相關的生產、經濟、電能和環境信息，按指標體系進行評估，給出評估結果與改進建議。企業能夠通過遠程訪問主站的發布信息，獲得評估結果，從而對進行相應的整改。

三、能效評估系統通信架構研究

能效評估系統的通信網絡主要包括部署于能效評估區域的現場網絡和集中器到能效評估主站的回傳網絡。

由于能效評估一般持續時間從數天到數周不等，測評的首要工作通常是對每個顯著能耗設備部署能效終端，及相應的現場網絡；在測評結束后對能效終端，現場網絡進行拆除。應用于工業現場的通信方式主要包括PLC、RS485/232、紅外通信、WSN等。能效評估的短時性、終端布置的隨機性對于有線網絡而言，存在著布線困難，管理不變等諸多難題，而紅外通信又具有速率低下，傳輸距離短等不便，因此現場網絡采用如Zigbee、WIA-PA等WSN協議進行多跳自組織組網是較為優秀的選擇。

回傳網絡必需考慮到臨時布置網絡情況下回傳帶寬的問題。對于能效評估而言，每個終端產生的信息量并不大，但是在數據集中器集中后，多個集中器的信息量較大，并且類似于視頻等多媒體信息，是可變的、持續的、大帶寬信息流。數據的回傳可以通過公網，也可以通過專網，但對于部分保密信息而言，專網的安全性要高于公網。在不占用工廠本身的帶寬的原則下，可以采用3G、4G等寬帶無線公網通信回傳，也可以使用專網的衛星通信回傳。

四、結論

能效評估的采集數據包括現場采集建筑能源消耗量（包括電工與熱工等參數）。能效評估一般持續時間從數天到數周不等，其測試具有短時性、終端布置的隨機性密集性等特點，論文研究了能效監測系統的一般組成，并在此基礎上對滿足能效評估性質的通信結構方案進行了研究，采用WSN與衛星/3G通信相結合的方法，能夠滿足能效評估的特殊需求，降低網絡建設成本。

參 考 文 獻

[1]李丹，余岳峰，虞亞輝. 工業企業能效評估方法研究[J]. 上海節能，2007，05：17-21.

[2]羅耀明等. 電力用戶綜合能效評估模型[J]. 電力系統及其自動化學報，2011，05：104-109.

[3]甘凌霄等. 基于SCADA平臺的能效評估系統開發與應用[J]. 電氣應用，2012，12：36-40.