基于gsmgprs建筑能耗遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

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1、基于GSM/GPRS建筑能耗遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究與實現(xiàn)天津大學(xué)梁傳志☆朱能田喆李冬輝摘要：本文首先闡述了我國大型公共建筑高能耗的現(xiàn)狀，以及建立大型公共建筑能耗監(jiān)測平臺的必要性。以天津市某一大型商業(yè)建筑為例，探討了基于GSM/GPRS數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的建筑能耗遠程監(jiān)控系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)架構(gòu)，工作模式，傳輸技術(shù)，使用的設(shè)備及安裝要求，同時，對數(shù)據(jù)中心的軟件構(gòu)成和功能做了說明。經(jīng)近半年實際運行考核，該系統(tǒng)工作正常，正確反映了被監(jiān)控建筑的電能分項能耗情況。為進一步推進能耗統(tǒng)計，能源審計，能效測評等工作提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時，也為降低建筑能耗，提高建筑

2、能效，提供決策依據(jù)和參考。關(guān)鍵詞：大型公共建筑能耗監(jiān)測GSM/GPRS電能分項0引言2005年建筑能耗已達全社會終端總能耗的27.5％[1]。而隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，每年新增20億m2建筑，建筑能耗占社會終端的總能耗比例將繼續(xù)提高。因此，建筑能耗的高低將直接關(guān)系到我國未來能源供給狀況。同時，我國大型公共建筑能耗高、能效低問題日益突出。文獻[2]指出，北京市的賓館、飯店、商廈、寫字樓等大型公共建筑全年耗電量接近全市居民生活用電的一半。另據(jù)清華大學(xué)的實測調(diào)查，上海9棟商用樓全年一次耗能量超過日本相應(yīng)商業(yè)建筑節(jié)能標準規(guī)定指標近45％

3、[3]。一方面，我國大型公共建筑能耗巨大，另一方面，我們也缺乏直接數(shù)據(jù)為決策的指定提供基礎(chǔ)和參考。因此，建立大型公共建筑能耗監(jiān)測平臺，對全國重點城市重點建筑能耗進行實時監(jiān)測，并通過能耗統(tǒng)計、能源審計、能效公示、用能定額和超定額加價等制度，促使國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑提高節(jié)能運行管理水平，為政府政策的制定和決策提供參考，并為高能耗建筑的進一步節(jié)能改造準備條件成為必然。本文針對天津某大型商業(yè)建筑建立了基于GSM/GPRS建筑能耗遠程監(jiān)控系統(tǒng)，介紹了其通訊方式，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集終端和數(shù)據(jù)中心。由于該系統(tǒng)針對建筑能耗進行了分項

4、計量，并上傳至數(shù)據(jù)中心，該系統(tǒng)可獲得建筑日能耗值（電耗）和各分項能耗數(shù)據(jù)，為降低其建筑能耗，提高能效，提供決策依據(jù)和參考。1能耗分項由于供熱計量表，煤氣表與水表需要得到相關(guān)主管部門或單位的同意，因此，本系統(tǒng)只對電能進行了分項計量。為了更好的反映建筑能耗水平，科學(xué)地指導(dǎo)決策和管理水平，首先對被監(jiān)測單位施行現(xiàn)場勘察，主要包括建筑用能系統(tǒng)的調(diào)研，確定電能的分項，全面考察儀表終端安裝條件。其中，確定電耗的分項是重中之重，分項的合適與否決定著科學(xué)反映建筑能耗的程度。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研其被監(jiān)測電能分項為5大項，13子項（圖1)圖1電能的分項通過較為細

5、致的分項計量，判斷其能耗是否符合正常能耗水平，可定性的分析其設(shè)備是否在設(shè)計工況下運行，系統(tǒng)是否運轉(zhuǎn)正常。2GPRSGPRS（GeneralPacketRadioService）是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，通過多個GSM時隙的復(fù)用，支持的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，理論峰值達115kb/s；不同的網(wǎng)絡(luò)用戶共享同一組GPRS信道，但只有當某一個用戶需要發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時才會占用功能信道資源，GPRS能夠隨時為用戶提供透明的IP通道，能夠直接訪問Internet中的所有站點和資源；采用信道復(fù)用技術(shù)，每一個GPRS用戶都能夠?qū)崿F(xiàn)永遠在線；同時，其還能支

6、持在進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r進行語音通話等等，更為重要的是相對于短信息等其他無線數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，GPRS的價格優(yōu)勢也相當明顯[4-5]目前，天津地區(qū)中國移動公司推出的GPRS上網(wǎng)業(yè)務(wù)包月制服務(wù)較為經(jīng)濟，使得GPRS作為實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸成為一種非常經(jīng)濟使用的方式。3系統(tǒng)架構(gòu)3.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)建筑能耗遠程監(jiān)控系統(tǒng)由兩大部分組成，無線通訊模塊的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心。其系統(tǒng)總體框圖見圖2圖2系統(tǒng)總體框圖3.2GSM工作模式與GPRS工作模式該系統(tǒng)根據(jù)實際情況，設(shè)有兩種工作模式：GSM工作模式和GPRS工作模式。GSM工作模式是以移動通信部門運營

7、商提供的短信息服務(wù)作為數(shù)據(jù)采集終端和數(shù)據(jù)中心之間的通信方式。GPRS方式是通過中國移動公司所提供的無線通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的實時通信。當處在GSM工作模式時，數(shù)據(jù)中心要求加裝接收單元，當終端采用GSM消息模式上傳數(shù)據(jù)時，接收單元接收通過短信息發(fā)送的數(shù)據(jù)，并上傳至數(shù)據(jù)中心[4]。當處在GPRS工作模式時，數(shù)據(jù)中心計算機必須有一個公網(wǎng)IP地址。并且這個公網(wǎng)IP地址是數(shù)據(jù)采集終端所知的，因此，數(shù)據(jù)采集終端可以通過建筑TCP連接尋找到數(shù)據(jù)中心，當數(shù)據(jù)采集終端找到數(shù)據(jù)中心時，此時，數(shù)據(jù)中心記錄數(shù)據(jù)采集終端的動態(tài)IP，建立了數(shù)據(jù)采集終端與數(shù)據(jù)中心間的

8、通信。具體采用那種工作模式，用戶可以根據(jù)自己的要求在數(shù)據(jù)中心操作節(jié)目上選擇相應(yīng)的工作模式。4建筑內(nèi)部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4.1數(shù)據(jù)采集終端采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集末端，向數(shù)據(jù)中心上傳存儲的建筑能耗數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集終端