1、三维力控技术解决方案医院能源系统医院能源管理系统技术方案1 项目背景贯彻落实国家关于节能减排的有关方针政策和铁道部、集团公司关于节能减排工作的有关要求，坚持节能改造与强化管理并举、降低能耗与节约成本并重、机关部门与院内单位并行的方针，采取精细化管理措施，实施设施节能性改造，努力降低机关大院水电消耗，节约水电支出成本，树立公司机关“资源节约、环境友好”的良好形象。2 设计依据公共建筑节能设计标准GB50189-2005节能监测技术通则GB/T 18883-2002民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92智能建筑设计标准GB/T50314-2000电子计算机场地通用规范GB2887-2000外壳防
2、护等级BG4208 1993 采暧通风与空气调节设计规范GBJ19-87建筑物防雷设计规范GB 50057-94电磁兼容GB/T17626-1998 10KV以下变电所设计规范）GB50053-94地区电网数据采集与监控系统通用技术条件(GB/T 13730-92)低压配电装置及线路设计规范GBJ54-83自动化仪表工程施工及验收规范GB/50093-2002 控制网络LONWORKS技术规范第1部分：协议规范GB/Z20177.1-2006控制网络LONWORKS技术规范第2部分：电力线信道规范GB/Z20177.2-2006；控制网络LONWORKS技术规范第3部分：自由拓扑双绞线信道规范
3、GB/Z20177.3-2006； 控制网络LONWORKS技术规范第4部分：基于隧道技术在IP信道上传输控制网络协议的规范GB/Z20177.4-2006；电能计量装置技术管理规程DL/T 4482000 电力装置的电测量仪表装置设计规范GBJ63-90 电子远传水表CJ/T224-2006国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗审计导则建设部文件关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见建科2007245号3 工程概况节水节电主要遵循“分表计量、分口核算，定额使用、重点控制”原则。各部门水电消耗实行单独核算，纳入本单位成本支出。能耗计量类别为电表、自来水表、热水表、蒸汽表。4
4、方案设计4.1 系统总体结构本系统实现电、水的分类计量以及电能的分项计量，整个能源管理系统由监控中心、数据采集器、通信网络、终端计量装置组成。4.2 计量装置配置4.2.1 电表配置按科室安装电表，共需新安装电表1114块。电表具有485接口，支持MODBUS协议或DLT-645国家标准电能表规约。4.2.2 水表配置共需新安装水表3597块，具有485接口，支持MODBUS或MeterBus协议。4.2.3 热水表配置共需新安装水表1259块，具有485接口，支持MODBUS或MeterBus协议。4.2.4 蒸汽表配置共需新安装蒸汽表9块，具有485接口，支持MODBUS或MeterBus
5、协议。4.2.5 锅炉房、中央空调、换热站控制系统配置锅炉房、中央空调、换热站共有60套设备控制器共计约有5万点。4.3 通信网络通信网络将采用现有的以太网，方便施工的同时也节约成本。4.4 数据采集器考虑到与上一级能耗监测和管理系统连接接口，由于目前城市节能管理系统大多采用办公环境使用的是杀毒程序与防火墙，通常将它们安装在基于Windows的控制器或工业PC上。而城市节能管理系统中大多是各种各样设备混合使用，有可能它们之间会产生相反作用，从而影响内外部网络交互的安全。因此数据采集器设计采用北京三维力控公司的pFieldComm通讯网关服务器。它是国内首款专门面向控制网络安全防护的产品，基于第
6、五代隔离技术开发，通过专用通信硬件和专有安全协议等安全机制，来实现内外部网络的隔离和数据交换。pFieldComm通讯网关服务器数据采集器的软件系统由2部分组成：运行于远程监控主机上的系统开发工具包Admin、运行于嵌入式硬件上的数据采集/转发/存储/检索/数据处理系统DAS等。 Admin是开发维护软件，运行在远程监控主机（PC）上，通过PC可以对通讯网关的运行软件进行上传、下载、远程启动、报文监测等功能。内置串口（ 包括RS232、RS485、RS422等）、以太网通讯网络，与现场计量装置设备进行通信获得基础能耗数据采集，同时按照导则要求以XML格式上传数据至上一级能耗监测和管理系统。既解
7、决了以前隔离技术存在的问题，又有效地把内外部网络隔离开来，高效地实现了内外网数据的安全交换，透明支持多种网络应用。该产品经过了CE、FCC、公安部的认证，并申请了国家发明专利。是一个高安全级别的的硬件和软件安全系统，可以保护控制系统不会遭到攻击与破坏，促进对安全区的设备实施共同的安全要求。4.4.1 通讯接口（1） 具备的4个光电隔离的串口（RS232/RS485/RS422）与现场计量装置仪表（电表、水表、燃气表等）通讯，进行能源基础数据的采集。电气隔离RS485总线接口；每条RS485总线至少可连接32台计量装置，其通讯波特率为12009600bps（可选），同一个接口连接的计量装置可以接
8、不同厂家、不同型号的计量表。（2） 具备的以太网口，用于连接笔记本进行本地通讯参数设置、与上层数据中心进行远程数据交换的以太网通信。4.4.2 通讯及通信协议：（1） 适用于与电能表的通讯接口符合多功能电能表通信规约DLT645-1997中RS-485标准串行电气接口和基于MODBUS协议的工业自动化网络规范GB/T19582-2008的规定。（2） 适用于与水表、燃气表的通讯接口符合MeterBus协议及MODBUS协议。（3） 对于特殊协议格式的仪表可根据厂商提供的通讯协议进行开发采集程序。（4） 可采用以太网（优先）、GPRS、ADSL、CDMA等方式远程传输能耗数据，与上一级能源中心进
9、行数据交换。（5） 采集器与数据中心通信协议采用TCP/IP协议。（6） 具有协议转换功能，还可以将数据转化为规范化文本格式（XML格式）的数据包。 4.4.3 安全防护：（1） 数据采集器配置应具有管理员和一般操作者权限管理。（2） 数据采集器可以设置安全规则，允许特定主机的相应服务，拒绝其它主机的访问要求。可以根据实际情况，添加、删除、修改安全规则，保护本机和数据安全。4.4.4 配置和维护：（1） 具有本地配置和管理功能（2） 应具有远程方式的配置和管理功能，支持网络配置和管理。（3） 应支持远程软件模块下装操作。（4） 数据采集器应支持接收来自数据中心的查询、校时等命令。（5） 数据采
10、集器应可以在不掉电情况下更换计量装置。（6） 数据采集器应具有识别和传输计量装置运行状态的能力。（7） 数据采集器应支持对数据采集子系统、通接讯口、和采集器连接的计量装置的故障定位和诊断，并支持向数据中心上报故障信息功能，在故障发生后的10秒内通知数据中心平台监测软件。4.4.5 特色功能：（1） 可在采集器中进行模拟量和数字量的各种算术、逻辑、条件和函数运算，可实现各种闭锁逻辑，特别适用于控制和设点输出的闭锁。如小时用能量、日用能量。（2） 采用嵌入式实时操作系统Linux为平台，与智能仪表装置、继电保护具有相同等级的EMC。高品质的工业级元件，高水准的电气设计，优异的电气隔离和电磁屏蔽。技
11、术参数4.5 监控中心建设监控中心采用C/S与B/S混合模式，配置数据服务器、Web服务器、应用操作站，监控中心的能耗数据监测平台软件与多个采集器通信、采集这些建筑能耗的数据，集中进行能源数据展示与分析、监控现场设备运行状况、设备维护管理。能源管理平台无缝集成了能源监管、设备监控系统、设备管理系统。4.5.1 监控中心架构：中心平台采用C/S与B/S混合模式4.5.2 数据服务器采用pSpace 6.0实时历史数据库 数据服务器采用北京三维力控公司的pSpace 6.0实时历史数据库软件，它是一个高性能、高吞吐能力、可靠性强的企业级实时/历史数据库系统，用于采集、压缩、存储、加工、分析任何带有
12、时间特性的生产信息。对于来自上传的基础能耗数据周期性将数据归档，同时根据预设的能耗定额进行报警发布。是对实时数据和历史数据进行存储管理，支持各种应用对数据的访问设置信息和对用户权限进行控制管理。pSpace 采用完全的分布式架构（见下图）数据处理服务与可视化图形界面分离的技术，避免了过多的图形及图像资源的消耗对数据层带来的干扰，最大程度的保证了系统的通讯效率与稳定性。分布式的采集，分布式的存储，分布式的应用，完全打消用户对于系统的扩展及升级的忧虑。强大的I/O采集处理能力pSpace具有超强的运行性能，对于生产信息处理及存储的性能可达300,000点/秒。对于历史生产信息回取的性能可达300,
13、000点/秒。而且整个系统运行负荷可稳定在30%以下。高效的二次压缩技术 pSpace采用高效的二次压缩技术（一次逻辑压缩，二次物理压缩，），针对原始数据进行分析，去除冗余信息，保留有效信息，可有效的节省存储空间，数据压缩率可高达40：1；提高查询效率，快速恢复原始信息。高级应用功能技术优势具有计算引擎工具，具备强大的二次计算能力，对于来自计量仪表上传的基础能耗数据（如电表，水表的数据）按小时、日、月计算用能数据。 系统自诊断，自恢复能力 pSpace软件系统各进程具备自诊断与自恢复功能，提供完善的机制对系统进行诊断，对模块进行监视，对系统文件，数据文件进行有效性检测，能将各种异常情况造成的损
14、失降到最低，充分保证整个系统的稳定与安全。支持状态检测及断线重连，支持死锁检测，支持守护进程模式，确保连续无故障运行时间 10000小时，确保平均故障修复时间 100小时。系统的稳定健壮性 保障系统在输入的时序错误的情况下健壮性：支持对客户端的输入校验，确保客户端输入错误的、非法的或者特定含义的参数不会导致服务器故障。支持对客户端连接状态的检测。支持对违反客户端/服务器交互契约行为的检测。支持读、写数据容错，确保系统故障情况下数据容错。保障对于以下故障情况下的数据安全性：持久介质出现不可恢复的失效。系统或者部分子系统失效。内存或者部分内存失效。突然断电。支持故障后的故障恢复，即服务器在因故障非
15、正常终止后再次启动，能够检测到故障情况，并正常启动。支持服务器进程异常终止情况下的数据容错和故障恢复。 多级冗余机制 pSpace支持多服务器、双接口机、双网、双通道等多种冗余技术，高度保证系统的稳定性，更好地保护您的数据。pSpace 安全控制技术优势通讯加密机制，保证数据在网络中安全传输而不会被截获。数据库安全认证访问机制，杜绝非法用户的访问，恶意用户的攻击。数据单向传输服务，结合网络隔离设备，保证底层系统安全可靠。灵活实用的数据库变量层次结构多层次的数据库变量结构，改变了以往数据库变量的平面管理或有限层次的管理方式，使得企业对数据库变量的管理完全可按照工厂的运行情况建模。使得对象和对象之
16、间的关联关系得以保持。广泛的标准的开放性提供有丰富的数据接口，支持Base-API，COM-SDK，OPC Server，ODBC ，.Net API，Java API多种数据访问方式，便于让用户自定义程序访问这些数据。4.5.3 能源监管系统采用力控Portal能源门户软件分类分项分户计量：根据计量装置的在各部门的安装配置情况，可实现国家机关办公建筑及大型公共建筑分项能耗数据采集技术导则中规定的对照明插座用电、空调用电、动力用电的分项计量，只需把变电所中相关回路分别累加即可。具体的情况如下表所示：分类、分项用能列表编号分项名称相关回路（编号对应变电所电力监控终端配置图）一总用水配置总水表，可
17、直接读取二总用电在二路低压总进线上配置三相智能电力监控终端分别计量后累加三空调用电根据相关配电回路累加四动力用电根据相关配电回路累加计算五照明插座用电根据相关配电回路累加计算六特殊用电根据相关配电回路累加计算4.5.4 选择力控Portal的理由力控Portal具有较强的应用整合能力，很大程度减轻了系统孤立分散所带来的操作复杂性，可有效快速以基础能源数据为依据，通过实时数据显示、分析对比曲线、报表等手段，多角度的展现耗能设备的运行信息、能耗数据、故障信息等。 满足市场需求解决现有web应用只能用于生产监控的局面；适应目前物联网及工业IT化的大背景对软件的需求； 使力控Portal成为所有用户的
18、有效、协作的工作区； 技术优势完全B/S架构无需安装客户端，便可轻松访问Portal中的各种应用。强大的企业级应用整合能力Portal可以和力控家族的组态软件产品eForceCon和数据库产品pSpace无缝连接，还可以根据第3方提供的接口，通过简单的包装便可兼容其他厂商的软件，甚至其他企业办公管理网络应用软件，将各个应用整合到Portal平台中。自定义的界面布局可以在运行时通过鼠标拖拽的方式，调整当前画面显示单据的内容和显示的位置，修改其界面布局。分屏显示功能支持双屏或者三屏的分屏显示，可以在不同屏幕上显示不同的内容。可在多个屏幕显示不同画面Portal的组件接口组件之间可以提供接口供第3方
19、软件系统接口来调用，通过事件驱动可实现多个组件联动效果。兼容多种关系数据库支持市面上主流的关系数据库。 功能优势与设备监控系统和设备管理系统无缝集成，统一登录(一次登录)支持地图。可以与google地图联动应用报表管理 纯 HTML 模式的 OLAP 分析功能，更加适应 B/S 架构下的应用，灵活选择字段和统计方式，自由隐藏/显示行列。自定义查询条件，通过简单点选即时生成所需报表。支持预设条件，可直接选择而无需逐次定义。支持结果报表的风格自定义和所见即所得的换肤方式以及结果报表的导出及打印。 图形分析提供但不限于饼图、柱图、曲线、波形、单点多时间点分析、多点单时间分析、三项综合分析等web组件
20、。能源管理功能：利用pSpace数据库强大的计算引擎和功能扩展模块，以及力控portal良好的数据的web图形化展示配置功能，可帮助企业方便地进行生产质量及管理分析，并可以实现从不同的方面和角度进行生产数据分析和比较； 能耗比较不同时间范围内，各分项能耗组用电情况比较 能耗考核 每月按照预定的定额标准为依据，考核各单位能耗使用情况，实行节奖超罚，强化激励约束 成本报告：分析能耗管理组的逐月、逐年能耗费用报告。根据能量表的数据和费率结构计算能耗费用，帮助管理能源成本。按照设定的能耗成本基准，根据与实际成本偏差去设定预算，有助于减少能源采购中的风险。 能源计划查询提供对制定中或已发布的能源计划查询
21、功能，查询具有数据权限约束，查询结果以列表形式显示。 能源对标根据过去、现在、将来以曲线、报表模式进行对比，比如趋势曲线、棒图、饼图等对标 用户权限管理分组菜单和导航菜单信息安全权限可设置。角色、组、用户的多级设置。 节能控制： 根据不同季节不同时段等实际情况，定时控制调节大能耗设备的运行，以达到节能降耗目的。 报表分析和经济性分析管理(Report Management)通过能源消费结构，部门能耗对比，重点耗能设备分析、产量产值与能耗对比等多种分析方式，报表分析可以帮助企业准备计算能源消费在企业生成经常成本中所占比例，实现企业自主能源审计管理。报表可以自动生成，按实际需要实现手动打印或者自动
22、打印，供调度和运行管理人员使用。 能源调度日报表 能源供需计划报表 能源实绩报表 能源平衡报表 能源成本报表 能源单耗报表 能源综合报表 设备管理(Equipment Management)能源管理系统的对象覆盖楼宇的各种大型能源设施。通过对能源设备的运行，异常、故障和事故状态实时监视和记录。通过技改和加强维护，指导维护保养工作，提高能源设备效率，实现能源设备闭环管理。部分主要功能列表： 运行记录、启停记录的实时数据和历史数据查询 缺陷、故障记录维护，查询。 维修工单，试验工单，保养计划等设备维护管理 设备基础信息管理(型号，厂家，电压等级，使用说明书等信息) 维修成本，运行成本分析和报表设备
23、监控系统 采用力控eForceCon大型SCADA监控组态软件，是力控科技将其在数十年期间积累的工业自动化经验与前沿IT技术相结合的产品，构成先进的、分布式冗余、容错架构，该产品可以完成生产监控，采用分布式组件设计，保证了软件的可“伸缩性”非常强，适应了“e”时代的要求，该产品同时具备强大稳定的数据内核，内置的软件自诊断功能方便构造稳定的监控系统，适应了大型SCADA调度系统数据充分的安全与保障。界面分布图锅炉监控系统供热监控系统空调控制系统变配电监控系统供水系统力控应用业绩举例麦当劳公司电能管理系统（2000家门店，6万测点）中国石油昆仑燃气生产调度系统（20万测点）中海油某海上钻井平台调度系统（10万测点）新疆罗投罗钾生产调度系统（8万测点）兰州金川科技园MES系统（10万测点）大庆天然气公司综合生产管理系统（6万测点）阳煤集团新元矿综合自动化系统（3万测点）胜利油田热电联供中心生产调度系统（4万测点）
