市南区智慧城区建设青岛市南区政府办公楼节能降耗管理平台项目建议书0127.docx
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市南区智慧城区建设青岛市南区政府办公楼节能降耗管理平台项目建议书0127
市南区“智慧城区”建设——
区政府办公大楼节能降耗管理平台
项目建议书
青岛高校信息产业股份有限公司
2015.1
1.项目背景4
2.项目意义5
3.项目介绍6
3.1.项目概述6
3.2.项目建设目标6
4.项目建设标准和规范7
4.1.设计原则7
4.2.设计依据及规范8
4.3.项目标准9
4.3.1.设计标准9
4.3.2.验收标准10
5.系统总体架构10
5.1.系统总体设计10
5.1.1.系统总体结构11
5.1.2.软件应用架构12
5.2.平台监测方案13
5.3.系统总体设计13
6.平台软件功能18
6.1.能耗数据采集及处理系统18
6.1.1.组态监测平台18
6.1.2.数据处理分析系统18
6.1.2.1.计算引擎18
6.1.2.2.数据处理及分析19
6.1.2.3.系统数据接口19
6.1.3.数据报警及预警19
6.1.4.实时数据辅助录入20
6.1.5.统计上报系统20
6.2.能耗在线监测信息管理系统21
6.2.1.建筑物用能监测21
6.2.2.数据列表监测21
6.2.3.趋势曲线监测22
6.2.4.网关远程管理及配置22
6.2.5.基础信息管理系统24
6.2.5.1.基础信息维护24
6.2.5.2.系统日志管理25
6.2.5.3.系统配置管理25
6.3.能耗数据分析及展示系统25
6.3.1.历史数据查询分析25
6.3.1.1.历史数据查询25
6.3.1.2.历史数据统计26
6.3.2.能耗信息排名公示27
6.3.2.1.公示信息中心27
6.3.2.2.信息综合查询28
6.3.3.GIS地理信息系统29
6.3.3.1.建筑基本系统29
6.3.3.2.建筑综合GIS30
6.3.3.3.能耗信息显示30
6.3.4.能耗诊断分析31
6.3.5.异常用能报警32
6.3.5.1.历史报警统计33
6.3.5.2.历史报警查询33
6.3.6.能耗统计对比分析33
6.3.6.1.实时能耗统计33
6.3.6.2.实时能耗对比分析34
6.3.6.3.阶段能耗统计34
6.3.6.4.逐日能耗分析35
6.3.6.5.逐月能耗分析35
6.3.7.能耗数据对标比较36
6.3.7.1.能耗指标管理36
6.3.7.2.能耗数据对标37
6.3.7.3.能耗计量管理38
6.3.7.4.能耗财务报表39
6.3.7.5.能耗定额管理39
6.3.8.人工辅助录入40
6.3.8.1.手工录入40
6.3.8.2.手工录入查询41
6.3.9.能耗数据上报41
6.3.10.系统配置及管理41
6.3.10.1.列表参数及默认参数配置41
6.3.10.2.报警参数配置42
6.3.10.3.手工录入参数配置42
6.3.10.4.组织结构管理43
6.3.10.5.角色及权限管理43
6.3.10.6.用户及权限管理44
6.3.10.7.数据备份及恢复44
7.平台技术要求45
7.1.数据存储45
7.2.数据接口45
7.3.设计模式45
7.4.数据安全45
7.5.模型分析工具47
7.6.报表定制工具49
7.7.数据挖掘49
8.项目投资规模和预算建议49
9.效益分析51
9.1.经济效益分析51
9.2.社会效益分析51
1.项目背景
随着中国经济的发展,建筑用能在我国能源消耗中占有的比重日渐增大,包括空调、采暖、灯光等在内的建筑使用直接能耗,已经占到全国总能耗的30%。
而建造和使用建筑直接、间接消耗的总能源更是占到全社会总能耗的46.7%。
(1)中国建筑能耗远高于发达国家
中国每年建成的房屋面积达16-20亿平方米,几乎超过了所有发达国家年建筑面积的总和。
在这些新建建筑中,不到15%能达到国家制定的节能标准,单位建筑面积能耗是发达国家的2至3倍。
(2)机关和大型公共建筑的高能耗问题日益突出
据统计,国家机关办公建筑和大型公共建筑年耗电量约占全国城镇总耗电量的22%,每平方米年耗电量是普通居民住宅的10~20倍,是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5~2倍,做好国家机关办公建筑和大型公共建筑的节能管理工作,对实现我国建筑节能规划目标具有重要意义。
“十二五”是我国全面建设小康社会,加快社会主义现代化建设的关键时期,实现能耗强度下降16%的号召吹响了节能降耗的号角,加快建设节约型社会,倡导节约社会风尚,落实节能减排已成为全社会的最重要任务之一。
而大型建筑已日渐成为资源能源消费的大户,涉及面广、数量大、形式多样,因此实施建筑能耗动态监控对建设节约型社会具有重要现实意义。
为提高机关办公建筑和大型公共建筑运行节能管理水平,国务院发布《关于印发节能减排综合性工作方案的通知》,建设部、国家发改委、财政部、监察部、审计署联合发布《关于加强大型公共建筑工程建设管理的若干意见》,建设部也发文《关于印发《建设部关于落实<国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知>的实施方案》的通知》,要求实施节能监管体系建设试点示范工作,推动机关办公建筑和大型公共建筑节能运行水平的提高,其指导思想和工作目标为:
全面落实科学发展观,以提高国家机关办公建筑和大型公共建筑能源利用效率为目标,新建建筑要坚持遵循适用、经济,在可能条件下注意美观的原则,在建设的全过程中注重资源节约和保护环境,严格执行建筑节能强制性标准;既有建筑要加强用能管理,以制度建设为重点,运用经济、法律和行政管理手段,完善节能管理体系,培育和规范建筑节能服务体系,形成政府监管、市场引导的推进模式,建立促进节能的长效机制,稳步推进。
另一方面,青岛《市南区智慧城区建设规划》中提出,紧紧围绕全力打造国际国内一流的宜业宜居幸福城区,率先全面建成小康社会的奋斗目标,按照政府统筹引导、社会广泛参与、市场主体运作的原则,加大智慧园区、智慧社区、智慧健康、智慧城管、智慧安全等方面的投入力度,逐步提升政务服务管理的信息化、智能化水平,引导驻区企业加快基础设施建设,推动物联网、电子商务等项目的研发应用,构筑智慧城区建设总体框架,保持我区在全省智慧城市建设领域的领先地位,争创智慧青岛建设示范区。
本项目建议书旨在将市南区智慧城区建设与政府节能减排工作有机结合,依托区属企业优势,重点开展青岛市南区政府办公大楼节能降耗管理平台项目建设工作。
2.项目意义
近几年,随着国内外智慧城市概念的提出和物联网、云计算等新一代信息技术的发展,城市发展突破了之前的传统思维,创新发展了人、物及环境的关系,将人类社会与物理系统的整合作为新的发展目标。
智慧城市使城市管理更加智能、城市发展更具活力,在投入和资源消耗不变的情况下,智慧城市比传统城市能产出更多的红利效益。
市南区是青岛市政治、文化、金融的中心,青岛人民政府所在地。
市南区以“红瓦绿树”、“欧陆风情”为特点,成为著名的海滨游览胜地,是青岛经济最发达的行政区。
随着人们对城市发展更高的定位,打造智慧城市的需求日益迫切,作为青岛市核心城区和经济社会先发区域,市南区于2013年发布了《市南区智慧城区建设规划》,将建设智慧城区作为转变经济发展方式,提升城市功能品质,更好地保障和改善民生的重大举措。
建设市南区政府办公大楼节能降耗管理平台(以下简称“区政府节能降耗管理平台”),是落实政府和各级管理部门节能降耗工作要求、提升政府智能化管理水平、建设绿色生态环境的有力举措,是智慧城区建设工作的重要元素,具有重大的现实意义和指导意义。
3.项目介绍
3.1.项目概述
目前对大多数建筑来说,其能耗计量主要服务于用能收费,仅几块总电度表,能耗数据信息量少,管理较为粗犷。
由于建筑内用能系统复杂,用能管理者无法根据仅有的几块电表获知能耗主要消耗在哪方面,难以发现能源浪费的漏洞或用能系统存在的问题,甚至在进行了节能改造后,也无法判断降低的能耗是否是由于节能改造措施带来的效益。
因此,区政府节能降耗管理平台的建设,将通过扩大监测系统规模,扩充监测试点建筑数量,实现对政府办公大楼的能耗数据监测,从而揭示监测范围内建筑能耗问题、发现建筑节能潜力方向,为指导节能改造及节能量评估提供有力支撑。
“区政府节能降耗管理平台”是在实现实时数据采集和动态管理数据整合的前提下,根据建筑物的实际情况,系统主要围绕合理用能、节约用能,构建实时监测和数据集成平台,通过各种智能分析技术、模型和工具完成效率性能计算的基础上,继而形成能耗实时监测及分析的建筑节能综合应用平台。
通过此系统的应用,管理者可以突破时空约束,实现不同人、时、地的公共建筑用能管理。
整合后的信息资源也可通过此平台实现与管理者的多渠道信息交互,并在关键控制点上给予决策支持,以达到资源的科学管理,科学利用,实现长期可持续发展。
3.2.项目建设目标
“区政府节能降耗管理平台”项目将在实现区政府办公大楼及其它附属建筑在内全部公共建筑的能耗数据监测基础上,在实时监测和动态管理两个层面采用最新的通信技术、计算机网络技术、工业自动化技术、新型传感器技术、现代节能技术和软件工程技术,通过对建筑物内各种用能设备的集中控制和管理,使管理人员清晰了解建筑用能现状,实现精细化管理,提高设备运行和管理效率,降低运营成本;同时,通过对各项能耗数据进行分析和研究,发现建筑节能潜力,明确改造方向,并为节能改造效果评估提供基础数据,使节能真正实现定量化,最终实现建筑能源管理现代化,达到减少浪费、节约能源的目的。
本次新建的系统将完全满足建设部制定的“国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则”的要求,且新建的系统将与前期系统良好整合,系统安装所涉及的电气和智能建筑等专业安装工程以质量优秀为目标。
4.项目建设标准和规范
4.1.设计原则
“区政府节能降耗管理平台”的设计应遵循实用可行,适用易用,开放标准,安全可靠,先进成熟的原则。
●实用性与可行性
为了保证系统建设后能够有效运行,系统的功能设计要响应政府办公能耗管理的实际需要,重点考虑信息采集和上报的及时性与可行性,并充分考虑信息技术发展趋势,设计选用功能适合现场情况、符合实际要求的系统方案,节约工程投资,同时保证系统实用、可行。
●适应性与易用性
系统的设计必须具有广泛适应性,面对不同的用户群,提供不同的数据上报方案,以适应不同层次用户的个性化需求。
系统应充分考虑多数操作人员的实际操作情况,力求软件界面简洁、操作方便、易学易用。
●开放性和标准性
系统应具有良好的通用性、可集成性和易扩展性,在软硬件设备的互连,系统升级、扩充和更新及其它外界环境变化时,都有较强的适应能力。
系统的结构设计过程中要预留标准化接口,以便根据未来的需求进行相应的扩展。
●安全性和可靠性
系统在设计上应充分考虑其安全性,提供完善的权限管理机制与数据备份机制,确保系统安全、稳定的运行。
在硬件的选型和配置、软件的组织和设计、数据的安全性和完整性以及系统的运行和管理等方面都应采取必要的措施,防止由内在因素和危机环境造成的错误和灾难性故障,确保系统数据的可靠性。
●先进性和成熟性
系统的建设应基于当前先进的计算机及网络技术和设备,充分考虑到将来业务发展和技术更新的要求,同时应符合市南区智慧城区建设规划和信息系统工程的规范要求。
采用先进设计思想和设计方法的同时,系统的建立应以用户的需求作为设计的出发点和归宿,求得先进性和实用性相统一。
尽量采用成熟的可重用模块、中间件、构件等,实现应用系统的易扩充、易使用、易维护与高成熟度。
4.2.设计依据及规范
●《国家信息化领导小组关于我国电子政务建设指导意见》;
●《中共中央办公厅国务院办公厅关于加强信息资源开发利用工作的若干意见》;
●《国家信息化领导小组关于加强信息安全保障工作的意见》;
●《国家信息化发展战略(2006-2020年)》;
●《2020中国可持续能源情景》;
●《中国能源发展战略与政策研究》;
●《中华人民共和国节约能源法》;
●《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理的实施意见》(住房和城乡建设部、财政部:
建科[2007]245号);
●《国家电子政务工程建设项目管理暂行办法》(中华人民共和国国家发展和改革委员会令第55号);
●《GB/T8566-1995信息技术软件生存期过程》;
●《GB/T8567-1988计算机软件产品开发文件编制指南》;
●《GB/T9385-1988计算机软件需求说明编制指南》;
●《GB/T11457-1995软件工程术语》;
●《GB/T12504-1990计算机软件质量保证计划规范》;
●《GB/T12505-1990计算机软件配置管理计划规范》;
●《GB/T14079-1992软件维护指南》;
●《GB/T14394-1993计算机软件可靠性和维护性管理》;
●《GB/T15853-1995软件支持环境》。
4.3.项目标准
4.3.1.设计标准
●《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2006);
●《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2006);
●《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005);
●《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)(2000年版);
●《智能建筑弱电工程设计施工图集》(GJBT-471);
●《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008);
●《供配电系统设计规范》(GB50052-2009);
●《低压配电设计规范》(GB50054-95);
●《智能建筑工程质量验收规范》(GB50339-2003);
●《建筑电气工程施工质量验收规范》(GB50303-2002);
●《综合布线系统工程设计规范》(GB/T50311-2007);
●《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》(GB/T50312-2007);
●《电子计算机场地技术条件》(GB2887-2000);
●《计算机软件开发规范》(GB8566-97);
●《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004);
●《套接紧定式钢导管电线管路施工及验收规范》(CECS120:
2000);
●《防雷及接地安装工艺标准》(322-1998);
●《金属线槽配线安装工艺标准》(313-1998);
●《钢管敷设工艺标准》(305-1998);
●《建筑电气安装分项工程施工工艺标准》(533-1996);
●《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-92;
●《多功能电能表通信规约》DL/T645-2007。
4.3.2.验收标准
●《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2007);
●《建筑电气工程施工质量验收规范》(GB50303-2002);
●《自动化仪表工程施工及验收规范》(GB50093);
●《综合布线系统工程设计规范》(GB/T50311-2007);
●《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008);
●《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》;
●《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》;
●《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》;
●《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据中心建设与维护技术导则》;
●《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设、验收与运行管理规范》。
5.系统总体架构
5.1.系统总体设计
该系统的开发是在统一架构体系下,由应用平台、配置平台及各种服务和接口共同构成。
平台架构如图1所示:
图1节能降耗管理平台总体架构
5.1.1.系统总体结构
“区政府节能降耗管理平台”采用层次化的体系结构,详述如下:
1、实时数据采集层:
由数据采集器完成对用能数据的采集,并按标准协议为应用系统提供数据;
2、计算引擎:
对采集到的一次数据进行深入的计算和处理,以得到更多的有效性能指标,同时还要完成各种定时任务的执行。
3、应用平台:
通过门户为用户提供基于BS的各种应用服务,具体的模块如图示。
4、对外接口:
提供数据上行接口,包括发送数据和接收数据。
5、配置平台:
针对不同的客户需求配置功能内容以及计算公式和特定模型,还包括报表设计器、组态设计器等。
6、运维平台:
监测各设备(服务器、采集器)的运行情况。
最后构成完整的一体化应用平台:
该平台是基于应用而非开发平台。
如图2所示:
图2应用体系结构图
5.1.2.软件应用架构
平台应用软件架构如图3所示:
图3平台应用软件架构
5.2.平台监测方案
根据现场调研和勘察,区政府办公楼的能耗项主要由办公用电、照明用电、空调、供热、供水及燃气构成,因此平台首先对区政府办公大楼及其它附属公共建筑的用电基础数据进行采集,电耗除按照明用电、空调用电、插座用电及动力用电等进行分项计量之外,同时提供变压器低压侧出线回路、单独计量的外供电回路、特殊区供电回路、制冷机组主供电回路、单独供电的冷热源系统附泵回路、集中供电的分体空调回路、照明插座主回路、电梯回路等回路的分项计量。
其次,平台对市政供热、供水、供气的基础数据进行采集和分项计量,并根据需要加装控制单元以实现节能自动控制。
5.3.系统总体设计
建筑内的能耗数据采集器通过专用VPN通道远程传输网向能耗监测中心设置的固定IP发送数据,其通信协议需符合国际和国家标准。
监控中心的通信前置机负责接收数据采集器发送的数据,并解析入库。
根据系统负载变化,通信前置机可以是一台或多台。
数据库及系统业务逻辑放置于双机热备带磁盘阵列的服务器上,该服务器依据建设部数据传输规范负责向上级中心发送存储的数据。
系统软件采用B/S架构,用户数据查询请求通过本地局域网内或广域网上计算机的WEB浏览器发出,中心的WEB服务器接收到相应请求后,在该用户权限范围内调用服务器处理过的数据发送到客户端,并以表格或图形的方式显示。
为保障系统安全,防止非法侵入,系统与外网之间通信采用防火墙隔离。
1、建筑能耗数据采集
能耗数据采集远程传输系统包括硬件防火墙、路由器、交换机、通信前置机、INTERNET/CDMA网络及数据采集器等组成。
建筑能耗数据采集远程传输系统从该系统区域内的数据采集器中取得数据,同时可以接收来自区域内数据中转站转发的能耗数据。
建筑能耗数据采集传输系统使用国家标准数据协议,接收通过INTERNET或CDMA网络传输来的建筑能耗数据,并存储其数据库内。
因系统是连接在广域网中,所以在接入网络之前,安装一个硬件防火墙,有效防止网络病毒的侵袭和网络攻击。
能与各种厂家的数据采集器连接,接入监测中心的数据采集器具有分类分项能耗数据传输的功能要求。
数据采集器上传的参数格式符合监测中心规定的参数格式要求,即上传的建筑代码ID、仪表参数ID、数据类型等必须符合监测中心给定的编码一致。
监测中心为数据远传采用的协议规范主要有以下几个方面:
●数据远传使用基于IP协议的数据网络,在传输层使用TCP协议。
●数据远传时监测中心建立TCP监听,数据采集器不启动TCP监听,数据采集器发起对数据中心的连接,TCP建立后保持常连接状态不主动断开,数据采集器定时向监测中心发送心跳数据包并监测连接的状态,一旦连接断开则重新建立连接。
●TCP连接建立后,数据中心就立刻对数据采集器进行身份认证。
●数据采集器和监测中心中间传输的数据和命令进行加密处理。
●身份验证完成后,监测中心立刻对数据采集器进行授时,并校验数据采集模式,在主动定时采集模式时校验采集周期。
当监测中心和数据采集器中的模式或周期配置不匹配时,监测中心对数据采集器的配置进行更改。
●在主动定时发送模式下,当网络发生故障时,数据采集器必须存储未能正常实时上报的数据,待网络连接恢复正常后进行断点续传。
●当因计量装置或数据采集器故障未能正确采集能耗数据时,数据采集器必须向监测中心发送故障信息。
2、数据处理与存储系统
数据存储系统主要由两台热备服务器以及一个磁盘阵列柜组成。
数据库服务器采用性能稳定的企业级服务器,两台服务器采用完全相同的软、硬配置,并采用主从模式,在服务器(主机)正常运行数据库工作时,备份服务器(从机)处于准备状态。
当主机出现任何软、硬件故障导致应用进程停止服务时,从机自动接管主机的工作。
磁盘阵列柜负责后端的存储系统,阵列柜分别与两台主机连接,这种相对独立的数据存储方式,有利于另一台主机接管服务及应用后,可以正常访问数据内容。
该系统的数据处理软件和所有的数据库操作都在服务器上运行,而数据存储在磁盘阵列柜中。
(1)系统热备
为满足系统热备的要求需选用一款高性能的热备软件。
该软件属于高可用容错集群软件,运行于NT、Windows2008、Linux和NCRUnix平台。
它在共享磁盘阵列方式下,实现两台服务器各自运行不同应用且相互热备份,即实现双Active运转模式。
并支持远程灾难实时复制备份恢复系统。
用户的硬件资源(如网卡),软件资源(如操作系统、数据库管理系统、数据库应用系统、电子邮件系统等)均能处于热备软件的保护之下,当这些被保护资源出现技术故障时,热备软件可随时实施系统资源切换。
该热备软件真正实现了用户硬件或是软件资源发生故障时系统及应用层上的在线热切换。
且占用系统资源极少,不增加网络负荷,不打扰任何具体应用系统的任何操作。
这样就使用户的服务器、操作系统、数据库系统以及关键的数据及应用程序保持连续不间断,确保系统99.99%的高可用性。
(2)数据处理与存储
系统接收从数据采集器发送来的数据,能够处理大量的并发请求,针对接收的数据能够进行异步处理,一方面针对原始数据包进行存储,另一方面将接收到的数据路由到数据处理子系统进行处理。
系统能支持数据采集器的断点续传功能。
数据处理与存储系统是建筑能耗监测中心版软件中十分重要的子系统,它对数据采集器上传的数据包进行校验和解析,并根据支路安装仪表情况构造用能模型,然后根据用能模型对原始采集数据进行拆分计算得到分类分项与分户能耗数据,并将原始能耗数据和分类分项与分户能耗数据保存到数据库中。
由于监测建筑用能情况的复杂性和能耗监测项目预算成本的控制,很多用能支路需要间接计量。
理清用能支路和分项能耗的关系,采用加法、减法、拆分、百分比预估等方式,结合建筑物能耗分类分项与分户计量设计方案,得到合理的分类分项能耗数据。
3、数据展示子系统
数据展示子系统主要由WEB服务器和工作站组成。
其中,WEB服务器主要是为客户端的浏览服务;工作站供监测中心工作人员配置建筑信息以及查询各个监测中建筑的能耗消耗情况以及能耗对比情况。
本方案中为了节约成本,将把数据库服务器兼WEB服务器使用,同样的监控工作站也和通信前置机也合用同一台电脑。
(1)数据展示系统软件页面结构
数据展示系统软件核心是中心版能耗监测系统软件,中心版能耗监测系统软件展示页面结构如图4所示:
图4能耗监测系统软件展示页面结构
(2)数据展示系统软件页面概述
中心版能耗监测系统软件主要有三类页面:
信息配置页面、建筑能耗统计查询页面、实时监测页面。
●信息配置页面主要分为系统管理页面、建筑信息配
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