艾科能源计量管理系统.docx

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艾科能源计量管理系统

能源计量管理系统

（空调、水、电）

技

术

方

案

艾科电子工程有限公司

二○○八年三月

1.前言

1.1.品牌介绍

本方案设计采用艾科能源计量管理系统

1.2.选型特点

AKE作为能源计量管理系统的国内第一品牌，AKE中央空调计费系统在全国400多个楼盘中得到了成功应用，是目前国内最成熟的能源计量管理系统。

该系统具有如下的特点：

先进性：

该系统采用了微电子技术、计算机管理技术、模糊数学理论；

合理性：

该系统在中央空调计量采用的末端当量时间计量，简单合理地解决了大批量的零星用户的计费问题，使其计费尽量合理；

安全性：

配合空调计量末端控制型采样器，艾科中央空调计费系统软件可设置自动报警能，对非正常用户进行监控和报警；

易操作、易维护性：

空调计量末端计费系统只在电路上进行改进，对空调水管管路不作任何改动，无需改动原中央空调系统结构；

稳定性：

对于水电计量坚决采用网络一体化表具，彻底解决了数据传输的稳定和精确

系统以中央空调计量为核心，并入水电自动计量的管理，以稳定性、可靠性为原则，品牌经历了10年的考验，现用户已遍布全国。

1.3.部分项目清单

南京麦信业绩

南京XX健身中心

南京XX大厦

南京中山东路XX号楼商务楼

南京XX商务中心

南京XX广场

南京XX山庄（在施工）

南京XX医院（在施工）

南京XX科技大厦（在施工）

南京XX国际大厦

南京XX国际广场（在施工）

苏州XX大厦

南京XX大厦

苏州XX大厦

苏州新区XX大楼

常州XX大厦

常州XX大酒店

常州XX科技大厦

常州XX都会

XX世界贸易中心（在施工）

上海XX广场

上海XX大厦

上海XX大厦

上海XX网球中心

上海XX会馆

上海松江XX会所

上海浦东XX阁

上海XX广场

杭州XX广场

杭州XX商城

杭州浙江XX中心

杭州XX楼

扬州XX城

杭州XX大厦

杭州XX大酒店

杭州XX世纪广场

杭州西湖XX大厦

杭州XX广场

杭州XX大楼

杭州XX广场

杭州XX广场

杭州XX商务大厦

杭州XX大厦（在施工）

XX银座大厦

XX新天地

XX国际汽车城

宁波XX商务酒店

宁波XX银座

宁波XX花园（在施工）

温州XX大厦

XX运管大楼

XX税务局大楼

XX中级人民法院大楼

南通XX国际

芜湖XX中心大厦

山东XX苑小区

杭州XX丽晶城（在施工）

杭州XX大厦（在施工）

其它地区部份业绩：

佛山Xx大厦

佛山XX大厦

佛山XX大厦

佛山XX广场银洲城

顺德XX娱乐城

深圳XX会所

深圳XX大厦（48层）

深圳Xx大厦

深圳XX大厦

深圳Xx大厦

深圳Xx商场

深圳X酒店

广州Xx综合楼

广州Xx设计院大厦

广州XX所

广州XX办公大楼

广州Xx广场

广州Xx国际广场

广州Xx广场（部分）

广州XX办公大楼

广州XX会所

广州XX商铺（一、二期）

广州XX广场

广东XX会展中心

珠海XX中心

东莞XX铜板厂

东莞XX中心

东莞XX广场

中山XX大酒店

中山XX大酒店

XX地税局大楼

茂名XX步行街

顺德市XX区会所

佛山XX会所

厦门XX中心

厦门XX大厦

厦门XX大厦

XX日报社

厦门XX娱乐城

福州XX国际大厦

泉州XX大厦

泉州XX商贸城

福建XX文化宫

北京顺义区XX公司综合大楼

重庆XX酒店式公寓

重庆XX书店

重庆XX大厦

重庆XX楼

重庆XX大厦

重庆xXX大厦

重庆XX服务大厦

四川XX大酒店

四川XX酒店

成都XX音乐花园

成都XX管理局宿舍

四川Xx医院

XX蓝色港湾

XX现代之窗

长沙XX花园（13栋楼）

湘潭XX大厦

湛江XX城

株洲XX大厦二期

XX地税局

江西XX国贸

江西南昌安源XX大楼

武汉XX华庭

武汉XX银行

山东临沂XX大厦

湖南XX国际广场

湖南XX时空

湖南XX花园

山东临沂XX书店

湖南永州XX大酒店

保定XX大厦

烟台XX大厦

烟台XX国际大厦

广西梧州XX花园

广西桂林XX大厦

广西XX供电局

广西XX检察院

广西南宁XX大厦

昆明XX时代

湖南XX区政府

湖南XX电厂长沙住宅基地

XX大学科技园

湖南XX出版社住宅楼

益阳XX住宅楼

湖南XX广场

漳州XX医院新病房大楼

XX省地税局

韩城XX大楼

东莞XX区政府办公楼

XX商城

东莞XX酒店

XX世贸中心

东莞XX美食城

上海XX广场

广州XX庭苑

贵阳XX艺术中心

广州XX广场

长沙XX园

广州XX广场

长沙Xx街

广州XX会议中心

广西XX书店

保利Xx广场

广西XX国际大酒店

广东Xx城

广西Xx酒店

柳州Xx国际城

深圳XX广场

武汉XX工程勘察院

深圳XX酒店

柳州XX大厦

深圳Xx中心

国家海洋局烟台海洋馆区

南宁XX局

潍坊Xx国际大厦

南宁XX区工会综合楼

大连XX国际大厦

南宁XX通信楼

郑州XX雅轩

南宁XX商业广场

厦门XX医院外科病房

南宁XX国际商会中心

XX国际大酒店

南宁邕宁XX公司

烟台XX苑

南宁XX城

烟台XX公寓

2.系统概述

2.1.总论

AKE能源计量系统是一套以计量为基础，收费为核心的系统；是一套对中央空调、水、电的用量进行独立核算的智能化计量、收费管理系统；能源计量管理系统可以由下面的几个子系统组成：

空调计量子系统：

主要适用于商场、办公等需要分区域或分户计量；是对用户的中央空调用量进行计量的系统。

根据计量末端的类型和实际功能需求可分为当量时间计费和区域能量计费；系统主要由前端的空调计量器具和通讯管理器组成。

电量计量子系统：

主要是对用户的用电量进行计量和远程抄表的系统；系统主要由前端的网络智能水表和通讯管理器组成。

冷热水计量子系统：

主要是对用户的冷热水用量进行计量和远程抄表的系统；系统主要由前端的网络智能水表和通讯管理器组成。

2.2.设计标准

Ø《建筑智能化系统工程设计管理暂行规定》建设部1997

Ø《民用建筑电气设计规范》（JGJ／T16－92）建设部

Ø《智能建筑设计标准》（DBJ08－4－95）上海市建委1996

Ø《建筑和建筑群综合布线工程设计规范》中国工程建设标准协会1997

Ø《中华人民共和国国家计量检验规程—热能表》（JJG225-2001）国家质量监督局2002

Ø《大楼通信综合布线系统》（UD／T926）邮电部1997

Ø《民用建筑电气设计规范》

Ø所有计算机硬件系统均符合下述标准：

·电磁学规范：

FCCClassB或CISPR22ClassB

·安全规范：

ULListed（美国）或EN60950（国际）

2.3.系统结构

AKE能源计量管理系统通讯采用RS485标准工业总线，设计采用3层结构：

Ø上层：

中央管理层，主要由电脑、计费仪和系统管理软件构成。

Ø中央层：

系统扩展层，主要由各种通讯管理器构成。

Ø底层：

数据采集层，主要由各种采集器和仪表组成，包括时间采样器、能

量表、水表、电表.

系统结构图如下：

3.系统设计说明

3.1.空调计量设计说明

空调计量分能量计量和当量时间计量两种模式：

1、能量计量采用能量表，一般用于区域计量

2、分户计量采用时间采样器的当量计量

3.1.1.能量表型计量

能量表主要是由1台能量积算仪、1对配对的PT1000温度传感器、1台流量计组成。

能量积算主要对空调回路的出水温度T1、回水温度T2及瞬时流量q进行实时测量，并按照热力学能量计算公式，对使用冷量或热量进行累积计算。

能量计算公式如下：

Q=∫c（t2-t1）qtdt，其中：

 Q:

总的耗能量

AKE-C03P的基本结构图

3.1.2.当量时间型计费

主要针对中央空调风机盘管和空调箱、新风机组等末端。

对风机盘管：

检测电磁阀的开关状态并结合风机的运行状态对高、中、低风速运行时间分别进行累计和存储。

只要电磁阀没有打开或者空调系统处于关闭状态下，采集器都不计时，系统不收费。

对于空调箱、新风机组，我们检测该设备空调回路的比例调节阀开度，设备对调节阀开度和时间进行积分，计算出当量时间；只要比例调节阀没有打开或者空调系统处于关闭状态下，采集器都不计时，系统不收费。

采用RS485通讯方式与G04P通讯管理器进行通讯组网。

3.2.电量计量子系统设计说明

直接采用带RS485通讯的网络电表，采用RS485通讯方式与G04P通讯管理器进行通讯组网，实现远程抄表功能。

采用网络电表组网的特点是抄表准确，通信可靠，有别于传统的脉冲输出采集的设计模式，避免了脉冲输出所产生的抄集数据与表具现场数据不一致的问题。

3.3.冷热水计量子系统设计说明

直接采用带RS485通讯的网络水表，采用RS485通讯方式与G04P通讯管理进行通讯组网，实现远程抄表功能。

采用网络水表组网的特点是抄表准确，通信可靠，有别于传统的脉冲输出采集的设计模式，避免了脉冲输出所产生的抄集数据与表具的现场数据不一致的问题。

4.系统设计方案

4.1.系统总体设计说明

本项目具备商业、宾馆、酒店公寓、写字楼等功能为一体的综合楼；一套综合有效的能源计量管理系统在本项目中将起到不可或缺的作用。

4.2.总体设计原则及目标

Ø标准化：

设计及其实施按照国家和地方的有关标准进行，选用的系统设备、产品和软件尽可能符合相关工业标准，并且有CMC认证；

Ø先进性：

工程的整体方案将保证具有明显的先进特征。

考虑到电子、信息技术的迅速发展，本设计在技术上将适度超前，所采用的设备，产品和软件不仅成熟而且能代表当今世界的技术水平。

Ø合理性和经济性：

在保证先进性，满足用户需求的同时，以提高工作效率，节省人力和各种资源为目标进行工程设计，充分考虑系统的实用、适用和效益，争取获得最大的投资回报率；

Ø结构化和可扩充性：

系统的总体结构将是结构化和模块化的，具有很好的兼容性和可扩充性，使系统能在日后得以方便地扩充；

Ø管理简单：

全面综合优化优选，强调以人为本，系统易学易用，实现现代管理。

4.3.设计依据

1.本项目的项目水、电、空调图纸；

2.甲方专业人员对项目的描述和建议；

3.艾科能源计量收费系统的系统结构和产品特性。

4.4.系统设计方案

系统设计对空调、电、冷热水实现自动计量；

1、空调计量部分：

对裙房的3个分区、主楼、付楼的宾馆实现总能量计量，实现裙房的3个区域用户和宾馆实现按用量核算收费；对主楼采用当量时间计量，计量到每个空调末端，根据最终销售的区域划分实现分户计量，并通过系统实现欠费停机或预收费功能；

整个中央空调水系统划分为5个区域：

主楼、副楼宾馆部分、裙房的银行、餐饮和咖啡厅。

在每个区域的总管上安装1套电磁式能量表，测量各区域的能耗，共计5套能量表。

设计选用电磁式能量表，流量计采用无运动部件的插入电磁流量计，安装方便、计量精度高，稳定可靠、免维护。

避免了普通机械转子式流量计的缠绕、堵塞情况，避免计量不准不稳定；通过以上设计，可以实现整个空调系统的能耗总量计量和裙房的3个用户、宾馆以及整个主楼的能耗计量和费用核算。

对于主楼，在每个风机盘管处安装一只C02B控制型时间采集器，对每个风机盘管使用的高、中、低档运行时间进行分别累计计量，再结合每台风机盘管的额定功率（Q=PT）计算出每台风机盘管得空调使用当量时间，共计安装431只C02B型采样器；在每台新风机组安装一台C02F时间采集器，对每台新风机组的空调使用当量进行计量，共安装20台C02F时间采集器；主楼的总能耗和总费用通过以上对所有末端的当量时间计量数据，按各用户对应的末端当量时间的比例，得出相应的能耗和费用，对于公共部分的新风用量，按照面积在管理软件中自动计算后按面积比例分摊到各用户。

系统与空调系统实现联动，并通过通讯管理器组网，将数据上传到上位管理软件。

2、水电计量部分：

对主楼、裙房、宾馆、酒店公寓的总电量实现总量计量、对主楼、裙房的各用户、酒店公寓实现分户电量；对主楼的冷水、裙房、宾馆、酒店公寓的冷热水实现总量计量，酒店公寓的冷热水用量实现分户计量，电表、冷热水表均设计采用一体化智能网络表，表具本身具有数据存储功能，通过通讯总线直接将计量数据上传到上位管理软件；屏弃前几年普遍采用的脉冲输出表具，避免了误差大、系统数据丢失、数据出错的问题。

Ø电量计量：

在主楼、裙房、宾馆、酒店公寓的总电回路、裙房3个用户回路上和酒店公寓、写字楼各用户回路上各安装一个网络电表，共7块三相网络电表和407块单相网络电表；通过通讯管理器组网，将电表数据上传到上位管理软件，实现电量的自动计量。

Ø冷水计量：

在主楼、裙房、宾馆、酒店公寓的生活用（冷）水总管、裙房3个用户冷水总管上和酒店公寓各用户冷水入户管路上各安装一个网络冷水表，共计249块网络冷水表；通过通讯管理器组网，将水表数据上传到上位机管理软件，实现冷水用量的自动计量。

Ø热水计量：

在主楼、裙房、宾馆、酒店公寓的生活热水总的出水和回水管路、裙房3个用户生活热水总的出水和回水管路上各安装1套网络热水表（出水用量减回水量等于实际用量），在酒店公寓各用户热水入户管路上各安装一个网络热水表，共计256块网络热水表；通过通讯管理器组网，将水表数据上传到上位机管理软件，实现热水用量的自动计量；

通过以上设计，实现整个建筑的能源自动计量收费功能，各用户按清单、按实际用量交费，为今后物业管理解决了收费难问题，解决了目前其他大楼普遍存在的物业争端，提升楼盘的品牌形象。

2、计量点位总表：

4.5.设备清单及配置说明

1、设备配置清单如下：

2、配置说明：

Ø系统通讯距离为1.2Km，在通讯不稳定时，需要加装中继器；

Ø1套电磁能量表包括：

1台流量积算仪、1台电磁流量计和1对温度传感器；

Ø空调计量、水、电计量的通讯管理器分开配置；

Ø以上相关数据按：

主楼165户、酒店公寓242户、裙房3户计算；

Ø写字楼、酒店公寓的分户计量电表采用单相电表，裙房等主回路电计量采用三相电表；

Ø酒店公寓的冷热水入户回路规格暂时按照DN15计算，裙房、主楼、宾馆、酒店公寓的冷、热水主回路及裙房的3个用户的冷、热水主回路的规格暂时按照DN50计算，实际尺寸按照现场配置。

4.6.系统功能

1、系统的基本功能如下：

Ø实时检测：

自动检测系统内各点的工作状态，判定其是否正常；如果出现故障，自动记录故障的类型、时间和次数。

Ø管理功能：

绘制末端的使用率，便于空调人员管理开关主机的数量，真正实现节能运行；

Ø查询功能：

随时查询各用户任何一段时间内的所有资料，包括建筑、楼层、用户编号、用户姓名、数据时间、计费类型数据的查询功能。

Ø数据安全：

在电脑内记录每一用户20年内的实际用量、应缴费用。

在电脑内记录各用户当前的用量、上次抄收时的用量，实现关键资料的双备份；

Ø核算功能：

根据抄收的资料，自动计算出各用户的空调用量，所需费用等，并可将各种资料转换为其它软件的资料格式，与其它系统联网；

Ø保密功能：

管理系统软件按不同的优先级别设有密码，可以防止无关人员乱操作，破坏系统或资料；

Ø报表输出：

随时按客户需求定制报表，打印出各用户的收费单据；

Ø综合统计：

可实现按类别、按片区、按单位等不同要求的综合统计；

Ø采用Windows2000/XP操作系统，简体中文图形操作界面；SQLServer2000/2005数据库；

Ø数据交换：

用户需查询的数据可以以标准、通用的格式直接导出，可满足智能系统集成要求。

Ø分时段计量：

配合中央空调计费系统和电表实现分时段计量的功能。

2、收费单的基本格式如下表

5.系统选型设备介绍

5.1.设备选型原则

1）合法性：

具备计量体系和相关产品的计量器具的生产许可证等，没有知识产权的纠纷。

2）稳定可靠性：

。

◆一是产品本身要求稳定是根本

中央空调的计量表没有国家标准，很多厂家和单位将北方供热的热能表的标准拿来作为中央空调的计量标准，而实际使用的条件（温度、温差、流量的范围）都发生了很大的变化，导致误差会达到10-30%。

本方案设计产品在广东省取得了产品认证标准及计量生产许可证，标准号Q/AKE-1-2004；

在区域计量使用的能量表部分，坚决不采用稳定性差、使用寿命短、故障率高的机械式能量表，流量计在大管径采用进口的插入式电磁流量计，在小管径采用质量稳定可靠的管段式电磁流量计。

对于水电计量表具，设计选用网络一体化表，具备数据本地存储、总线传输技术，有别于传统的脉冲输出采集的设计模式。

◆二是通讯的方式建议选用最稳定可靠的方式而不是最先进的方式

系统应具备良好的抗干扰能力，建议采用成熟的国际通用标准RS485。

3）经济性：

保证稳定的工作状态并能够通过优化设计达到良好的性价比。

4）实用性和成熟性：

系统具备工程中所要求功能的能力，并且实现全中文操作，并应采用被实践证明为成熟和适用的知名品牌技术和设备，有成功收费使用5年以上的实例。

5）先进性：

系统采用分布式、模块化的结构，采用先进的计算机、通信、测量和显示技术的实例。

6）开放性和标准化：

系统遵循开放性原则，提供符合国际标准并满足国家及行业最新规范的软件，硬件、通信、网络，操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口与工具，使系统具良好的灵活性、兼容性，扩展性和可移植性。

7）扩展性：

能满足用户将来的需求及系统规模的扩大。

5.2.选型设备介绍

5.2.1.J02计费仪

计费仪作为系统的核心设备之一。

负责整个计量系统的数据传输和控制。

计费软件指令的下达，采样器数据的上传，都必须通过计费仪完成。

性能参数

性能参数

工作电压：

220VAC±10%

功  耗

10W

上行通讯：

RS232

下行通讯：

RS485

通讯速率：

9600bps

负载数量：

128个

负载对象：

G02C/G02M/G03/C03P/PE/PW

外形尺寸：

420×260×60（mm）

重   量：

3kg

5.2.2.通讯管理器

G04P计费管理器（以下简称G04P）是系统的现场设备，负责下属所有的信号采集器（采样器、能量表、网络水电表）的信号、数据通讯管理工作，是用于对计费系统进行分组管理的装置。

向下——通讯管理器通过RS485工业总线或编码方式与信号采集器联网,控制采集器的工作和读取采集器的各种数据信息。

向上——通讯管理器通过RS485工业总线与AKE-J02中央空调计费仪连接，向监控中心传送各种数据。

该设备可以根据上位控制系统的命令决定采样器是否计费。

功能:

为前端设备提供电源

与计费主机进行通讯，将计费系统分为许多独立小分支机构，确保系统稳定

特点：

通讯全部隔离，减少故障影响

金属外壳，带锁保护，安装方便

内部有漏电断路器，自动过流保护

技术参数：

工作电源

220VAC

输出电源

24VDC

功耗

8W

通讯方式

RS485

通讯速率

9600bps

最大通讯距离

1000米

外形尺寸

300×400×140（mm）

重量

6KG

5.2.3.电磁能量表

电磁能量表包括C03P能量积算仪插入式电磁流量计、PT1000温度传感器3部分组成，核心部件流量计采用原装进口插入式安装的电磁流量计，计量精确、安装维护及其方便，稳定性强、使用寿命长。

◆C03P能量积算仪

C03P能量积算仪主要是对热交换系统中载能介质（液体水）的出口温度T1、入口T2及瞬时流量q进行实时测量，并按照热力学能量计算公式，对系统消耗的冷量或热量值进行计算的装置。

当T1大于T2时，对冷量进行积算，而当T1小于T2时对热量进行积算，并将冷量和热量保存。

产品特点如下：

Ø美观大方，铝合金外壳，LCD全中文液晶显示；

Ø兼容输出信号为4-20mA的流量计（如电磁流量计）及各种输出信号为脉冲的流量计（如涡街流量计）；

Ø现场显示冷量值、热量值、瞬时流量和进水温度、回水温度；

Ø具有远传数据输出接口，便于集中抄表或网络管理；

Ø有报警信号输出。

性能参数：

工作电源：

220VAC±22V/50±1Hz

温度测量范围：

（0.0～100.0）℃

温度测量精度：

±0.5%

适配温度传感器

高精度四线制PT100，配对精度0.01℃

流量测量范围：

（0～999.999）m3/h

流量测量精度：

±1.5%

流量信号范围：

脉冲型：

（0～2000）Hz  电流型：

4-20mA电流

冷量积算范围：

（0～99999.999999）MWh

热量积算范围：

（0～99999.999999）MWh

分 辨 率：

0.000001MWh

能量积算精度：

0.000001MWh

通讯接 口：

RS-485

通 讯速率：

9600bps

最大通讯距离：

1000m

外形尺寸：

250mm×150mm×60mm

◆插入式电磁流量计

电磁流量计的工作原理基于法拉第电磁感应定律：

当导电液体流过包围在磁场中的测量管时，在流向和磁场二者相垂直的方向就会产生与平均流速V成正比的感应电动势E。

电磁流量计由传感器和转换器二部分组成，转换器通过励磁电缆将励磁电流传输到传感器内部的线圈，从而在传感器测量管内产生磁场，流过测量管的导电液体因切割磁力线而产生感应电动势，固定在测量管管壁二侧的电极接收并通过信号电缆将该感应电动势传输给转换器，转换器将该信号进行滤波、放大、运算、变换后，得出被测介质的流量值，并输出与流量测量值成正比的标准电流信号或频率信号。

产品特点如下：

Ø适用于各种导电液体的流量测量，如空调水、自来水、污水、泥浆、纸浆、各类饮料、化学原料、粘稠液体和悬浮液。

Ø测量结果不受温度、压力、密度、电导率等介质物理特性和工况条件的影响，其输出信号与被测流体的体积流量成正比。

Ø对强腐蚀性、强磨损性介质具有良好的适应性。

Ø具有优异的量程比，在低流速或流量变化幅度较大的应用领域（如中央空调系统、自来水行业）具有良好的适用性。

Ø具有正/反双向流量测量功能。

工作电源：

220VAC±22V/50±1Hz

流量测量范围：

（0～999.999）m3/h

流量测量精度：

±1.5%

流量信号范围：

电流型：

4-20mA

介质温度范围：

-40～180℃

公称压力范围：

0.6～4.0MPa

适用口径：

DN6～2000（mm）

通 讯速率：

9600bps

防护等级：

IP67

◆温度传感器

热电阻是最常用的一种温度检测器。

它的主要特点是测量精度高，性能稳定。

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。

PT1000薄膜铂电阻配对温度传感器，严格遵照部颁行业标准“热能表”（CJ128-2000）、“热能表国家计量检定规程”（JJG225-2001）以及参照国际IEC751、EN-1434等的要求。

采用进口PT1000薄膜铂电阻元件，填充料采用进口导热硅脂，生产工艺中元件和引线的连接采用冷压连接工艺，确保了产品的密封性和长期可靠性。

采用计算机自动检测配对系统，使产品经