大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)修復(fù)方法綜述

沈曉雷（上海市建筑科學(xué)研究院有限公司， 上海 200032）

我國大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)于 2007 年開始建設(shè)，至今全國已有 10 000 多棟建筑建成了能耗監(jiān)測系統(tǒng)并將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至各級（省、市）平臺。上海市至 2019 年底已有 1 780 棟建筑完成用能分項(xiàng)計(jì)量裝置的安裝并與市平臺聯(lián)網(wǎng)，其中約 1 300 棟建成時(shí)間超過 5 a，設(shè)備老化、系統(tǒng)不穩(wěn)定情況頻出。

自 2017 年開始，上海市各區(qū)陸續(xù)啟動樓宇數(shù)據(jù)質(zhì)量提升項(xiàng)目，公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的修復(fù)工作迫在眉睫。本文根據(jù)近幾年的工作經(jīng)驗(yàn)，對修復(fù)方法進(jìn)行一些總結(jié)。

1 能耗監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

現(xiàn)有各建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)主要存在以下一些問題。

（1）系統(tǒng)建成 3 a 內(nèi)一般運(yùn)維情況良好，但對于超過3～5 a 的樓宇，運(yùn)維中止情況普遍存在，大部分樓宇處無人維保狀態(tài)。這些樓宇原能耗系統(tǒng)已完全癱瘓，服務(wù)器、采集器中止工作，但表具仍在正常工作中。主要原因，一是當(dāng)年系統(tǒng)建設(shè)時(shí)僅考慮了建設(shè)費(fèi)用，未考慮運(yùn)維費(fèi)用；二是部分實(shí)施公司現(xiàn)已轉(zhuǎn)型或消亡導(dǎo)致斷保。

（2）部分樓宇配電管理系統(tǒng)仍在運(yùn)行，能實(shí)時(shí)監(jiān)測到各回路能耗數(shù)據(jù)，但已經(jīng)中止向上級平臺上傳。

（3）網(wǎng)絡(luò)中斷現(xiàn)象普遍存在，原樓宇大部分是利用建筑內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，由于各種原因，很多建筑網(wǎng)絡(luò)中斷，造成數(shù)據(jù)無法上傳。

（4）現(xiàn)場回路情況變化，現(xiàn)場配電回路增加或負(fù)載類型變更，而能耗系統(tǒng)沒有做相應(yīng)的計(jì)量回路變更或增加。

（5）各建筑表具數(shù)量配置不均，部分建筑分項(xiàng)不全，例如中央空調(diào)配電間未安裝表具。

2 系統(tǒng)排摸

在系統(tǒng)修復(fù)以前，為了更好地了解系統(tǒng)現(xiàn)狀、最大程度地利用現(xiàn)有設(shè)備，減少修復(fù)投資，應(yīng)先對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行排摸，排摸方法如下。

2.1 排摸內(nèi)容

按照相關(guān)國家和地方規(guī)范的要求，對建筑樓宇進(jìn)行細(xì)化排摸，校核建筑的基礎(chǔ)情況、能耗監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀、系統(tǒng)運(yùn)行情況，并對系統(tǒng)是否能繼續(xù)運(yùn)行進(jìn)行分析評估?？辈靸?nèi)容包括以下方面。

（1）建筑基礎(chǔ)信息：包括建筑名稱、地址、建筑面積、建筑功能等。

（2）能耗監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀：包括系統(tǒng)安裝時(shí)間、實(shí)施單位、維保期限、現(xiàn)場硬件品牌、型號、數(shù)量、設(shè)備保修期等，須列出設(shè)備清單、計(jì)量回路清單。

（3）能耗監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行情況分析：分析系統(tǒng)是否正常運(yùn)行、回路是否齊全、功能是否滿足要求、是否聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)同步上傳，并對數(shù)據(jù)異常的原因進(jìn)行初步診斷等。

（4）繼續(xù)運(yùn)行可行性：對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行綜合評估，完全不能修復(fù)的將進(jìn)行更新，如果修復(fù)后可以繼續(xù)使用的將進(jìn)行修復(fù)。

2.2 排摸形式

排摸工作主要由 2 部分組成，包括技術(shù)資料梳理與現(xiàn)場摸排調(diào)研工作。

（1）技術(shù)資料梳理：本階段工作需要樓宇業(yè)主方、分項(xiàng)計(jì)量建設(shè)方與管理方配合方可進(jìn)行，需要盡可能詳盡的技術(shù)資料作為支撐。

（2）現(xiàn)場勘察調(diào)研：對目標(biāo)樓宇進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)地勘察工作。

2.3 制訂修復(fù)方案

在完成現(xiàn)場勘察工作后，修復(fù)團(tuán)隊(duì)須編寫修復(fù)方案，方案中須包括樓宇基本信息、能耗監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀及數(shù)據(jù)質(zhì)量情況、整改回路清單、修復(fù)工作設(shè)備清單、修復(fù)工作進(jìn)度計(jì)劃等內(nèi)容。

3 計(jì)量點(diǎn)位的修復(fù)

早期的能耗監(jiān)測系統(tǒng)，往往計(jì)量點(diǎn)位不全。一是分回路未計(jì)量全，會導(dǎo)致各分表相加之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于總表—按《上海市國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)(用電量)采集判定要求》，分項(xiàng)之和須大于總用電的80%；二是很多建筑會有配電負(fù)載變更的情況，例如增加配電回路等，而能耗監(jiān)測系統(tǒng)往往不會更新，因此需要補(bǔ)足計(jì)量點(diǎn)位。

在補(bǔ)足計(jì)量點(diǎn)位時(shí)，除消防應(yīng)急等極少時(shí)使用的回路外，其余有負(fù)載的回路均應(yīng)補(bǔ)充計(jì)量，如果大樓使用中央空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)機(jī)房中的主機(jī)、泵等設(shè)備的供電回路也應(yīng)單獨(dú)計(jì)量。

4 計(jì)量表具的修復(fù)

在能耗監(jiān)測系統(tǒng)中，智能電表的壽命和穩(wěn)定性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于采集器和網(wǎng)絡(luò)，主流品牌的智能電表可穩(wěn)定運(yùn)行 10 年以上，故障率很低，因此一般對可正常使用的智能電表進(jìn)行留用，但留用前應(yīng)對計(jì)量電表進(jìn)行準(zhǔn)確性核對，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。核對時(shí)，可用鉗形電流表測量電纜上的電流，與智能電表瞬時(shí)電流進(jìn)行核對，對于誤差校大的回路，首先檢查電表的互比配置是否有誤，再考慮電表故障。

對于有故障的電表，進(jìn)行更換，更換電表時(shí)注意必須先對互感器二次側(cè)進(jìn)行短接，以免互感器開路。

5 數(shù)據(jù)采集修復(fù)

5.1 采集器更換

能耗監(jiān)測系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集器和軟件的更新很快，故障率也高。對于斷保樓宇，大部分采集器均已停止工作，采集器中涉及原廠方的軟件已無法維護(hù)，而且上海市 2018 年啟用了新的 DGJ 08-2068—2017《公共建筑用能監(jiān)測系統(tǒng)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)中對數(shù)據(jù)采集器提出了更高的要求，例如斷點(diǎn)續(xù)傳等。因此，修復(fù)工作中均會對原數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行更換。

5.2 與配電管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享

更換采集器時(shí)，尤其要注意的是與原配電管理系統(tǒng)的共享數(shù)據(jù)問題。建筑中所用的智能電表通過 RS-485 總線上傳能耗數(shù)據(jù)，而 RS-485 總線的特點(diǎn)是 “一主多從”，即數(shù)據(jù)采集器為主機(jī),計(jì)量表具為從機(jī)，一臺主機(jī)上通過串行的方式可以掛接多臺從機(jī)，但一臺從機(jī)無法向 2 臺主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。通常情況下，配電管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)均會早于能耗監(jiān)測系統(tǒng)，因此智能遠(yuǎn)傳電表的數(shù)據(jù)會先上傳至配電管理系統(tǒng)，能耗監(jiān)測系統(tǒng)通過軟件接口，從配電管理系統(tǒng)中讀取表具的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。但是，這樣的方式對能耗監(jiān)測系統(tǒng)往往會有以下弊端。

（1）系統(tǒng)穩(wěn)定性差。由于所有數(shù)據(jù)來源于配電管理系統(tǒng)而非表具直傳，因此能耗監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性高度依賴于配電管理系統(tǒng)，一旦配電管理系統(tǒng)發(fā)生故障，能耗監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)將中斷。

（2）協(xié)調(diào)工作量大。由于配電管理系統(tǒng)的實(shí)施方與能耗監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)施方無直接的合同關(guān)系，對于配電管理系統(tǒng)實(shí)施方來說，能耗監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)施進(jìn)度與其無直接關(guān)系，因此很多協(xié)調(diào)工作需要由業(yè)主方中轉(zhuǎn)。這中間造成的工作配合脫節(jié)、溝通不暢屢有發(fā)生，協(xié)調(diào)工作量很大。

（3）商務(wù)成本高。由于表具的一手?jǐn)?shù)據(jù)被配電管理系統(tǒng)獨(dú)家掌控，為了將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給能耗監(jiān)測系統(tǒng)，配電管理系統(tǒng)也有一定的開發(fā)工作量，配電管理系統(tǒng)實(shí)施方往往借此索要高額接口費(fèi)，造成商務(wù)成本提高。

5.3 485 多主機(jī)設(shè)備的應(yīng)用

由于上述原因，在修復(fù)工作中，可采用 485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備，自動協(xié)調(diào) 2 臺主機(jī)的通信，解決了表具無法識別 2 臺主機(jī)回文信息的問題，確保一臺電表的數(shù)據(jù)可同時(shí)發(fā)送給配電管理系統(tǒng)和能耗監(jiān)測系統(tǒng)。其接線圖如圖 1 所示。

圖1 485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備接線圖

采用 485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）對原配電管理系統(tǒng)無影響。采用 485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備后，表具的能耗數(shù)據(jù)可同時(shí)發(fā)送給能耗監(jiān)測系統(tǒng)和配電管理系統(tǒng)。配電管理系統(tǒng)軟件上完全透明，不用做任何接口協(xié)議和配置上的改動，對系統(tǒng)的正常運(yùn)行無任何影響，因此節(jié)約了大量的協(xié)調(diào)成本。

（2）數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。由于采集的是表具的一手能耗數(shù)據(jù)，能耗監(jiān)測系統(tǒng)完全不依賴于配電管理系統(tǒng)，因此可以最大程度的保障能耗監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）適用范圍廣。485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備一般都配有軟件配置界面。2 臺主機(jī)可以配置不同的波特率和采集頻率，基本適用于市面上大多數(shù)智能電表、水表等計(jì)量表具。

（4）設(shè)備穩(wěn)定性好。該設(shè)備原理簡單，故障率很低。某單位曾在近 20 棟建筑中使用該種設(shè)備進(jìn)行 485 轉(zhuǎn)接，接入電表約 5 000 塊，穩(wěn)定運(yùn)行 1 a 未發(fā)生一起轉(zhuǎn)接設(shè)備故障。

（5）改造工程量小。485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備安裝在配電管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器邊上，原表具的 485 通信線仍可利用，僅需增加 485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備至 2 個(gè)系統(tǒng)的 485 通信線即可，改造的工程量小。

（6）成本低。市場上有多種 485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備可供選擇，主流產(chǎn)品售價(jià)在百余元人民幣，物美價(jià)廉。

5.4 注意事項(xiàng)

使用 485 轉(zhuǎn)接設(shè)備，需要注意以下 2 個(gè)方面。

（1）增加了一個(gè)故障點(diǎn)。加裝 485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備后，對于配電管理系統(tǒng)和能耗監(jiān)測系統(tǒng)而言，前端除了智能表具外，增加了一個(gè)故障點(diǎn).一旦 485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備發(fā)生故障，2 套系統(tǒng)都將失去源數(shù)據(jù)。因此，該 485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備的質(zhì)量顯得極為重要。

解決方案：由于該設(shè)備采購成本不高，為了保障系統(tǒng)穩(wěn)定，同時(shí)提高業(yè)主的信任度，可在現(xiàn)場多放置轉(zhuǎn)接設(shè)備，作為備品備件，一旦發(fā)生故障，可隨時(shí)更換。

（2）少數(shù)表具不兼容。該 485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備可兼容市面上絕大多數(shù)據(jù)電表、水表，直接安裝即可轉(zhuǎn)發(fā)能耗數(shù)據(jù)。但是，在使用中發(fā)現(xiàn)，極少數(shù)冷熱量計(jì)的 485 通信不兼容該設(shè)備。

解決方案：經(jīng)查，是由于冷熱量計(jì)的上下拉電阻與智能電表不同，因此只要調(diào)整 485 轉(zhuǎn)接設(shè)備的上下拉電阻，使之與表具相配即可。

6 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的修復(fù)

2015 年以前的能耗監(jiān)測系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)傳輸上，由于當(dāng)年無線流量資費(fèi)較高、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊尚未普及，因此大多數(shù)都利用建筑本地的有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行能耗上傳。雖然理論上有線網(wǎng)絡(luò)帶寬比無線傳輸穩(wěn)定，但實(shí)際運(yùn)行過程中，由于受當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)狀況影響，斷線和不穩(wěn)定性現(xiàn)象非常多。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，約50% 的系統(tǒng)維保工單是由于本地網(wǎng)絡(luò)故障引起，運(yùn)維工作量極大。當(dāng)下 4G、5G 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，數(shù)據(jù)資費(fèi)也很低，因此為了減少運(yùn)維工作量、確保能耗監(jiān)測系統(tǒng)上傳網(wǎng)絡(luò)不受本地網(wǎng)絡(luò)影響，對于本地有線網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的，宜多采用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修復(fù)。

7 結(jié) 語

能耗監(jiān)測系統(tǒng)的修復(fù)，應(yīng)先進(jìn)行排摸，摸清現(xiàn)狀，制訂排摸方案。在修復(fù)工作中，可通過加裝 485 多主機(jī)轉(zhuǎn)接設(shè)備，在不影響原配電管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以采集到表具的一手?jǐn)?shù)據(jù)，并且不受配電管理系統(tǒng)的影響。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的修復(fù)優(yōu)先采用無線網(wǎng)絡(luò)，以減少本地網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)的影響。