基于紫金桥组态软件的建筑能耗监测与诊断系统

一、概述

在我国目前的能耗结构中，建筑所造成的能源消耗，已占我国总的商品能耗的20％～30％。而建筑运行的能耗，包括建筑物照明、采暖、空调和各类建筑内使用电器的能耗，将一直伴随建筑物的使用过程而发生。在建筑的全生命周期中，建筑材料和建造过程所消耗的能源一般只占其总的能源消耗的20％左右，大部分能源消耗发生在建筑物的运行过程中。

建筑节能主要是为了降低各类建筑运行过程中消耗的能源。根据建筑能耗特点的不同，建筑可分为三类：住宅建筑，一般性非住宅建筑和大型公共建筑。根据对大量数据的研究，大型公共建筑的单位面积能耗是前两类建筑的4～8倍。具有很大的节能潜力。本系统是着重针对大型公共建筑运行能耗的计量及节能诊断而研发的系统。

二、系统总体设计

系统采用分布式架构，通过现场总线将多功能电子式计量仪表数据通过通讯服务器上传至现场服务器，系统采用TCP/IP传输协议连接现场采集终端和数据处理服务器。现场服务器软件采用紫金桥监控组态软件，支持windows2000、XP、2003、Vista、Win7、2008等多种操作系统，支持ODBC标准数据库和OPC、DDE等多种外部通讯接口，组态化操作界面经过简单配置即可满足目标能耗计量的要求，软件具有开放性、分布式、报表统计、WEB浏览、数据转发等功能，构成本地建筑能耗监测与诊断平台。

三、系统框架

系统涵盖建筑各类能耗统计和分析，并着重于电能的分项计量。实现能耗数据采集输入、实时显示、数据处理、数据分析、结果提示的全过程能耗监管。

能耗数据采集、存储、查询、发布、转发、处理、分析功能按照模块化设计思想，系统使用紫金桥软件实现，各功能块自由添加，形成完整的能耗诊断流程。

系统通过现成计量仪表实时采集电、水、气等各类能耗数据，经通讯服务器上传至现场服务器，软件按不同用途对数据进行处理。紫金桥软件数据库直接从仪表中读取数据，实现分析和历史查询数据源，将数据采集、转换计算和信息存储、条件查询分开管理。软件和外部进行通讯，将能耗处理结果提供给本地和网络其他应用软件，或者从其他应用软件获取信息，形成开放的数据交换渠道，用户通过C/S和B/S两种远程访问模式。

四、系统功能描述

1、系统管理功能

系统管理功能实现对用户信息和系统参数进行配置，系统要求不同的能耗查询管理权限，模块实现添加不同等级的用户，删除用户，用户信息更改，用户系统权限分配。该功能只有最高等级的用户账号可以使用，高级用户可以新建不同等级的新账户，并对已有用户进行信息修改包括密码修改，并能够对已有和新建账户分配系统使用权限，设定账户的制定范围内有限度的使用软件。

2、数据组态功能

紫金桥软件提供灵活的I/O设备组态和数据库组态方式。硬件设备一般通过串口和以太网等方式与上位机交换数据，各种设备类型选择相应的驱动，完成IO组态。在数据库组态中，通过数据库变量和这些I/O设备寄存器内读取上来的二进制的值转换为有物理意义的工程量值，以便于其他模块可以直接调用这些参变量用来实时显示或作其他处理。

3、能耗数据存储转储方法

对现场采集上来的大量的数据信息的存储是能耗计量分析工作的关键步骤之一，同时要实现对这些大量数据的方便准确的读取和转储，这是进行能耗分析的保证。紫金桥软件中的过程数据库负责I/O调度程序的通讯，获取现场控制设备的采集数据，过程数据库作为一个数据源在本地给其他程序提供实时和历史数据。紫金桥软件是一个开放的系统，可以作为一个网络节点，也可以给其他数据库提供数据，数据库之间可以相互通信，并支持多种通信方式：如TCP/IP、串行通信、拨号、无线等方式，运行在其他网路节点的第三方系统可以通过OPC、ODBC、API/SDK等接口方式访问能耗数据库。

4、图形界面显示

软件采用组态方式最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，只需要利用开发平台中的各种功能模块进行简单的“组态”，便可以非常容易的实现监控层的各项功能。

软件的一项重要工作是进行数据分析和图形显示，平台开发了实时趋势、历史趋势、历史棒图（提供棒图、饼图、XY曲线图等图形类型）等功能模块，根据需要选择适当的图形组件进行组态就可以很方便的实现图形显示这一功能，而且由于是采用组态方式实现，就可以很简单地实现删除和增加图形显示模块。

对应于组态化的图形开发，开发平台中的数据采用“点”结构方式进行管理，点是很多监控参数的集合，这样的数据结构是为了方便组态引用。

5、能耗数据交换与浏览

为了解决异构环境下不同系统之间的通信，用户需要系统与第三方厂商提供的应用程序之间进行数据交换，本系统支持目前Windows平台下软件间的数据通信、数据交换，包括：DDE、OPC、ODBC、ModBus等。

系统网络结构是一种分布式结构。用户的应用程序可以分散在网络上的多个服务器，每个服务器分别处理各个监控对象的数据采集、历史数据保存、报警处理等，然后运行在其他工作站上的客户端应用程序，可以通过网络对这些服务器进行统一监控、管理。本软件的实时数据库可以相互访问，互为服务器和客户端方式，可以灵活的构成各种网络架构，灵活的构成B/S和C/S方式网络，同时网络之间访问可以通过串口、Modem、电台、移动GPRS等来互相访问。

开发平台提供的WEB功能能够使网络中作为客户的PC机无须安装紫金桥软件，而通过浏览器直接浏览本软件的画面。具体只需在WEB服务器端安装本软件，通过本软件的IIS来完成HTTP发布功能。用户可以从Internet通过IE浏览器直接浏览软件画面，查看建筑物内的能耗情况，如查看实时电量监测界面、能耗数据界面、浏览能耗报表、查看能耗分析情况等。