机房能源管理系统-jci

B、EA机房能源管理系统本系统主要实现对中央空调系统进行分散控制、集中监视、管理，从而达到一个舒适、安全的生活和工作环境；通过优化控制提高管理水平，达到节约能源和人工成本，并能方便地实现物业管理自动化。

本系统是实现德基二期项目达到节能环保设计理念的关键系统之一。

德基二期项目是一个具有高科技含量和高文化品位的现代建筑，针对其中央空调能源管理系统，有如下几个需考虑的问题（1）如何将这些中央空调机房内各种设备有机的结合起来，达到集中监测和控制，提高设备的无故障时间，给投资者带来明显的经济效益；（2）如何能够使机房内各种机电设备经济的运行，既能够节能，又能满足工作时舒适度的要求，并在运行中尽快的将效益体现出来；（3）如何提高综合物业管理综合水平，将现代化计算机技术应用到管理上提高效率。

这些是目前业主关心的也是我们设计所侧重的。

1) 系统构架本系统采用计算机分布式控制方式，由管理层网络与监控层网络组成。

楼宇自控系统的主要组成部分包括管理操作站、网关或网络控制器、直接数字控制器（DDC）等；还应包括传感器、执行器等自控产品。

具体系统架构如下：操作站软件系统采用浏览器/服务器(B/S)结构模式，由实时操作系统及楼宇自动化系统控制应用软件组成。

能提供XML，Web Service或OPC等数据交换方式。

应提供顺序控制程序、功能联锁程序、用电管理程序、统计程序、报表产生程序和历史数据记录与处理等程序。

并可以支持不少于10个分控用户根据不同的权限通过WEB浏览器同时访问和操作BAS系统。

用户可以通过IE浏览器，无须安装其他专用软件，即可实现对系统软硬件的配置工作。

现场控制器应采用标准的开放通讯协议BACnet，要求能通过控制层网络以点对点方式通信，现场总线上的任意一台控制器的故障或者中止运行，不能影响其他控制器、其他受本系统控制的机电设备的正常运行，或者影响全部或者局部的网络通讯功能。

2) 系统组成及功能描述各个控制系统具有以下控制功能:◆过程数据采集和处理；◆逻辑控制和调节控制；◆生产过程操作及监视；◆报警及趋势显示；◆数据通讯。

操作画面主要用于显示设备状态和过程量，进行数据设定和操作。

主要有以下画面：◆整个系统运转监视画面；◆设备工艺流程操作画面；◆设定、操作画面；◆回路显示控制画面；◆过程参数实时和历史趋势画面；◆过程报警画面；◆趋势记录画面；◆历史数据存储。

3) EA软件主要功能介绍i.软件介绍江森EA系统软件适用于楼宇能源监控与管理，特别是空调主机机房设备的群控系统控制和能源管理，EA系统以模糊控制为核心，采用了B/S 构架，运用了AJAX, DCOM控件，FLASH图形、图表等先进的编程技术。

使WEB页面无刷新，高效实时的做出反应。

实现了与江森自控控制系统和冷水机组的无缝连接。

基于我们对于能源内部数据的保护和防止非法操作，我们的能源管理系统须通过授权才可以进入。

Energy Advisor系统的扩展体系结构包含综合系统安全程序，防止对系统的无授权访问。

同时，由于EA系统采用了B/S架构，操作人员可以很方便的在企业内部网就能够直接访问进入该系统。

EA系统主要包括以下几个模块：运行监控：对设备进行实时监控，对中央空调主机机房进行优化控制；图表分析：从实时或历史数据库中读取并形成线性、饼形等直观图表显示；数据报表：将各类数据整理成定制报表，以便查看、分析和打印；数据报警：将设备报警信号及时显示，方便快速分类处理；算法公式：将采集数据进行公式计算、保存，便于综合计算与财务数据分析等； 接口集成：提供常用主流接口协议，更好地提供了系统扩展性；高级设置：用于设置数据点和相关组包功能等，并可根据用户要求增加定制模块； 用户管理：对操作用户进行等级配制和整个系统的全面管理；在线帮助：提供帮助文档，以便快速查询并解决问题。

EA在运行监控部分，通过可随时查看现场各种实时数据，以便快速地做出更为灵活的决策，而操作人员在监控室就可以很直观的看到各系统的运行情况，如同在现场，这样即保证了生产的安全性，也减少了人力物力的投入。

机房运行监控部分还特别包含了机房总能效比C.O.P.分析曲线，冷源系统，冷却系统，冷冻系统，控制模式以及操作日志等部分。

下图是冷站COP的定义及评价。

图1 冷站COP的定义及评价(ASHRAE Journal 2001.9)C.O.P.曲线分析：COP曲线对比功能，即将当天的机房总效能比(COP)与原运行COP基线Baseline进行曲线对比分析；上面的图形是实时COP曲线对比，体现了当前实时机房运行COP与Baseline当日的实时曲线走势。

页面还显示当天的室外温湿度监测，天气预报（需登陆因特网）等信息。

其中，中间的COP棒图可以很直观的反映当前主机或机房的动态实时COP值的状况。

屏幕右侧，给出了当天减少的能源消耗量柱状图，可以清晰的显示出节约的能源总量、节约的CO2排放量和节省的财务成本。

ii.图形界面冷源系统部分采用3—D动态立体图形效果：可以对现场的实际运行情况进行整体监控。

视图与操作非常直观有效。

通过鼠标点击和查看，我们可以轻松看到每台机组、水泵、冷塔、冷却水的出水回水温度，冷冻水的出水回水温度以及出水温设定值，冷冻水流开关状态等时时的数据，同时可以用鼠标轻松点击既可以进行控制，十分简单易学。

对于蒸发器，冷凝器，压缩机，马达以及油系统部分可以直接点击相应的按钮进到对应的细节画面，同时在右侧可以看到机组简要的运行数据。

控制模式页中，可以在以下几种控制策略中间进行方便和任意的切换：全自动控制半自动手动编组控制手动控制模糊控制通过不同控制模式的选择，达到便捷化、人性化的控制选择方式。

在全自动控制模式下，机房群控系统会按照预先编制好的全自动群控程序，计算系统总需求负荷，各设备按最小无故障运行时间等条件，以编程顺序进行自动的启停、切换和保护。

包括变频柜、启动柜和冷机控制系统，冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔、冷水机组与膨胀水箱的检测与控制，Energy Advisor将按预先编排的时间假日程序来控制制冷系统的运转，并对众多分散设备的运行、安全状况、能源使用情况进行监管。

完成不同设备或多台设备的顺序启停、选择启停，通过执行最新的优化程序和预定时间程序，达到最大限度的节能，可以减少人手动操作可能带来的误差，同时还大大简化了系统的运行操作。

集中监视和报警能够及时发现设备的问题，可以进行预防性维修，以减少停机时间和设备的损耗，从而通过降低维修开支而使用户的设备增值。

半自动手动编组控制是指由于负荷较小或部分设备具有潜在运行隐患等原因，用户可以对设备如冷冻机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔等进行手动选择组合，同时编组设备仍按自动顺序和自动控制原则进行运行的控制方法。

由于操作人员对现场设备更加熟悉，或有更加符合实际的操作习惯，这种模式既实现了自动控制的功能，也满足了用户和操作人员的人为选择要求，因而也是全自动控制模式的一个重要补充。

实际上，在特定条件下，也同样能达到更好的节能的效果。

全手动模式是指全部采用人工的方式进行开启和调试。

自动控制功能将被暂时禁止。

特别适用于维护检修工况。

模糊控制是以模糊数学为工具,把控制专家和操作技师的经验模拟下来,通过模糊控制软件,将最善于处理模糊概念的人脑思维方法体现出来,作出正确的判断。

在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。

然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，于是工程师便利用各种方法来简化系统动态，以达成控制的目的，但却不尽理想。

换言之，传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则显得无能为力了。

因此便尝试着以模糊数学来处理这些控制问题。

Energy Advisor能源管理系统的模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制，尤其适合于冷水机组这样复杂的、非线性的和时变性系统的控制。

它是以人（专家）的丰富实践经验和思维过程构建的模糊规则为依据进行推理与判断，模拟人类技术专家做决策的过程来解决那些需要人（专家）决定的复杂问题。

它无需对被控对象建立精确的数学模型，只需作模糊描述即可实现控制。

这样的控制更符合冷水机组的复杂性、动态性和模糊性，使控制简便，又能达到所要求的控制精度。

在控制过程中，通过所采集的丰富信息，利用计算机高速的计算、跟踪、判断和推理能力，将全系统的运行信息进行集成，对系统运行参数进行优化和动态调节，实现全系统协调运行，以达到系统整体综合性能最优的目的。

特别是，模糊控制可以通过历史数据库和经验数据库专家系统，优化主机效率，提高机房能效，降低运行成本。

iii.数据分析数据分析主要包括了各数据的单点多时刻曲线对比图，同类型数据的同时刻对比图，耗能综合分析图，累计量历史柱图，历史数据查询曲线，COP数据分析图等分析工具组成。

单点多时刻曲线对比图:将一个点的每天的数据绘制成曲线来进行数据展示，可以在一个图中进行不同日期的同一点的数据对比。

以冷凝器数据分析为例：可以通过通过时间选择框进行曲线的添加，当比较完毕以后可以通过右键菜单的清空图表进行清空。

同类型数据的同时刻对比图：将相关联的数据绘制成曲线反映相互关系，可以选择需要的日期进行数据对比，可以一次性将单个或者1组数据拖到图表中进行数据比较。

累计量历史柱图：将长期的历史数据累加进行数据统计，反映出各个时间段的累计值大小，以能量消耗为例，该功能反映出每年的能耗总合的数据大小，以柱图的高度来反映消耗量的多少。

通过鼠标点击柱图可以查看相应年份或者月份的数据统计，通过点击返回按钮，来返回上级统计柱图表。

历史数据查询曲线：可以通过该曲线反映出数据的历史变化，该曲线由三部分组成，主要区域数据曲线，数据柱状图，全部区域数据曲线，通过拖动下方矩形块的位置和大小来调节主要展示区域的范围。

还可以在左上角，通过选择统计时间范围，相应改变采样数据量的多少。

能耗综合分析图：是将一组相关数据进行综合比较，曲线图代表1年内设备总耗电量的曲线关系，饼图中显示了该月份各设备的耗电分布情况，方柱图显示了饼图选中设备的全年的耗电情况以及跟平均耗电曲线的比较。

可以通过调节上方时间轴来改变图中曲线的显示范围。

三个图表相互关联，我们改变其中一个，就会对其它两个产生影响。

每个图都有一个相应的表与之相对应，这三者的数据也是相关的。

COP数据分析图:是由cop对比曲线图和两曲线各自的效率饼图组成，COP曲线反映了cop值在一天之内的变化趋势。

饼图反映了COP状态按照时间区分的比例关系。

可以通过时间选择框来对观察曲线进行日期切换。

iv.数据报表数据报表：数据报表可以非常快捷的将需要的数据整理成报表表格。