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傳感網能源管理系統(tǒng)報告

傳感網能源管理系統(tǒng)報告
　  ——中國企業(yè)創(chuàng)新成果（項目）報告
　  
　  前 言
　  傳感網能源管理系統(tǒng)通過運用無線傳感網技術、計算機技術、互聯(lián)網技術、智能控制技術等多項信息技術，將無線傳感器節(jié)點（采集、處理、收發(fā)）組成無線局域網絡，實現(xiàn)對物理世界的動態(tài)感知，及時準確掌握用戶能源運行狀態(tài)，項目的實施能夠有效地提高用戶能源管理的精細化水平。
　  傳感網能源管理系統(tǒng)軟件的分為五大模塊，有系統(tǒng)管理模塊，用電管理模塊，智能控制模塊，運行監(jiān)測模塊和新能源接入模塊?？梢杂涗浲暾哪茉葱畔?、分析、管理，所有節(jié)能措施的投資效益將因數(shù)據的持續(xù)記錄可以數(shù)據化儲存、效益浮現(xiàn)，實現(xiàn)能源的長效管理。
　  
　  一、實施背景
　  （一）公司簡介
　  杭州東部網絡科技有限公司是一家集電子商務應用、智能樓宇建設及能源管理項目開發(fā)業(yè)務為一體的高科技企業(yè)。
　  公司自成立起，就確立了全新全方位綜合信息產業(yè)的發(fā)展方向和“培育無線傳感網技術，發(fā)展物聯(lián)網經濟，搶占綠色能源高地”的工作目標，堅持“技術與管理相結合、突出節(jié)能與生態(tài)環(huán)保特色”的發(fā)展理念。公司產品和服務過程通過了ISO9001以及ISO14001國際質量和環(huán)境體系認證，服務質量和環(huán)境績效得以持續(xù)改進和提升。
　  公司發(fā)揮互聯(lián)網技術、自動控制技術、通訊技術和數(shù)據庫集成技術優(yōu)勢，獨立開發(fā)了傳感網能源管理信息系統(tǒng)（ESEMS）和綠色建筑智能管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)節(jié)能和生態(tài)特色，可根據客戶需求開發(fā)不同功能的產品，為客戶定制專屬的節(jié)能解決方案：從簡單的能源應用項目更新改造，到提供一整套包括可再生能源利用、新能源開發(fā)和區(qū)域能源優(yōu)化控制的多復合全方位能源解決方案。
　  （二）政策環(huán)境
　  隨著《節(jié)能法》的出臺和國家節(jié)能減排工作組的成立，節(jié)能減排已經成為我國的一項基本國策。“十一五”規(guī)劃提出單位國內生產總值能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%的約束性指標，充分表明了中央解決資源環(huán)境問題的堅強決心。中共中央政治局會議強調， “十二五”時期，要著力轉變經濟發(fā)展方式，著力抓好節(jié)能減排，提高經濟增長質量和效益，著力推進結構調整，培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)。
　  （三）市場地位
　  傳感網能源管理系統(tǒng)于2009年1月起開始研發(fā)，經過一年多的正式運行時間，節(jié)能增效成果顯著。項目市場前景廣闊，適合于各種場合的傳感網能源管理軟件?？梢詫I(yè)園區(qū)、政府機關大樓、寫字樓、公寓、酒店等等進行能源管理，先實時監(jiān)控能源的消耗情況，根據具體情況再實施有針對性的節(jié)能降耗措施。
　  二、成果內涵
　  （一）總體設計思想
　  傳感網能源管理信息系統(tǒng)應用無線傳感組網技術，通過RFID節(jié)點的采集與控制形成東軟能源感知網絡，與數(shù)據運算中心、應用程序等構建能源分析、控制的智能化管理系統(tǒng)。
　  
　  
　  （二）技術總體方案
　  應用軟件系統(tǒng)采用B/S架構和C/S架構相結合?？蛻舨樵兿到y(tǒng)和后臺管理系統(tǒng)采用B/S結構，基于.NET開發(fā)語言環(huán)境；展示系統(tǒng)采用C/S架構，分為后臺服務端模塊和客戶端模塊。服務端基于TCP/IP網絡技術，采用C#開發(fā)；客戶端采用C#和HGE三維圖像引擎、Flash AS進行開發(fā)。如下圖所示： 
　  （三）運行環(huán)境
　  硬件環(huán)境：CPU:Intel 2.4G及以上；內存：1G及以上；硬盤：可用空間20G及以上；
　  軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)：Windows 2003 Server；數(shù)據庫：SQL server 2000;IE瀏覽器6.0及以上
　  編程語言：Asp.Net
　  （四）架構模式
　  采用.Net三層架構：在客戶端與數(shù)據庫之間加入了一個中間層，也叫組件層，客戶端不直接與數(shù)據庫進行交互，而是通過COM/DCOM通訊與中間層建立連接，再經由中間層與數(shù)據庫進行交換。
　  
　  
　  （五）關鍵技術和創(chuàng)新性
　  1.索引存儲重定義數(shù)據庫運行效率 
　  按100個節(jié)點計算，一年產生的數(shù)據記錄為：100*24*365= 876000，若再增加3-5倍的節(jié)點兩年的時間可達到千萬條記錄。在預期海量的數(shù)據處理，我們索引存儲重定義數(shù)據庫提高運行效率達到常規(guī)數(shù)據查詢響應時間<5s，模糊查詢響應時間<15s。 所有網頁采用了GZIP網頁壓縮技術，充分提高網站的訪問速度，減少占用帶寬資源。
　  網址 http://ese.espark.net/ 檢測結果如下:
　  是否壓縮 是
　  壓縮類型 gzip
　  原始文件大小 41965 字節(jié)
　  壓縮后文件大小 12104 字節(jié)
　  壓縮率（估計值） 71.16%
　  
　  Header信息
　  Cache-Control private
　  Date Mon, 28 Dec 2009 17:01:24 GMT
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　  X-Powered-By ASP.NET
　  X-AspNet-Version 2.0.50727
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　  Vary Accept-Encoding
　  
　  2.無線傳感網技術
　  隨機分布的集成有傳感器、數(shù)據處理單元和通信單元的微小節(jié)點，通過自組織的方式構成的無線網絡。與傳統(tǒng)的信息獲取和處理方式相比，無線傳感器網絡具有以下特點：
　  1）大規(guī)模：為了獲取精確信息，監(jiān)控區(qū)域通常部署大量傳感器節(jié)點，傳感器網絡節(jié)點數(shù)量可以達到成千上萬，甚至更多。通過不同空間視角獲取的信息具有更大的信噪比，通過分布處理的采集信息，能夠提高檢測的精度，降低對單個傳感器節(jié)點的精度要求，大量的冗余節(jié)點的存在，使系統(tǒng)具有很強的容錯性 。
　  2）自組織：傳感器網絡具有自組織性，能夠自動進行配置和管理，通過拓撲機制和網絡協(xié)議自動形成轉發(fā)監(jiān)控數(shù)據的多跳無線網絡系統(tǒng)。 
　  3）動態(tài)性：網絡的拓撲結構可能因為電源消耗或者環(huán)境變化等因素而使部分節(jié)點失效或者時常有新的節(jié)點加入。傳感器網絡能夠適應這種變化要求，具有動態(tài)的系統(tǒng)重構性。 
　  4）可靠性：傳感器網絡特別適合于部署在惡劣環(huán)境或者無人到達的區(qū)域，這就要求傳感器網絡節(jié)點非常堅固，不易損壞。由于數(shù)目巨大，不可能人工照顧到每個節(jié)點，節(jié)點具有很高的軟硬件魯棒性和容錯性。
　  5）以數(shù)據為中心：不像互聯(lián)網，終端可以脫離網絡獨立存在。傳感器網絡節(jié)點是任務型網絡，脫離傳感器網絡談論傳感器節(jié)點是沒有意義的。
　  6）低能耗：因為基于無線傳感器網絡節(jié)點多，規(guī)模大，布設環(huán)境復雜的特點，頻繁更換電池和連接有源電都是不現(xiàn)實的。
　  三、實施成效
　  （一）實現(xiàn)傳統(tǒng)管理向信息化管理的轉變，提高運行效率。
　  1、通過項目實施，摸清用戶能源運行基礎數(shù)據，能源負載情況、用電使用情況。
　  2、 通過無線傳感網等多項信息技術應用，解決了海量數(shù)據的實時采集、傳輸、存儲與運算，強化了輔助決策功能。
　  3、 依據軟件系統(tǒng)數(shù)據運算分析，制定公共用電設備季節(jié)性和晝夜運行模式，提高了電力運行質量，降低了運行成本，實現(xiàn)科學調度用電的目的。
　  4、細化用電管理職責，落實經濟責任制。
　  （二）實施分布式能源管理，節(jié)能效果顯著。
　  傳感網能源管理系統(tǒng)經過實際運用，可實現(xiàn)綜合節(jié)能效率為30%。各系統(tǒng)節(jié)能效率如下：
　  序號 項目名稱 節(jié)能效果
　  1 中央空調智能控制系統(tǒng) 空調末端系統(tǒng)節(jié)電率可達25%；中央空調主機系統(tǒng)節(jié)能率為10%-15%。
　  2 設備巡檢系統(tǒng) 具有路線安排、數(shù)據記錄、工作狀態(tài)監(jiān)督等功能；及時地發(fā)現(xiàn)設備的缺陷情況，提升電力設備及線路運行安全性；實現(xiàn)無紙化數(shù)據采集，大幅降低設備使用成本和人力成本。
　  3 綠色能源接入系統(tǒng) 電梯自發(fā)電能源回饋率為25%-30%；機房通風冷卻設備用電量節(jié)省50%-60%。
　  4 用電管理系統(tǒng) 通過無線集抄和用電超限報警提醒客戶增強節(jié)電意識，可實現(xiàn)節(jié)電5%。
　  （三）適應樓宇經濟發(fā)展趨勢，推動新型戰(zhàn)略產業(yè)發(fā)展。
　  根據杭州市樓宇與總部經濟信息網統(tǒng)計，截止目前僅上城、下城、西湖、江干區(qū)已建樓宇經濟項目405個。目前杭州市（含蕭山、余杭、濱江和杭州經濟技術開發(fā)區(qū)）樓宇總面積按2000萬平方米計算，年用電量為24億度，約占杭州年全社會用電量（250-300億千瓦時）的10%。
　  考慮到未來杭州市樓宇經濟和總部經濟蓬勃發(fā)展趨勢以及《杭州市加快樓宇經濟發(fā)展若干意見》中的遠期目標規(guī)劃，至2015年杭州市（含蕭山、余杭、濱江和杭州經濟技術開發(fā)區(qū)）樓宇總建筑面積預計將達3000萬平方米。屆時杭州樓宇年用電量為36億度，電價按0.8元計算，節(jié)電率取20%計算，年節(jié)電效益約為6億元。從單棟樓宇來看，建筑體量平均按3萬平方米計，年可節(jié)電金額約為60萬元。
　  同時，樓宇節(jié)能改造除了可以大幅降低能源消耗成本外，更重要的是將帶動物聯(lián)網、新能源等新興戰(zhàn)略產業(yè)的實質性發(fā)展?？梢娫擃I域蘊含著巨大的市場潛力和社會經濟效益。
　  四、持續(xù)改進
　  （一）評審鑒定
　  截止目前，本項目通過浙江省電子產品檢驗所的軟件產品登記評測（2009年12月31日），獲得浙江省經濟和信息化委員會的軟件產品登記證書（2010年1月26日）；獲得國家版權局頒發(fā)的軟件著作權登記證書（2010年3月13日）；通過浙江省科技信息研究院的科技查新審核（2010年3月22日）；通過浙江省電子產品檢驗所的軟件技術鑒定評測（2010年4月6日）。2010年12月傳感網能源管理系統(tǒng)成功通過杭州市信息辦組織的專家委員會評審，榮獲信息服務業(yè)專項資助項目。
　  （二）發(fā)展方向
　  從國內外的研究現(xiàn)狀來看，對辦公建筑和大型公共建筑能源管理系統(tǒng)的研究還非常的少。隨著我國經濟的不斷發(fā)展，樓宇經濟的規(guī)模將會越來越大，然而樓宇的能源管理方式還很不完善，這將會導致能耗問題更加突出。對能源由經驗管理向現(xiàn)代化管理已經轉變成為樓宇能源管理系統(tǒng)的當務之急，這就對樓宇能源管理系統(tǒng)提出了迫切的需求。
　  目前，智能建筑的能源管理主要是由建筑設備管理系統(tǒng) （BAS 系統(tǒng)）來實現(xiàn)的。BAS系統(tǒng)可以根據預先編排的時間程序對電力、照明、 空調等設備進行最優(yōu)化的管理，從而達到節(jié)能的目的。根據國外工程經驗，建筑設備管理系統(tǒng) BAS 系統(tǒng)可為新的辦公大樓節(jié)能20%左右。然而據統(tǒng)計，國內智能建筑中真正達到節(jié)能目標的還不到10%，80%以上的智能建筑內 BAS 系統(tǒng)僅僅作為設備狀態(tài)監(jiān)視和自動控制使用，造成投資的極大浪費。
　  本公司研發(fā)的“傳感網能源管理系統(tǒng)”創(chuàng)新性地利用了無線傳感網技術，可以充分發(fā)揮樓宇智能控制系統(tǒng)的節(jié)能潛力，并有效引入了電梯自發(fā)電、太陽能光伏、LED照明等新能源和新材料，將在很大程度上提高應用領域的綜合節(jié)能成效。
　  
　  
　  杭州東部網絡科技有限公司
　  二零一一年七月