基于gsmgprs建筑能耗远程监控系统研究与实现

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1、基于GSM/GPRS建筑能耗远程监控系统研究与实现天津大学梁传志☆朱能田喆李冬辉摘要：本文首先阐述了我国大型公共建筑高能耗的现状，以及建立大型公共建筑能耗监测平台的必要性。以天津市某一大型商业建筑为例，探讨了基于GSM/GPRS数据传输技术的建筑能耗远程监控系统，介绍了系统架构，工作模式，传输技术，使用的设备及安装要求，同时，对数据中心的软件构成和功能做了说明。经近半年实际运行考核，该系统工作正常，正确反映了被监控建筑的电能分项能耗情况。为进一步推进能耗统计，能源审计，能效测评等工作提供了基础数据，同时，也为降低建筑能耗，提高建筑

2、能效，提供决策依据和参考。关键词：大型公共建筑能耗监测GSM/GPRS电能分项0引言2005年建筑能耗已达全社会终端总能耗的27.5％[1]。而随着我国城镇化进程的加快，每年新增20亿m2建筑，建筑能耗占社会终端的总能耗比例将继续提高。因此，建筑能耗的高低将直接关系到我国未来能源供给状况。同时，我国大型公共建筑能耗高、能效低问题日益突出。文献[2]指出，北京市的宾馆、饭店、商厦、写字楼等大型公共建筑全年耗电量接近全市居民生活用电的一半。另据清华大学的实测调查，上海9栋商用楼全年一次耗能量超过日本相应商业建筑节能标准规定指标近45％

3、[3]。一方面，我国大型公共建筑能耗巨大，另一方面，我们也缺乏直接数据为决策的指定提供基础和参考。因此，建立大型公共建筑能耗监测平台，对全国重点城市重点建筑能耗进行实时监测，并通过能耗统计、能源审计、能效公示、用能定额和超定额加价等制度，促使国家机关办公建筑和大型公共建筑提高节能运行管理水平，为政府政策的制定和决策提供参考，并为高能耗建筑的进一步节能改造准备条件成为必然。本文针对天津某大型商业建筑建立了基于GSM/GPRS建筑能耗远程监控系统，介绍了其通讯方式，系统总体结构，数据采集终端和数据中心。由于该系统针对建筑能耗进行了分项

4、计量，并上传至数据中心，该系统可获得建筑日能耗值（电耗）和各分项能耗数据，为降低其建筑能耗，提高能效，提供决策依据和参考。1能耗分项由于供热计量表，煤气表与水表需要得到相关主管部门或单位的同意，因此，本系统只对电能进行了分项计量。为了更好的反映建筑能耗水平，科学地指导决策和管理水平，首先对被监测单位施行现场勘察，主要包括建筑用能系统的调研，确定电能的分项，全面考察仪表终端安装条件。其中，确定电耗的分项是重中之重，分项的合适与否决定着科学反映建筑能耗的程度。经现场调研其被监测电能分项为5大项，13子项（图1)图1电能的分项通过较为细

5、致的分项计量，判断其能耗是否符合正常能耗水平，可定性的分析其设备是否在设计工况下运行，系统是否运转正常。2GPRSGPRS（GeneralPacketRadioService）是通用分组无线业务的简称，通过多个GSM时隙的复用，支持的数据传输速率更高，理论峰值达115kb/s；不同的网络用户共享同一组GPRS信道，但只有当某一个用户需要发送或接收数据时才会占用功能信道资源，GPRS能够随时为用户提供透明的IP通道，能够直接访问Internet中的所有站点和资源；采用信道复用技术，每一个GPRS用户都能够实现永远在线；同时，其还能支

6、持在进行数据传输的同时进行语音通话等等，更为重要的是相对于短信息等其他无线数据通信业务，GPRS的价格优势也相当明显[4-5]目前，天津地区中国移动公司推出的GPRS上网业务包月制服务较为经济，使得GPRS作为实现远程数据传输成为一种非常经济使用的方式。3系统架构3.1系统整体结构建筑能耗远程监控系统由两大部分组成，无线通讯模块的数据采集系统和数据中心。其系统总体框图见图2图2系统总体框图3.2GSM工作模式与GPRS工作模式该系统根据实际情况，设有两种工作模式：GSM工作模式和GPRS工作模式。GSM工作模式是以移动通信部门运营

7、商提供的短信息服务作为数据采集终端和数据中心之间的通信方式。GPRS方式是通过中国移动公司所提供的无线通信服务网络的实时通信。当处在GSM工作模式时，数据中心要求加装接收单元，当终端采用GSM消息模式上传数据时，接收单元接收通过短信息发送的数据，并上传至数据中心[4]。当处在GPRS工作模式时，数据中心计算机必须有一个公网IP地址。并且这个公网IP地址是数据采集终端所知的，因此，数据采集终端可以通过建筑TCP连接寻找到数据中心，当数据采集终端找到数据中心时，此时，数据中心记录数据采集终端的动态IP，建立了数据采集终端与数据中心间的

8、通信。具体采用那种工作模式，用户可以根据自己的要求在数据中心操作节目上选择相应的工作模式。4建筑内部数据采集系统4.1数据采集终端采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集末端，向数据中心上传存储的建筑能耗数据。数据采集终端