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傳感網能源管理系統報告

傳感網能源管理系統報告
　  ——中國企業創新成果（項目）報告
　  
　  前 言
　  傳感網能源管理系統通過運用無線傳感網技術、計算機技術、互聯網技術、智能控制技術等多項信息技術，將無線傳感器節點（采集、處理、收發）組成無線局域網絡，實現對物理世界的動態感知，及時準確掌握用戶能源運行狀態，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軟件的分為五大模塊，有系統管理模塊，用電管理模塊，智能控制模塊，運行監測模塊和新能源接入模塊。可以記錄完整的能源信息、分析、管理，所有節能措施的投資效益將因數據的持續記錄可以數據化儲存、效益浮現，實現能源的長效管理。
　  
　  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業務為一體的高科技企業。
　  公司自成立起，就確立了全新全方位綜合信息產業的發展方向和“培育無線傳感網技術，發展物聯網經濟，搶占綠色能源高地”的工作目標，堅持“技術與管理相結合、突出節能與生態環保特色”的發展理念。公司產品和服務過程通過了ISO9001以及ISO14001國際質量和環境體系認證，服務質量和環境績效得以持續改進和提升。
　  公司發揮互聯網技術、自動控制技術、通訊技術和數據庫集成技術優勢，獨立開發了傳感網能源管理信息系統（ESEMS）和綠色建筑智能管理系統，以實現節能和生態特色，可根據客戶需求開發不同功能的產品，為客戶定制專屬的節能解決方案：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、新能源開發和區域能源優化控制的多復合全方位能源解決方案。
　  （二）政策環境
　  隨著《節能法》的出臺和國家節能減排工作組的成立，節能減排已經成為我國的一項基本國策。“十一五”規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，要著力轉變經濟發展方式，著力抓好節能減排，提高經濟增長質量和效益，著力推進結構調整，培育和發展戰略性新興產業。
　  （三）市場地位
　  傳感網能源管理系統于2009年1月起開始研發，經過一年多的正式運行時間，節能增效成果顯著。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。可以對工業園區、政府機關大樓、寫字樓、公寓、酒店等等進行能源管理，先實時監控能源的消耗情況，根據具體情況再實施有針對性的節能降耗措施。
　  二、成果內涵
　  （一）總體設計思想
　  傳感網能源管理信息系統應用無線傳感組網技術，通過RFID節點的采集與控制形成東軟能源感知網絡，與數據運算中心、應用程序等構建能源分析、控制的智能化管理系統。
　  
　  
　  （二）技術總體方案
　  應用軟件系統采用B/S架構和C/S架構相結合。客戶查詢系統和后臺管理系統采用B/S結構，基于.NET開發語言環境；展示系統采用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；客戶端采用C#和HGE三維圖像引擎、Flash AS進行開發。如下圖所示： 
　  （三）運行環境
　  硬件環境：CPU:Intel 2.4G及以上；內存：1G及以上；硬盤：可用空間20G及以上；
　  軟件環境：操作系統：Windows 2003 Server；數據庫：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，再經由中間層與數據庫進行交換。
　  
　  
　  （五）關鍵技術和創新性
　  1.索引存儲重定義數據庫運行效率 
　  按100個節點計算，一年產生的數據記錄為：100*24*365= 876000，若再增加3-5倍的節點兩年的時間可達到千萬條記錄。在預期海量的數據處理，我們索引存儲重定義數據庫提高運行效率達到常規數據查詢響應時間<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
　  壓縮后文件大小 12104 字節
　  壓縮率（估計值） 71.16%
　  
　  Header信息
　  Cache-Control private
　  Date Mon, 28 Dec 2009 17:01:24 GMT
　  Content-Type text/html; charset=utf-8
　  Server Microsoft-IIS/6.0
　  X-Powered-By ASP.NET
　  X-AspNet-Version 2.0.50727
　  Set-Cookie ASP.NET_SessionId=kelmkfyamglqm555coxpmbj2; path=/; HttpOnly
　  Content-Encoding gzip
　  Vary Accept-Encoding
　  
　  2.無線傳感網技術
　  隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信單元的微小節點，通過自組織的方式構成的無線網絡。與傳統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）大規模：為了獲取精確信息，監控區域通常部署大量傳感器節點，傳感器網絡節點數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點的精度要求，大量的冗余節點的存在，使系統具有很強的容錯性 。
　  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議自動形成轉發監控數據的多跳無線網絡系統。 
　  3）動態性：網絡的拓撲結構可能因為電源消耗或者環境變化等因素而使部分節點失效或者時常有新的節點加入。傳感器網絡能夠適應這種變化要求，具有動態的系統重構性。 
　  4）可靠性：傳感器網絡特別適合于部署在惡劣環境或者無人到達的區域，這就要求傳感器網絡節點非常堅固，不易損壞。由于數目巨大，不可能人工照顧到每個節點，節點具有很高的軟硬件魯棒性和容錯性。
　  5）以數據為中心：不像互聯網，終端可以脫離網絡獨立存在。傳感器網絡節點是任務型網絡，脫離傳感器網絡談論傳感器節點是沒有意義的。
　  6）低能耗：因為基于無線傳感器網絡節點多，規模大，布設環境復雜的特點，頻繁更換電池和連接有源電都是不現實的。
　  三、實施成效
　  （一）實現傳統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、 依據軟件系統數據運算分析，制定公共用電設備季節性和晝夜運行模式，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，節能效果顯著。
　  傳感網能源管理系統經過實際運用，可實現綜合節能效率為30%。各系統節能效率如下：
　  序號 項目名稱 節能效果
　  1 中央空調智能控制系統 空調末端系統節電率可達25%；中央空調主機系統節能率為10%-15%。
　  2 設備巡檢系統 具有路線安排、數據記錄、工作狀態監督等功能；及時地發現設備的缺陷情況，提升電力設備及線路運行安全性；實現無紙化數據采集，大幅降低設備使用成本和人力成本。
　  3 綠色能源接入系統 電梯自發電能源回饋率為25%-30%；機房通風冷卻設備用電量節省50%-60%。
　  4 用電管理系統 通過無線集抄和用電超限報警提醒客戶增強節電意識，可實現節電5%。
　  （三）適應樓宇經濟發展趨勢，推動新型戰略產業發展。
　  根據杭州市樓宇與總部經濟信息網統計，截止目前僅上城、下城、西湖、江干區已建樓宇經濟項目405個。目前杭州市（含蕭山、余杭、濱江和杭州經濟技術開發區）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展趨勢以及《杭州市加快樓宇經濟發展若干意見》中的遠期目標規劃，至2015年杭州市（含蕭山、余杭、濱江和杭州經濟技術開發區）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，節電率取20%計算，年節電效益約為6億元。從單棟樓宇來看，建筑體量平均按3萬平方米計，年可節電金額約為60萬元。
　  同時，樓宇節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網、新能源等新興戰略產業的實質性發展。可見該領域蘊含著巨大的市場潛力和社會經濟效益。
　  四、持續改進
　  （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，榮獲信息服務業專項資助項目。
　  （二）發展方向
　  從國內外的研究現狀來看，對辦公建筑和大型公共建筑能源管理系統的研究還非常的少。隨著我國經濟的不斷發展，樓宇經濟的規模將會越來越大，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代化管理已經轉變成為樓宇能源管理系統的當務之急，這就對樓宇能源管理系統提出了迫切的需求。
　  目前，智能建筑的能源管理主要是由建筑設備管理系統 （BAS 系統）來實現的。BAS系統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化的管理，從而達到節能的目的。根據國外工程經驗，建筑設備管理系統 BAS 系統可為新的辦公大樓節能20%左右。然而據統計，國內智能建筑中真正達到節能目標的還不到10%，80%以上的智能建筑內 BAS 系統僅僅作為設備狀態監視和自動控制使用，造成投資的極大浪費。
　  本公司研發的“傳感網能源管理系統”創新性地利用了無線傳感網技術，可以充分發揮樓宇智能控制系統的節能潛力，并有效引入了電梯自發電、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能成效。
　  
　  
　  杭州東部網絡科技有限公司
　  二零一一年七月