传感网能源管理系统报告

传感网能源管理系统报告
　  ——中国企业创新成果（项目）报告
　  
　  前 言
　  传感网能源管理系统通过运用无线传感网技术、计算机技术、互联网技术、智能控制技术等多项信息技术，将无线传感器节点（采集、处理、收发）组成无线局域网络，实现对物理世界的动态感知，及时准确掌握用户能源运行状态，项目的实施能够有效地提高用户能源管理的精细化水平。
　  传感网能源管理系统软件的分为五大模块，有系统管理模块，用电管理模块，智能控制模块，运行监测模块和新能源接入模块。可以记录完整的能源信息、分析、管理，所有节能措施的投资效益将因数据的持续记录可以数据化储存、效益浮现，实现能源的长效管理。
　  
　  一、实施背景
　  （一）公司简介
　  杭州东部网络科技有限公司是一家集电子商务应用、智能楼宇建设及能源管理项目开发业务为一体的高科技企业。
　  公司自成立起，就确立了全新全方位综合信息产业的发展方向和“培育无线传感网技术，发展物联网经济，抢占绿色能源高地”的工作目标，坚持“技术与管理相结合、突出节能与生态环保特色”的发展理念。公司产品和服务过程通过了ISO9001以及ISO14001国际质量和环境体系认证，服务质量和环境绩效得以持续改进和提升。
　  公司发挥互联网技术、自动控制技术、通讯技术和数据库集成技术优势，独立开发了传感网能源管理信息系统（ESEMS）和绿色建筑智能管理系统，以实现节能和生态特色，可根据客户需求开发不同功能的产品，为客户定制专属的节能解决方案：从简单的能源应用项目更新改造，到提供一整套包括可再生能源利用、新能源开发和区域能源优化控制的多复合全方位能源解决方案。
　  （二）政策环境
　  随着《节能法》的出台和国家节能减排工作组的成立，节能减排已经成为我国的一项基本国策。“十一五”规划提出单位国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%的约束性指标，充分表明了中央解决资源环境问题的坚强决心。中共中央政治局会议强调， “十二五”时期，要着力转变经济发展方式，着力抓好节能减排，提高经济增长质量和效益，着力推进结构调整，培育和发展战略性新兴产业。
　  （三）市场地位
　  传感网能源管理系统于2009年1月起开始研发，经过一年多的正式运行时间，节能增效成果显著。项目市场前景广阔，适合于各种场合的传感网能源管理软件。可以对工业园区、政府机关大楼、写字楼、公寓、酒店等等进行能源管理，先实时监控能源的消耗情况，根据具体情况再实施有针对性的节能降耗措施。
　  二、成果内涵
　  （一）总体设计思想
　  传感网能源管理信息系统应用无线传感组网技术，通过RFID节点的采集与控制形成东软能源感知网络，与数据运算中心、应用程序等构建能源分析、控制的智能化管理系统。
　  
　  
　  （二）技术总体方案
　  应用软件系统采用B/S架构和C/S架构相结合。客户查询系统和后台管理系统采用B/S结构，基于.NET开发语言环境；展示系统采用C/S架构，分为后台服务端模块和客户端模块。服务端基于TCP/IP网络技术，采用C#开发；客户端采用C#和HGE三维图像引擎、Flash AS进行开发。如下图所示： 
　  （三）运行环境
　  硬件环境：CPU:Intel 2.4G及以上；内存：1G及以上；硬盘：可用空间20G及以上；
　  软件环境：操作系统：Windows 2003 Server；数据库：SQL server 2000;IE浏览器6.0及以上
　  编程语言：Asp.Net
　  （四）架构模式
　  采用.Net三层架构：在客户端与数据库之间加入了一个中间层，也叫组件层，客户端不直接与数据库进行交互，而是通过COM/DCOM通讯与中间层建立连接，再经由中间层与数据库进行交换。
　  
　  
　  （五）关键技术和创新性
　  1.索引存储重定义数据库运行效率 
　  按100个节点计算，一年产生的数据记录为：100*24*365= 876000，若再增加3-5倍的节点两年的时间可达到千万条记录。在预期海量的数据处理，我们索引存储重定义数据库提高运行效率达到常规数据查询响应时间<5s，模糊查询响应时间<15s。 所有网页采用了GZIP网页压缩技术，充分提高网站的访问速度，减少占用带宽资源。
　  网址 http://ese.espark.net/ 检测结果如下:
　  是否压缩 是
　  压缩类型 gzip
　  原始文件大小 41965 字节
　  压缩后文件大小 12104 字节
　  压缩率（估计值） 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.无线传感网技术
　  随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。与传统的信息获取和处理方式相比，无线传感器网络具有以下特点：
　  1）大规模：为了获取精确信息，监控区域通常部署大量传感器节点，传感器网络节点数量可以达到成千上万，甚至更多。通过不同空间视角获取的信息具有更大的信噪比，通过分布处理的采集信息，能够提高检测的精度，降低对单个传感器节点的精度要求，大量的冗余节点的存在，使系统具有很强的容错性 。
　  2）自组织：传感器网络具有自组织性，能够自动进行配置和管理，通过拓扑机制和网络协议自动形成转发监控数据的多跳无线网络系统。 
　  3）动态性：网络的拓扑结构可能因为电源消耗或者环境变化等因素而使部分节点失效或者时常有新的节点加入。传感器网络能够适应这种变化要求，具有动态的系统重构性。 
　  4）可靠性：传感器网络特别适合于部署在恶劣环境或者无人到达的区域，这就要求传感器网络节点非常坚固，不易损坏。由于数目巨大，不可能人工照顾到每个节点，节点具有很高的软硬件鲁棒性和容错性。
　  5）以数据为中心：不像互联网，终端可以脱离网络独立存在。传感器网络节点是任务型网络，脱离传感器网络谈论传感器节点是没有意义的。
　  6）低能耗：因为基于无线传感器网络节点多，规模大，布设环境复杂的特点，频繁更换电池和连接有源电都是不现实的。
　  三、实施成效
　  （一）实现传统管理向信息化管理的转变，提高运行效率。
　  1、通过项目实施，摸清用户能源运行基础数据，能源负载情况、用电使用情况。
　  2、 通过无线传感网等多项信息技术应用，解决了海量数据的实时采集、传输、存储与运算，强化了辅助决策功能。
　  3、 依据软件系统数据运算分析，制定公共用电设备季节性和昼夜运行模式，提高了电力运行质量，降低了运行成本，实现科学调度用电的目的。
　  4、细化用电管理职责，落实经济责任制。
　  （二）实施分布式能源管理，节能效果显著。
　  传感网能源管理系统经过实际运用，可实现综合节能效率为30%。各系统节能效率如下：
　  序号 项目名称 节能效果
　  1 中央空调智能控制系统 空调末端系统节电率可达25%；中央空调主机系统节能率为10%-15%。
　  2 设备巡检系统 具有路线安排、数据记录、工作状态监督等功能；及时地发现设备的缺陷情况，提升电力设备及线路运行安全性；实现无纸化数据采集，大幅降低设备使用成本和人力成本。
　  3 绿色能源接入系统 电梯自发电能源回馈率为25%-30%；机房通风冷却设备用电量节省50%-60%。
　  4 用电管理系统 通过无线集抄和用电超限报警提醒客户增强节电意识，可实现节电5%。
　  （三）适应楼宇经济发展趋势，推动新型战略产业发展。
　  根据杭州市楼宇与总部经济信息网统计，截止目前仅上城、下城、西湖、江干区已建楼宇经济项目405个。目前杭州市（含萧山、余杭、滨江和杭州经济技术开发区）楼宇总面积按2000万平方米计算，年用电量为24亿度，约占杭州年全社会用电量（250-300亿千瓦时）的10%。
　  考虑到未来杭州市楼宇经济和总部经济蓬勃发展趋势以及《杭州市加快楼宇经济发展若干意见》中的远期目标规划，至2015年杭州市（含萧山、余杭、滨江和杭州经济技术开发区）楼宇总建筑面积预计将达3000万平方米。届时杭州楼宇年用电量为36亿度，电价按0.8元计算，节电率取20%计算，年节电效益约为6亿元。从单栋楼宇来看，建筑体量平均按3万平方米计，年可节电金额约为60万元。
　  同时，楼宇节能改造除了可以大幅降低能源消耗成本外，更重要的是将带动物联网、新能源等新兴战略产业的实质性发展。可见该领域蕴含着巨大的市场潜力和社会经济效益。
　  四、持续改进
　  （一）评审鉴定
　  截止目前，本项目通过浙江省电子产品检验所的软件产品登记评测（2009年12月31日），获得浙江省经济和信息化委员会的软件产品登记证书（2010年1月26日）；获得国家版权局颁发的软件著作权登记证书（2010年3月13日）；通过浙江省科技信息研究院的科技查新审核（2010年3月22日）；通过浙江省电子产品检验所的软件技术鉴定评测（2010年4月6日）。2010年12月传感网能源管理系统成功通过杭州市信息办组织的专家委员会评审，荣获信息服务业专项资助项目。
　  （二）发展方向
　  从国内外的研究现状来看，对办公建筑和大型公共建筑能源管理系统的研究还非常的少。随着我国经济的不断发展，楼宇经济的规模将会越来越大，然而楼宇的能源管理方式还很不完善，这将会导致能耗问题更加突出。对能源由经验管理向现代化管理已经转变成为楼宇能源管理系统的当务之急，这就对楼宇能源管理系统提出了迫切的需求。
　  目前，智能建筑的能源管理主要是由建筑设备管理系统 （BAS 系统）来实现的。BAS系统可以根据预先编排的时间程序对电力、照明、 空调等设备进行最优化的管理，从而达到节能的目的。根据国外工程经验，建筑设备管理系统 BAS 系统可为新的办公大楼节能20%左右。然而据统计，国内智能建筑中真正达到节能目标的还不到10%，80%以上的智能建筑内 BAS 系统仅仅作为设备状态监视和自动控制使用，造成投资的极大浪费。
　  本公司研发的“传感网能源管理系统”创新性地利用了无线传感网技术，可以充分发挥楼宇智能控制系统的节能潜力，并有效引入了电梯自发电、太阳能光伏、LED照明等新能源和新材料，将在很大程度上提高应用领域的综合节能成效。
　  
　  
　  杭州东部网络科技有限公司
　  二零一一年七月