CN212435730U - 基于jace8000协议转换器的节能建筑能耗监测系统网络架构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于JACE8000协议转换器的节能建筑能耗监测系统网络架构，包括：节能建筑管理服务器、JACE8000协议转换器、IO控制器、无线集中器、传感器和仪表，节能建筑管理服务器与JACE8000协议转换器连接，JACE8000协议转换器分别与IO控制器和无线集中器连接，传感器包括：温度传感器和压差传感器，温度传感器和压差传感器与IO控制器连接；仪表包括：热量表、电表、燃气表和水表，燃气表和水表与无线集中器无线连接，热量表和电表与JACE8000协议转换器连接。本实用新型通过简单的逻辑采集节能建筑中各种不同通信协议传感器和仪表传输来的数据，无需考虑底层代码设计和硬件兼容性，在降低节能建筑能耗监测系统开发周期的同时，大大提高了系统的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于能耗监测技术领域，具体来说涉及一种基于JACE8000协议转换器的节能建筑能耗监测系统网络架构。
背景技术
在我国目前的能耗结构中，建筑所造成的能源消耗，已占我国总的商品能耗的20％～30％。而建筑运行的能耗，包括建筑物采暖、空调、水、燃气和各类建筑内使用电器的能耗，将一直伴随建筑物的使用过程而发生。在建筑的全生命周期中，建筑材料和建造过程所消耗的能源一般只占其总的能源消耗的20％左右，大部分能源消耗发生在建筑物的运行过程中。为了更好地对节能建筑实际运行能耗数据进行评价和检验，需要建立节能建筑能耗监测系统。目前，物联网在节能建筑中的应用已经发展成为提高建筑能源利用效率、降低建筑环境荷载、提升建筑功能的重要技术手段。但由于当前节能建筑物联网中存在着设备型号各异、通信协议不同等情况，直接影响了系统的稳定性和开发难度，从而降低了节能建筑的能耗和能效评价效果。此外，由于建筑内部各子系统的位置分散，导致各系统网络交织，布线复杂，进一步导致了施工费和耗材费的增加。
发明内容
为了解决上述技术方案的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于JACE8000协议转换器的节能建筑能耗监测系统网络架构，该节能建筑能耗监测系统网络架构融合了Modbus-RTU通讯协议和BACnet MSTP通信协议，贯穿性地部署在整个节能建筑中。
本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种基于JACE8000协议转换器的节能建筑能耗监测系统网络架构，包括：节能建筑管理服务器、JACE8000协议转换器、IO控制器、无线集中器、传感器和仪表，所述节能建筑管理服务器与所述JACE8000协议转换器连接，所述JACE8000协议转换器分别与所述IO控制器和无线集中器连接，所述传感器包括：压差传感器和用于监测节能建筑室内温度的温度传感器，所述压差传感器安装在节能建筑的中央空调的水泵进出口，用于监测供回水管压差的变化，所述温度传感器和压差传感器与所述IO控制器连接；所述仪表包括：热量表、电表、燃气表和水表，所述水表用于测量水量累计值，所述燃气表用于测量燃气累计值，所述热量表用于测量暖通管道内热水供水温度、热水回水温度和热水流量，所述燃气表和水表与所述无线集中器无线连接，所述热量表和电表与所述JACE8000协议转换器连接。
在上述技术方案中，所述节能建筑管理服务器与所述JACE8000协议转换器通过网口连接。
在上述技术方案中，所述节能建筑管理服务器与所述JACE8000协议转换器之间采用TCP/IP协议。
在上述技术方案中，所述JACE8000协议转换器与所述IO控制器之间采用Modbus-RTU通讯协议。
在上述技术方案中，所述IO控制器与所述JACE8000协议转换器通过RS485接口COM1口连接。
在上述技术方案中，所述温度传感器和压差传感器与所述IO控制器的模拟量输入接口连接。
在上述技术方案中，所述JACE8000协议转换器与所述无线集中器之间采用Modbus-RTU通讯协议。
在上述技术方案中，所述JACE8000协议转换器与所述无线集中器通过RS485接口COM1连接。
在上述技术方案中，所述燃气表和水表以Zigbee无线通讯方式与所述无线集中器连接。
在上述技术方案中，所述JACE8000协议转换器与所述热量表和电表通过RS485接口COM2连接并采用BACnet MSTP协议进行通信。
在上述技术方案中，所述燃气表为远传燃气表，所述水表为远传水表，所述电表为三相多功能电能表。
本实用新型的节能建筑能耗监测系统网络架构可以通过简单的逻辑采集节能建筑中各种不同通信协议传感器和仪表传输来的数据，无需考虑底层代码设计和硬件兼容性，在降低节能建筑能耗监测系统开发周期的同时，大大提高了系统的稳定性；同时配合大量无线远传仪表，降低了布线难度，避免了施工费和耗材费的增加。
附图说明
图1为本实用新型的节能建筑能耗监测系统网络架构的结构示意图；
图2为JACE8000协议转换器的外观图；
图3为自控箱内结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的节能建筑能耗监测系统网络架构进行详细说明。
如附图1～3所示，包括：安装有监测系统的节能建筑管理服务器、JACE8000协议转换器、IO控制器(IO-28U型)、无线集中器(Depower-DTU型)、传感器和仪表，节能建筑管理服务器设置在节能建筑的控制中心，节能建筑管理服务器与JACE8000协议转换器通过网口连接并采用TCP/IP协议通讯，JACE8000协议转换器分别与IO控制器和无线集中器连接，其中，IO控制器与JACE8000协议转换器通过RS485接口的COM1口连接并采用Modbus-RTU通讯协议，JACE8000协议转换器与无线集中器同样通过RS485接口COM1连接并采用Modbus-RTU通讯协议。
传感器包括：压差传感器(QBE64型)和用于监测节能建筑室内温度的温度传感器(DS18B20型)，温度传感器和压差传感器与IO控制器的模拟量输入接口连接。压差传感器安装在节能建筑的中央空调的水泵进出口，用于监测供回水管压差的变化，分析水泵的耗能情况，其量程为0～100kPa、4～20mA电流输出。温度传感器安装于节能建筑内，监测节能建筑的室内温度，用于分析建筑空调系统的耗能情况，其量程为－10～+50℃、4～20mA电流输出。
仪表包括：热量表(对夹式)、电表、燃气表和水表，燃气表为智能远传燃气表，水表为智能远传水表，电表为三相多功能电能表。水表用于测量节能建筑每层用水量累计值，燃气表用于测量节能建筑每层用燃气累计值，热量表用于测量节能建筑的暖通管道内热水供水温度、热水回水温度和热水流量，由于用水管路和燃气管路分布相对分散，故燃气表和水表以Zigbee无线通讯方式与无线集中器连接，将用水量信号和用气量信号经由无线信号传输至位于节能建筑机房自控箱中的无线集中器。电表装于节能建筑的地下配电室中。
JACE8000协议转换器、IO控制器和无线集中器安装在节能建筑机房的自控箱中，具体布局方式如图3所示。
JACE8000协议转换器与热量表和电表通过RS485接口COM2连接，与电表和热量表分别采用BACnet MSTP协议进行通信。电表测量变量有三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、电能等。
节能建筑管理服务器与JACE8000协议转换器的数据传输速率不低于10Mbps。主要功能是将节能建筑中的仪表和传感器传输的数据进行采集和管理。可在服务器端实现大数据，以对所采集的数据进行数据挖掘和分析，从而能够根据数据统计计算出合适的控制参数。
JACE8000协议转换器基本单元包括两个带隔离的RS485端口、两个10/100MB的以太网口、USB备份与恢复端口。JACE8000协议转换器是本实用新型的核心部分，它可通过TCP/IP网络将各种设备集成到企业级平台上，支持几乎任何建筑中的常用协议的转换、集成和管理，包括：LonWorks、BACnet、Modbus、oBIX以及互联网标准等，如图2所示。
IO控制器IO-28U是一款简易稳定，支持独立通讯、高性能，标准开放协议的输入/输出模块。其集成有一个RS485端口，支持BACnet MSTP和Modbus-RTU通信协议。提供8个数字量输入，8个模拟量输入(电压，电流，电阻和热电阻)，8个数字量输出(带继电器)和4个模拟量输出(电流，电压)。
无线集中器内置Zigbee转RS485无线透明传输模块，用来读取分布相对分散的用水管路和用气管路上的水表和燃气表发来的数据。
本实用新型的节能建筑能耗监测系统网络架构以JACE8000协议转换器为网络核心，节能建筑管理服务器作为节能建筑能耗监测系统网络架构的上位机，进行节能建筑信号的采集。JACE8000协议转换器通过COM1口的RS485线连接IO控制器，以Modbus-RTU协议进行通信，采集来自于节能建筑室内的温度和中央空调水泵的压差信号，同时通过同一个COM1口的RS485线连接无线集中器，以Modbus-RTU协议采集分散于节能建筑各层的水管管路和燃气管路的用水和用气累计值。水表和燃气表均为无线远传式仪表，采用Zigbee通讯方式，故节能建筑各个楼层的多个水表、燃气表构成小型无线传输网络。Modbus-RTU的帧格式简单、紧凑，通俗易懂，采用主-从通信方式，主机向从机问询的方式采集数据。JACE8000协议转换器通过COM2口的RS485线连接位于节能建筑各层的电表和热量表，以BACnet MSTP协议进行通信，采集节能建筑用电的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、电能等用电量，以及节能建筑的暖通管道内热水供水温度、热水回水温度和热水流量等热能变量。BACnet MSTP协议的优点在于能降低维护系统所需成本。
JACE8000协议转换器具有可以转化大多数楼宇建筑协议、接入各种协议网络和设备的特点，可以兼容包括上述Modbus-RTU和BACnet MSTP在内的诸多楼宇建筑常用协议，因此在系统开发时可以不受制造商或通信协议的影响。
以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于JACE8000协议转换器的节能建筑能耗监测系统网络架构，其特征在于，包括：节能建筑管理服务器、JACE8000协议转换器、IO控制器、无线集中器、传感器和仪表，所述节能建筑管理服务器与所述JACE8000协议转换器连接，所述JACE8000协议转换器分别与所述IO控制器和无线集中器连接，所述传感器包括：压差传感器和用于监测节能建筑室内温度的温度传感器，所述压差传感器安装在节能建筑的中央空调的水泵进出口，用于监测供回水管压差的变化，所述温度传感器和压差传感器与所述IO控制器连接；所述仪表包括：热量表、电表、燃气表和水表，所述水表用于测量水量累计值，所述燃气表用于测量燃气累计值，所述热量表用于测量暖通管道内热水供水温度、热水回水温度和热水流量，所述燃气表和水表与所述无线集中器无线连接，所述热量表和电表与所述JACE8000协议转换器连接。
2.根据权利要求1所述的节能建筑能耗监测系统网络架构，其特征在于，所述节能建筑管理服务器与所述JACE8000协议转换器通过网口连接且采用TCP/IP协议进行通讯。
3.根据权利要求2所述的节能建筑能耗监测系统网络架构，其特征在于，所述JACE8000协议转换器与所述IO控制器之间采用Modbus-RTU通讯协议。
4.根据权利要求3所述的节能建筑能耗监测系统网络架构，其特征在于，所述IO控制器与所述JACE8000协议转换器通过RS485接口COM1口连接。
5.根据权利要求4所述的节能建筑能耗监测系统网络架构，其特征在于，所述温度传感器和压差传感器与所述IO控制器的模拟量输入接口连接。
6.根据权利要求5所述的节能建筑能耗监测系统网络架构，其特征在于，所述JACE8000协议转换器与所述无线集中器之间采用Modbus-RTU通讯协议。
7.根据权利要求6所述的节能建筑能耗监测系统网络架构，其特征在于，所述JACE8000协议转换器与所述无线集中器通过RS485接口COM1连接。
8.根据权利要求7所述的节能建筑能耗监测系统网络架构，其特征在于，所述燃气表和水表以Zigbee无线通讯方式与所述无线集中器连接。
9.根据权利要求8所述的节能建筑能耗监测系统网络架构，其特征在于，所述JACE8000协议转换器与所述热量表和电表通过RS485接口COM2连接并采用BACnet MSTP协议进行通信。
10.根据权利要求1～9中任意一项所述的节能建筑能耗监测系统网络架构，其特征在于，所述燃气表为远传燃气表，所述水表为远传水表，所述电表为三相多功能电能表。
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