综合能源平台暖通空调系统需求说明书

综合能源平台暖通空调系统需求说明书目录1 引言 引言编写目的本文的描述对象是能源管理系统(EMS)V1.30版本系统需求。需求分析系统需求是在原始的需求的基础上进行多层次加工所得。原始需求一般需要经过过滤、分解、分发、分析才能转化为系统需求。每个环节都很重要，尤其是需求分析更是和核心中的核心。常用的需求分析方法有业界基准寻找、行业标准搜索、竞争对手分析、应用场景描绘、功能框架搭建、逻辑推敲、客户价值评价、投入产出分析等。系统需求不仅仅是业务功能需求，还包含了相关的操作维护需求，如权限、配置、告警、日志、统计；系统需求还可能包含到性能、扩展性、用户体验等。此外，如能对异常流程进行设计则更为全面。复杂的业务流程一般要绘制流程图。系统功能架构从EMSV1.20开始，逐渐深度集成多个子系统，且形成多个通用业务模块。EMSV1.30更是深度融入了照明、计费，对配电也进行更深度融入；因此，从EMSV1.30开始，系统功能架构需要按照模块的方式进行规划和设计。模块、子模块的划分关系到很多设计，如权限设计；在xmind图上标识为5级的功能为EMSV1.30版本要开发的功能；行业业务模块需求暖通空调模块空调监测模块整体规划方向：空调建模的发展方向为系统建模向设备建模和算法建模过渡，系统由设备模型和算法模型组态建立，可扩展能力强，避免重复开发和过度定制。中间版本可过渡为由子系统模型建立系统模型。设备建模和系统组态需要进一步探讨，建议在2.0系统中实施。本版本规划要点：1.3版本延续系统建模方式，调整原有模型，新增部分参数；新增部分常用系统模型；新增简单的算法模型；监测数据的获取支持现场运行设备、控制设备的直接接入，也可支持与原有控制系统的对接（OPC方式）。应用场景01系统监测图用户选取相应系统时，提供系统图及设备监测参数展示。系统图内的系统模型参数分级别实时显示，并按系统设置定时刷新。详见用户体验部分。系统无法接入的参数应隐藏相关内容。02制冷系统监测：原有监测系统上，调整模型。原冷冻站模型扩充模型类型，增加系统固定属性参数，增加压力、流量等实时监测参数。新增风冷制冷（热泵）系统模型。04VRV系统监测：新增模型，通过系统对接实现监测。监测参数包括运行状态、告警状态、电能耗、系统总输入功率、系统总能耗等。05锅炉系统监测：原有燃气蒸汽锅炉模型调整，新增模型后涵盖燃煤、燃气、燃油、电热锅炉，包括蒸汽锅炉和热水锅炉。原燃气蒸汽锅炉新增固定属性参数，新增锅炉主机启停状态、告警状态、排气温度（电热锅炉除外）、制热功率、制热量等参数。其他类型蒸汽锅炉与原模型类似。新增热水模型包括固定属性参数，包括锅炉主机启停状态、告警状态、排气温度、供回水温度、供回水压力、热水流量、制热功率、制热量等参数。06室内环境监测：包括温度、湿度、空气品质（CO2浓度）等参数。07室外环境监测与评价包括温度、湿度、有害物浓度（空气质量指数）等参数。环境评测及基本评分规则可参照第九章附件“环境评价基本评分规则-0403.docx”执行。08优先通过OPC方式与BA系统对接实现监测，也可直接接入现场设备实现监测。09对于含有多台主机（制冷主机、锅炉机组）和主要设备（水泵、冷却塔）的系统，实现各主机启停状态判定，以及系统运行状态判定。判定方法参考系统监测、能效模型。详细模型见第9章附件“EMS1.3暖通系统监测、能效模型_20150417.xlsx”。权限管理无特殊权限要求，一般管理权限即可使用。配置管理可对应算法模型，进行简单算法的配置（配置算法的输入参数、单位修正系数和输出参数及颗粒度，算法的公式内置在代码中）；算法模型见第9章附件“EMS1.3暖通系统算法模型_20150417.xlsx”；使用插值计算蒸汽焓值（将数据表、查询及插值算法内嵌在代码中），输入及输出参数可通过算法模型配置；特性参数表见第9章附件“饱和蒸汽特性数据表_20150403.xlsx”。告警项和诊断项可配置生成；告警和诊断中参数阈值、生效时间、生效条件可配置；BA系统对接（OPC方式）数据项配置，EMS数据点与OPC数据项对应关系配置；机组接口、控制器接口对接配置，EMS数据点与接口解析数据对应关系配置；机组接口告警代码及其对应含义可配置。按附件模型进行配置，模型中主要设备支持多台设备的扩展增加，并通过手动或自动配置唯一的设备ID进行区分。模型中可进行控制的设备，可配置控制标示，表示该设备可进行控制。可控设备的设备ID能在控制模型配置设备ID中关联选取。1.3版本中可控制的设备可根据现场情况配置，包括但不限于：制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机。通知管理空调机组、锅炉机组启停状态改变时，产生通知。诊断管理详见空调诊断模块。告警管理系统在告警项生效的时间和条件下，对比监测的数据和配置的限定值，如果监测数据超出限定值，则产生告警。诊断项按照项目实际情况配置，可参考以下系统告警项：制冷系统：机组产生的告警（紧急停机、过载保护、流量信号缺失、流量过低、温度异常等机组故障）；冷冻水供水温度过低、冷却水供水温度过高、机组总效率COP过低、制冷系统能效比EERr过低、空调水系统输送系数过低、供回水温差过低、冷冻水供水温度过高、热水供水温度过低，产生告警。锅炉系统：机组产生的告警（机组燃料系统压力异常、熄火故障、机组超压、水位异常、排烟温度过高等）；可燃气体浓度超限、机房温度过低、机组负荷率过低、平均锅炉热效率过低、系统供水温度过高、系统供汽压力过高、系统蒸汽焓值过低，产生告警。VRV空调：机组产生的告警（室内机故障、滤网清洁）；环境品质：延续1.2版本的告警项。包括CO2浓度超标、CO浓度超标和温湿度超标告警。详细模型见第9章附件“EMS1.3暖通系统告警、诊断模型_20150417.xlsx”。日志管理无。统计管理无。扩展性模型参数可自定义增加并配置，以适应不同项目增加监测参数的需求。安全性无。性能按系统统一频率自动刷新页面。用户体验不同设备和管路使用不同颜色区分；设备、参数异常状态突出显示；参数分类分级别显示：图面参数（一级参数）为系统名称、编号、系统总制冷/制热功率、输入电动率、系统总能效等，以及温度、压力、流量和设备运行状态、告警状态等直接监测参数；用户点击设备后，可显示设备的固有属性参数和计算所得参数（二级参数），如编号、型号、额定功率、设备效率、设备能耗等；原理图温度、压力；系统总输入功率，总能耗；总输入功率，总能耗；总输入功率，总能耗；启停状态；告警状态；总输入功率，总能耗；温度、压力；冷却水回水二次侧/用户侧冷冻水回水启停状态；总能耗；冷却水泵温度、压力、流量制冷主机冷冻水泵温度、压力、流量冷冻水供水冷却水供水分水器集水器冷却塔温度、压力；系统总输入功率，总能耗；总输入功率，总能耗；总输入功率，总能耗；启停状态；告警状态；总输入功率，总能耗；温度、压力；冷却水回水二次侧/用户侧冷冻水回水启停状态；总能耗；冷却水泵温度、压力、流量制冷主机冷冻水泵温度、压力、流量冷冻水供水冷却水供水分水器集水器冷却塔水冷制冷系统监测原理图启停状态，告警状态；启停状态，告警状态；总输入功率，总能耗；总制冷/制热功率；告警状态；系统总输入功率，告警状态；系统总输入功率，总能耗；室内机室外机（主机）室内机室外机（主机）VRV（多联机）系统监测原理图启停状态；启停状态；告警状态；总输入功率，总能耗；温度、压力；总输入功率，总能耗；温度、压力；总输入功率，总能耗；温度、压力、流量系统总输入功率，总能耗；系统总制冷量/制热量；回水供水制冷主机温度、压力、流量系统总输入功率，总能耗；系统总制冷量/制热量；回水供水制冷主机风冷制冷（热泵）系统监测原理图启停状态，告警状态；启停状态，告警状态；排烟温度；制热量；总功率，总能耗；热水供水燃料消耗量温度、压力温度、压力、流量锅炉主机燃料供应热水回水热水泵总功率，总能耗；热水供水燃料消耗量温度、压力温度、压力、流量锅炉主机燃料供应热水回水热水泵热水锅炉系统监测原理图空调能效分析模块整体规划方向：能效对标库等参考数据由配置固定值的方式，升级为参考数据库和知识库的方式，可导入、导出，便于升级和管理。本版本规划要点：在原有能效分析中新增分析参数，并完善原有参数算法。应用场景01水冷制冷系统（冷却塔）能效分析：已有模型，新增机组COP、水泵效率、供水温度、供回水温差、水系统扬程（供回水压差）等分析参数，部分模型更改。其中水泵效率因设备特性曲线的参数化较难实现，1.3版本仅通过反推计算获得。完善制冷系统能效比EERr计算方法，详见模型内容。02风冷制冷（热泵）系统能效分析：新增模型，对机组COP、水泵效率、供水温度、供回水温差、水系统扬程（供回水压差）等分析参数，部分模型更改。其中水泵效率因设备特性曲线的参数化较难实现，1.3版本仅通过反推计算获得。03锅炉系统能效分析：在原有燃气蒸汽锅炉模型基础上，新增其他蒸汽锅炉模型，并新增部分能效分析参数。蒸汽锅炉新增机组负荷率、蒸汽焓值参数。蒸汽焓值由原来的配置固定值，更改为根据实测压力计算。更正制热功率、制热量的计算方法。热水锅炉全部为新增模型，分析参数为水泵总效率（热水锅炉）、供水温度（热水锅炉）、锅炉经济运行分级分析参数，部分模型更改。模型分类同系统监测。其中水泵效率因设备特性曲线的参数化较难实现，1.3版本仅通过反推计算获得。04无冷热量表时的冷热量计算系统无冷热量表时，通过可配置的积分算法，计算制冷系统和锅炉系统冷热量。05锅炉系统对标算法优化由固定对标值更改为“锅炉运行热效率等级限值与机组负荷率的乘积”确定运行对标值。详细模型见第9章附件“EMS1.3暖通系统监测、能效模型_20150417.xlsx”。权限管理无。配置管理按照系统模型要求的参数进行配置。可对应算法模型，进行简单算法的配置（配置算法的输入参数、单位修正系数和输出参数，算法的公式内置在代码中）；算法模型见第9章附件“EMS1.3暖通系统算法模型_20150417.xlsx”；可以对能效分析的可选参数进行配置。对标参考值配置优化。通知管理无诊断管理无告警管理无。日志管理时间、人员、操作信息（选取的系统、参数、时间段、图表类型等）。统计管理无。扩展性可通过配置算法的输入参数、输出参数和对应公式，适应后期分析参数的增加。安全性无。性能无。用户体验原理图无。空调诊断模块新增功能模块。整体规划方向：远期规划为：根据可配置的诊断模型（诊断参数、生效时间、生效条件、限定值），对告警点或用户自定义诊断点的相关参数进行数据展示，提出诊断结论和解决方案。近期规划为：根据可配置的诊断模型（诊断参数、生效时间、生效条件、限定值），对诊断项参数及其相关参数数据进行日志储存，用户或专业服务人员可查询日志，查看存储的数据，并编辑日志存储诊断结论。本版本规划要点：1.3版本根据可配置的诊断项，在诊断项生效的时间和条件下，对比配置的监测/计算参数和其限定值，如超出限定值，则产生诊断告警，保存日志。应用场景01系统在诊断项生效的时间和条件下，对比监测的数据和配置的限定值，如果监测数据超出限定值，则产生诊断，并保存日志。02用户可查询、查看保存的诊断项日志。03诊断项按照项目实际情况配置，可参考以下系统诊断项：水冷（冷却塔）制冷系统：冷冻水供回水温差过低、冷却水供回水温差过低、冷冻水供水温度过高、冷却水输送系数WTFcw过低、冷冻水输送系数WTFchw过低、制冷系统能效比EERr过低、机组总效率COP过低，产生诊断。风冷制冷（热泵）系统：水系统输送系数WTFw过低、制冷主机总效率COP过低、冷冻水供水温度（夏季）过高、冷冻水供水温度（夏季）过低、热水供水温度（冬季）过低、供回水温差过低，产生诊断。蒸汽锅炉系统：平均锅炉热效率过低、蒸汽焓值过低、机组负荷率过低，产生诊断。热水锅炉系统：平均锅炉热效率过低、机组负荷率过低，产生诊断。流程图描述详细模型见第9章附件“EMS1.3暖通系统告警、诊断模型_20150417.xlsx”。权限管理诊断日志查询需高级运维人员权限。配置管理诊断项对应数据点、生效时间、生效条件（对应数据点及生效取值）、限定值的配置。配置项参考诊断模型，详见第9章附件“ EMS1.3暖通系统诊断模型_20150417.xlsx”通知管理无。诊断管理无。告警管理无。日志管理诊断产生时保存为日志，包括时间、诊断数据点数据；日志可供查询。统计管理无。扩展性能适应后期诊断项增加的需求。安全性无。性能无。用户体验无。原理图无。空调控制模块为系统新增功能模块。整体规划方向：发展方向为系统运行模式、设备启停、设备运行参数等系统运维参数的手动控制，以及在系统监测、分析、诊断功能基础上的自动优化控制。包括手动控制和自动控制，及其两者间的切换。本版本规划要点：因现阶段我方系统需和BA系统、现场控制器或机组控制系统对接，实现暖通空调的监测和控制，涉及到对接权限和与原系统控制策略的冲突，1.3版本仅实现最基本的功能，重点在于建立控制模块框架。包括手动控制和自动控制两种模式。手动控制模式下，BA系统失去控制权限，EMS系统获取控制权限；自动控制模式下，BA系统获取控制权限，EMS系统失去控制权限。与BA系统的对接，仅限于OPC方式。为保证功能实现和系统运行安全，需保证项目能够满足控制模型中所有参数（监测参数和控制参数）的对接以及数据的双向交换，在项目不具备实施条件时，对应功能选项为不可操作状态。EMS系统与BA系统的对接，可参考第9章附件“EMS1.30平台与楼控系统（BAS）的对接场景及实现方式.docx”进行。采用OPC方式通讯的相关开发代码可参考第9章附件“OPC应用开发包DAC_Release.rar”。采用OPC方式通讯的实现方法、控制指令下发方式以及实时性分析，可参考第9章附件“OPC通讯技术收集_20150417.pdf”。手动控制新增功能。整体规划方向：后期版本可为高级运维人员提供的系统和设备控制工具，实现对系统运行模式的转换、设备的启停、温湿度设定、转速/频率设定、阀门开度设定等。同时系统后台可对用户的控制设定进行合理性判断，拒绝不合理设定并给出提示。本版本规划要点：1.3版本包括EMS直接控制和通过BA系统控制两种场景。在EMS直接控制中，通过对设备的现场控制器下发命令，提供制冷系统的机组、水泵及冷却塔的简单启停控制。在通过BA系统控制中，对应BA系统具有的控制命令，提供机组、水泵及冷却塔的启停控制，以及系统启停、运行模式切换的功能。应用场景01手动/自动控制切换在系统控制监控页面，可切换手动控制模式和自动控制模式。切换为手动控制模式时，BA系统失去系统控制权限。02控制模式配置在后台配置中，可选择手动控制的方式：通过EMS直接控制，或者通过BA系统控制，两者互斥。EMS直接控制功能的限制：我方系统可直接连接控制对象的现场控制器、现场控制器内置完善的控制策略、数据可双向稳定传送。通过BA系统控制功能的限制：BA系统具有完善的控制策略、BA系统可对我方开放相应的控制权限、我方获取特定对象的控制权限时BA系统对应的控制权限失效、BA系统提供控制参数接口及控制动作对应设定值说明、数据可双向稳定传输。03EMS直接控制提供简单的控制命令下发和最终状态反馈的流程，不对关联的设备和阀门的状态进行判定。EMS直接控制时，需设置BA系统失去控制权限。对应各个机组和设备，包括但不限于以下控制功能：制冷机组-启停控制（开/关）：允许用户通过EMS向现场控制器下发命令，关闭或开启制冷（热泵）机组。水泵-启停控制（开/关）：允许用户通过EMS向现场控制器下发命令，关闭或开启水泵（冷却水泵和冷冻水泵）。冷却塔–风机启停控制（开/关）：允许用户通过EMS向现场控制器下发命令，关闭或开启冷却塔风机。04通过BA系统控制：需要我方平台与原有BA系统能稳定对接，并可根据BA系统OPC服务器说明，配置OPC数据项与EMS系统数据点的对应关系。对应各个机组和设备，包括但不限于以下启停控制功能：制冷机组-启停控制（开/关）：允许用户通过EMS系统更改BA系统对应数据项设定值，关闭或开启制冷（热泵）机组。水泵-启停控制（开/关）：允许用户通过EMS系统更改BA系统对应数据项设定值，关闭或开启水泵（冷却水泵和冷冻水泵）。冷却塔–风机启停控制（开/关）：允许用户通过EMS系统更改BA系统对应数据项设定值，关闭或开启冷却塔风机。根据BA系统已有的运行模式，可配置以下系统运行模式切换控制：系统启动：通过EMS系统更改BA系统对应数据项设定值，启动系统运行。系统关闭：通过EMS系统更改BA系统对应数据项设定值，停止系统运行。季节转换：对于可以提供冷热水的制冷（热泵）系统，允许用户切换系统的夏季（制冷）模式和冬季（制热）模式。通过EMS系统更改BA系统对应数据项设定值，完成转换。对于只提供冷水的制冷系统，允许用户切换系统的夏季（制冷）模式和冬季（关闭）模式。通过EMS系统更改BA系统对应数据项设定值，完成转换。日间/夜间运行转换：系统切换至日间高负荷运行模式或夜间低负荷运行模式，根据配置的策略，启动对应数量的制冷机组、冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵及相应阀门，并设定制冷机组的出水温度、冷却塔转速等参数。通过EMS系统更改BA系统对应数据项设定值，执行模式切换。流程图描述：EMS直接控制流程图通过BA系统控制流程图模型详见第9章附件“EMS1.3暖通系统控制模型_20150417.xlsx”。机组接口通讯数据列表可参考第9章附件“特灵R系列机组通讯数据列表.pdf”。权限管理涉及系统运行安全，需高级管理人员权限才可使用。配置管理OPC对接中EMS系统数据点与OPC数据项的对应关系可配置；机组接口、控制器接口对接，EMS数据点与接口解析数据对应关系配置。设备控制动作对应设备ID、数据点及动作对应的设定值，可根据BA系统实际情况配置；可按控制模型进行配置。诊断管理无。通知管理控制动作实施、控制动作引起的效果、控制动作执行结果通知。告警管理无。日志管理时间、操作人员、控制操作类型、原值、设定值、对应相关参数监测值、系统反馈信息、动作执行结果；统计管理无。扩展性可根据BA系统控制命令和后期版本需要，添加更多设备和控制选项；控制流程的更改考虑使用插件方式进行。安全性无。性能控制信号送达及反馈时间小于10秒；用户体验有控制命令的功能提示（鼠标悬停时显示）；控制过程进度条及进度提示；预期效果提示及动作执行确认；任一控制动作未结束前，其他控制选项处于失效状态；控制动作执行任一环节出错，可自动回滚操作（恢复原设定值），立即刷新页面并给出提示。原理图自动控制整体规划方向：自动控制为远期功能规划，为专业运维人员提供控制策略选取，控制参数配置以及控制模式切换功能。后台根据系统监测参数和能效分析结果、系统诊断结果，通过内置算法，获得系统运行设定值。如机组加减机、负荷率设定、转速设定、温度设定等。同时提供关键动作提醒，运维人员可根据自己的经验，确认或取消自动