1.1.总体设计原则及目标

※ 标准化：

设计及其实施按照国家和地方的有关标准进行。选用的系统设备、产品和软件尽可能符合工业标准或主流；

※ 先进性：

工程的整体方案将保证具有明显的先进特征。考虑到电子、信息技术的迅速发展，本设计在技术上将适度超前，所采用的设备，产品和软件不仅成熟而且能代表当今世界的技术水平。

※ 合理性和经济性：

在保证先进性，满足用户需求的同时，以提高工作效率，节省人力和各种资源为目标进行工程设计，充分考虑系统的实用、适用和效益，争取获得最大的投资回报率；

※ 结构化和可扩充性：

系统的总体结构将是结构化和模块化的，具有很好的兼容性和可扩充性，既可使不同厂商的设备产品综合在一个系统中，又可使系统能在日后得以方便地扩充，并扩展其他系统厂商的设备产品；

※ 管理简单：

全面综合优化优选，强调以人为本，系统易学易用，实现现代管理。

1.2.系统介绍

1.2.1.系统结构图

 系统网络平台采用RS485工业总线，逻辑上单层透明，物理上双层隔离结构，自由式网络拓扑连接，通讯可靠稳定。

※ 计费终端属智能型终端，可独立工作及远程控制停用，记时计量均在终端完成，有效地降低了系统的损坏风险，终端间的硬件关联度降低。计费终端采集的数据全面可靠，从而可最大限度地做到合理计费收费。

※ 系统网络平台内可集成空调计费系统，门禁系统，水电气抄表系统，多系统共用一个网络，节省投资及维护成本。

※ 系统软件同时具有空调计费及水电气抄表收费功能

1.1.1.系统功能特点

先进可靠

※ 高可靠性设计：产品设计遵循24小时不间断运行原则；进行了周到的电磁干扰防护与静电防护；采用了模块化设计，且各个模块之间的连接简单、一致；数据通讯采用国际标准，差错控制严谨；控制部分电源进行DC/DC隔离，进一步提高了产品的抗干扰能力和系统的稳定性；

※ 环境适应性强：产品选用工业级器件，适应恶劣、复杂的工作环境；结构件结实牢固；防锈、防爆处理完善；通风、散热、抗震、防潮措施严密有效；

※ 严格的质量控制：研发、采购、制造、检测、安装调试都遵循严格的质量管理与控制要求；

※ 完善的检验测试：拥有成套的先进测试仪器和设备，具有规范的检测方法和手段，所有零部件都经过了国家规定的如通电状态下48小时高低温老化测试（高温65℃,低温-40℃）、潮湿环境测试和振动环境测试等。

※ 系统硬件、软件、技术处理方法、设定的运行管理模式等能满足系统一定时限的运行管理要求，选用当前最先进的科研成果，使系统有较强的生命力及对未来的适应性；系统采用开放性的体系结构，在设计中充分考虑到可移植性、易扩充性、互操作性和灵活性，作到软件模块化，通信与接口标准化，使得纵向便于升级，横向易于扩展；

※ 系统按照C/S结构运作，系统规模可以自由伸缩；工作站端提供人机交互接口，完成日常事务／管理的具体操作；服务器端存储并管理所有数据，接收工作站端的指令，进行实际的运算处理；服务器端数据库采用SQL Server  2000大型数据库服务软件；整个系统共用一个数据库，保证了数据的完整和数据传输的可靠；即使系统服务器出现故障，各站点仍能按单机操作方式工作，而不会使整个系统瘫痪；

※ 系统硬件设备模块化设计采用分布系统，便于以后子系统增加和功能的增加，计算机设备的各种资源保留充分的余量；软件的设计采用子系统和功能的模块化，子系统和功能的增加只是模块的增加；系统的设计保证以后因技术调整和通道口的增加而不进行大规模的调整。

※ 硬件设备模块化设计，降低维护成本并保障维护的及时可靠；软件的设计采用功能模块化设计，便于各个子系统和子功能的维护，程序结构清晰明了。

安全、操作简便

※ 系统采用严格的分级管理技术，操作口令网络权限设计，有效地避免了非法越级操作，各级的管理通过客户的要求来定义；

※ 对于所有的数据文件都有保护措施，对于数据的建立、修改、删除以及查询都应有授权，以防止对数据的非法操作；对于原始数据的修改及删除均有日志文件进行记录以便日后查核。

※ 系统设计时充分考虑智能大厦目前的物业管理模式，在不要过多地改变现有管理的前提下，选择操作简单方便的设备，选择友好的中文操作界面，保证操作人员易学易用；

※ 将显示屏幕划分不同的区域，如：时间型区域、能量型区域、混合型区域操作提示区域等；状态显示区域的某些内容可以用图形的方式直观地进行显示；对于常用的操作，其显示的内容突出、加大；

※ 当系统出现故障时会在故障或错误处显示在屏幕上的状态显示区。同时提供的故障诊断及排除手册中提供故障诊断及排除的手段。当系统或某一设备出现故障时，提供应急处理措施，以及系统恢复后对发生故障期间特殊处理的记录。

※ 通过简单的鼠标点击，可以轻松的进行系统设置，方便用户对各种功能的设置等；

※ 万能查询功能可以通过一个条件或多个条件相组合，对系统使用情况及相关资料等进行查询，并能够按照客户的要求生成报表或方便其他系统调用的电子报表；

※ 提供各种统计资料以不同的报表形式输出，提供任意形式的查询并以报表形式输出。

1.2.能源管理及自动计费系统的意义

※ 培养节能意识、降低能耗

采用计费系统后，空调使用者支付的费用直接和使用量相关，将极大地促进用户自觉地采取节能措施，这样空调系统的能耗将大大降低。同时，由于空调系统的负荷减小，使得楼宇系统BAS中的各种调节手段有效发挥作用，更进一步发挥节能的潜力。

※ 公平收费、减少业主之间的矛盾

有的业主使用中央空调的负荷较小，或经常因出差等情况较少使用空调；而有的业主空调使用负荷大或常年使用空调。若没有计费系统，按照面积分摊，很容易造成业主的抵触情绪。计费系统本着多用多出、少用少出的原则。成功化解这些矛盾。

※ 科学化、合理化的目标

随着当前物业管理的进一步深化以及物业管理水平的不断提高，中央空调计费作为先进管理的辅助手段，会越来越受到那些需要提升物业管理档次的投资方的青睐。

1.3.能源计量及计费方法

1.3.1.热（冷）计量方法与仪表

热计量方法

※ 直接测定用户从供暖系统中用热（冷）量。

该方法需对入户系统的流量及供回水温度进行测量。采用的仪表为热量表。该方法的特点是：原理上准确，但价格较贵，安装复杂，并且在小流量时，计量误差较大。

※ 通过测定用户散热设备的散热量来确定用户的用热量。

方法是利用散热器平均温度与室内温度差值的函数关系来确定散热器的散热量。该方法采用的仪表为热量分配表，常用的有蒸发式和电子式两种。其中蒸发式热分配表的特点是：价格较低，安装方便，但计量准确性较差。目前在丹麦、德国广泛采用。电子式热量分配表的特点是：计量较准确、方便，价格比热量计量表低，并且可在户外读值。

※ 通过测定用户的热负荷来确定用户的用热量。

该方法是测定室内外温度并对供暖季内的室内外温差累积求和，然后乘以房间常数（如体积热指标等）来确定收费。该方法采用的仪表为测温仪表。但有时将记忆散热器温控阀的设定温度作典型室内温度而将某一基准温度作室外温度。该方法的特点是：安装容易，价格较低。但由于遵循相同舒适度缴纳相同热费的原则，用户的热费只与设定的或测得的室温有关，而与实际用热量无关因此开窗等浪费能源的现象无法约束，不利于节能。

热计量仪表

※  热量表

热量表由一个热水流量计、一对温度传感器和一个积算仪组成。仪表安装在系统的供水管上，并将温度传感器分别装在供、回水管路上。一段时间内用户所消耗的热量为所供热水的流量和供回水的焓差的乘积对时间的积分，热量表就是利用这个原理，用热水流量计测量逐时的流量并用温度传感器测量逐时的供回水温度，将这些数据输入积算仪积分计算就能得出用户所用的热量。

热量表依据流量计测量方式的不同可以分为电磁及超声波式、机械式和压差式。其中机械式有耗电少、抗干扰性好、安装维护方便和价格低廉的优点，但是机械式的表在水中杂质较多时精度会受到较大的影响。超声波式的特点是量程大、计量精度较高、压损较少，价格较机械式贵很多。

※ 热量分配表

热量分配表是通过测定用户散热设备的散热量来确定用户的用热量的仪表。它的使用方法是：在集中供热系统中，在每个散热器上安装热量分配表，测量计算每个住户用热比例，通过总表来计算热量，进而求得实际耗热量。

在中央空调系统中，热量分配表实际就是终端用户(风机盘管)的当量化使用时间积算仪，积算系数与风挡档位和盘管面积有关。

1.3.2.空调计量系统主要形式

根据采用的热计量表不同，可分为下列三种模式

※ 时间型空调计量系统

理论基础：理论推导和实验数据表明，在采用两位开关式控制阀门作为控制冷量的定压水制冷风机盘管空调系统中，在正常工作情况下，通过风机盘管交换的冷量（热量）主要和风机盘管大小、风机盘管的工作档位及工作时间成正相关关系，当风机盘管已经决定时，就只是档位和时间的函数。同一型号的盘管的差异度在3％－5％。

时间型空调计量仪通过采集中央空调用户的风机盘管高/中/低位置及制冷/制热阀门的开启，来计量用户使用空调的时间，所有时间按高/中/低三档分别累计。

时间型计量系统的计量原则是：在已知一定区域的用户使用时间和消耗的总冷/热量时，该区域用户按加权使用时间分摊消耗的总冷/热量。

简单的加权计时分摊消耗的总冷/热量不能作为收费的标准，因为不同型号规格的风机，或同一型号规格的风机以不同的风量工作，所传送的热能量都不一样，所以需要加以校正，即根据风机盘管口径不同，作一定的倍率调整，并在高中低三档做修正，这样将不同型号规格的风机和不同的风量运行的实时时间换算到一个标准的计时单位T（当量时间），从而当量化用户使用时间，然后累积当量时间来分摊使用总量，用户使用的冷/热量与当量化加权使用时间成比例关系。由于时间的计量精度可以很容易达到0.1％以上的精度，这种计量的误差主要在于设备的差异度（一般在3％－5％），再采用加权修正，修正后可以达到3％左右的精度要求。况且由于时间计量的准确和容易验证性，对用户来说能做到‘明白’消费，减少矛盾。

时间型计量针对空调系统内的每个风机盘管都必须安装一套检测器，所以时间型计量系统可计量到每个交换负载，特别适用于小型用户。

时间型计量系统前端设备是空调温控器（空调系统配置），但现在市场已经有了集成温控器和时间计费功能为一体的智能型温控器，并带有节能程序和定时控制功能，同时在构成网络时还能对风机盘管进行远程设定、控制，更容易安装，系统直观验证性也大大提高。

※ 能量型空调计量系统

通过测量中央空调用户负载的进出水的温度及流量，自动积算焓差（冷量）及流量，同时显示瞬时流量或热量、累积流量或热量、进出水温度等。

能量型空调计量系统，根据检测送入每个用户的空调系统供回水温度和用户的实际使用时间，从原理上可精确计量每个用户实际使用的空调冷量。

能量型空调计量系统所要计量的是两个温度值和一个流量值共3个模拟量，其使用的信号采集器来相对比较复杂，同时其前端设备流量表和温度检测器的精度要求较高。特别是流量表。空调计费系统流量表的发展已经经历了一轮淘汰，现各公司的产品均选用了比较可靠、精度较高的插入式电磁流量计和超声波流量计。

对于温度测量，每对配对传感器现在可以达到0.1度的测量精度，但由于空调冷系统的额定温差只有12－7＝5度，0.1度温度精度对于5度的温差是2％的误差，加上流量传感器的精度（1%-2％），实际能量型的最大误差在4％，但经过修正整定可以保证3％左右。

能量型空调计量系统的计量点，在空调系统管路上安装比较复杂，必须根据管路的不同设计分别配备。比较适用于大容量并换热水回路可区分的用户，造价及维护成本都较高。

※ 时间型和能量型混合系统

系统中包含能量型计量和时间型计量，根据设计值和实测值来平衡计算各自的消费单价。

1.3.3.系统计费原则

空调及水、电系统运行的费用组成

固定开支为与能源产量没有直接的比例关系，即用户在完全没有使用的情况下也必须付出的费用，主要由用于空调及水、电系统正常运行的固定资产投资和管理费用等组成。如土地使用、设备投资、维修管理、职工工资等。这些固定开支提供了用户相应的使用功能，并不因为使用或停用、用的多少而变化。这部分投资应当按照用户所占建筑面积均分。

浮动开支为冷量费，是随能源的产量而变化的部分，即能源产量越多，浮动开支越大。如燃料消耗、运行耗电、系统用水、废料处理、职工加班费等。这部分费用需按照各用户应通过冷热量表计量的实际用能量进行分配。

能源管理及自动计费系统的收费模式

　※ 直接计量法：

将计费系统抄录的能源消耗值乘以单价直接得出用户的使用费。

※ 分摊法：

将整个建筑物或某个区域的当期能量消耗折合成金额，根据计费系统抄录的数据计算每个用户在总消耗中所占的比例得出用户当期应缴费金额。

直接计量法要求能量测量，计算高度精确，但设备投资费用高，维护复杂。可以使用直接计量法和分摊法结合的方式：即在楼层或特定区域使用少量的直接计量设备（热能表）而在分户的末端使用风机盘管时间计量来分摊该区域总表的读数，而对水、电的私人用户计费则使用直接计量法，对公共部分如电梯、景观照明、卫生间等进行直接计费后再按面积分摊。

1.4.系统设备组成及介绍

计费系统一般由系统服务器、管理电脑、系统管理软件、时间型计费仪、网络控制器，热能表、脉冲抄表仪、电源、机箱等组成。

各组成设备主要作用：

※ 系统服务器：

运行系统数据库管理软件，管理系统所有数据，在小型系统中可不配置服务器，直接由管理电脑完成这些工作；

※ 管理电脑：

运行系统应用管理软件，实现对系统计费终端设备及相关工作的管理；

※ 系统管理软件：

人机交互接口，实现对系统计费终端设备及相关工作的管理；

※ 时间型计费温控仪：

根据风机盘管的高/中/低位置及制冷/制热的开启状态，计量用户使用的时间；

※ 网络控制器：

实现联网控制中的数据传输及路由管理；

※ 能量积算仪：

配合流量传感器、温度传感器测量中央空调用户（负载）的进出水的温度及流量，自动积算焓差（冷量）及流量，同时显示瞬时流量或热量、累积流量或热量、进出水温度等。

※ 脉冲抄表仪：

实现对水、电表的脉冲数具的采集与传输。

1.5.IC卡预付费能量仪表收费管理系统

1、IC卡预付费热量表

IC卡预付费热量表管理系统以IC卡作为基础的流动数据载体和基本信息单元，以手持式IC卡POS机作为现场处理用户数据信息的方式，以城域网（X.25/DDN/PSTN/ISDN/ADSL）为主干，以现代化通讯方式为网络联通手段，以客户机―服务器模式为数据结构构成一个完整的人―机系统。

2、IC卡预付费智能水表

IC卡预付费水表是一种集自动供水、自动计量、自动收费、自动控制、显示报警等多种功能于一体的全新概念的智能水表，是传统水表的换代产品。它主要由发讯基表、电控板和电动阀三部分组成。其工作原理是：以IC智能卡为载体，在管理系统与智能水表间双向传递数据，实现管理功能。用户把预购的水量存于表中，用水时，该表实时采集流量信号，并在预购的水量中扣除。当表内剩余水量小于2立方米时，给出声音报警，同时关闭阀门，这时插用户卡可以打开阀门，提示及时购水。当剩余水量为零时，关闭阀门，用户重新购水插卡打开阀门用水。

IC卡预付费冷水表管理系统是由管理中心计算机、感应式IC卡读写器、感应式IC卡预付费冷水表、感应式IC卡组成的管理系统。管理中心计算机安装有售水管理软件系统，通过读写器对感应式IC卡售水充值。实现用户预先购买水费后，再消费的管理模式，根本上避免拖欠水费的情况发生。

技术特性：

◇基表采用全铜质一体化旋翼脉冲水表，计量精度高，可靠性高

◇具有机械计数和电子计数双重显示功能

◇水表脉冲输出部分采用双稳态设计，防强磁场，不会误发、漏发脉冲

◇电控部分采用超低功耗高度一体化集成微控制器，功能强大，可靠性及抗干扰能力强

◇液晶显示，清晰易读，功耗低，累计用水量及剩余水量可随时查询，并可显示多种状态

◇电源采用优质高能一次性锂电池， 年自放电率小于1％， 可保证工作六年以上

◇具备自检功能， 可对电池电压低、卡错、 断线及其他故障蜂鸣告警并液晶显示

◇电控部分采用密封设计，实现了防水、防潮、防攻击

◇一表一卡，采用独特的加密方法，可彻底杜绝伪卡

◇采用优质不锈钢球阀、无压损、功耗低，故障率低

◇采用专利设计外壳，方便用户管理部门更换电池时，无需拆开水表

◇采用专利设计插卡口，拔卡后自动密闭卡口