NB T 10153-2019 太阳能供热系统实时监测技术规范.pdf

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1、ICS 27.160 F 12 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T 101532019 太阳能供热系统实时监测技术规范 Technical specification for real-time monitoring of solar heating system （发布稿） 2019 - 06 - 04 发布 2019 - 10 - 01 实施 国家能源局 发布 NB/T 101532019 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 监测系统构成 . 2 5 监测项目 . 3 6 测量仪器 . 3 7 监测点位置 . 4 8

2、 数据采集及传输终端 . 6 9 数据中心监测平台 . 7 附录 A（资料性附录） 数据传输协议 . 9 参考文献 . 14 NB/T 101532019 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.12009 给出的规则起草。 本标准由中国农村能源行业协会和农业农村部农业生态与资源保护总站提出。 本标准由能源行业农村能源标准化技术委员会（ NEA/TC8）归口。 本标准起草单位：北京创意博物联科技有限公司、皇明太阳能股份有限公司、安徽春升新能源科技 有限公司、桑夏太阳能股份有限公司、包头市汉诺威工业装备科技有限责任公司、浙江比华丽电子科技 有限公司、上海源恒太阳能设备有限公司、江苏富源智慧能源股

3、份有限公司、苏州市清华阳光能源有限 公司、杭州以琳节能技术有限公司、中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会、中国建筑科学研 究院有限公司。 本标准主要起草人：唐轩、赵吉芳、肖陶、赵峰、栗世芳、付存谓、何进伍、孙佳、陈晓刚、张恩 军、贾铁鹰、黄祝连。 NB/T 101532019 1 太阳能供热系统实时监测技术规范 1 范围 本标准规定了太阳能供热系统实时监测的监测系统构成、监测项目、测量仪器、监测点位置、数据 采集及传输终端、数据中心监测平台和数据传输协议等。 本标准适用于储水箱容积大于 0.6m 3 的太阳能供热系统。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日

4、期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本 (包括所有的修改单 )适用于本文件。 GB/T 7665 传感器通用术语 GB/T 12936 太阳能热利用术语 GB/T 18268.1 测量、控制和实验室的用电设备电磁兼容性要求 第 1部分：通用要求 GB/T 19565 总辐射表 GB/T 19582.1 基于 Modbus协议的工业自动化网络规范 第 1部分： Modbus应用协议 GB/T 20095-2006 太阳热水系统性能评定规范 GB/T 29724-2013 太阳能热水系统能量监测 GB/T 32224-2015 热量表 CJ/T 188 用

5、户计量仪表数据传输技术条件 CJ/T 224 电子远传水表 DL/T 448 电能计量装置技术管理规程 DL/T 645 多功能电能表通信协议 JJG 162 冷水水表检定规程 JJG 225 热能表检定规程 NB/T 10152 太阳能供热系统节能量和环境效益计算方法 YD/T 1214-2006 900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（ GPRS）设备技术要 求：移动台 3 术语和定义 GB/T 7665、 GB/T 12936和 GB/T 29724-2013界定的及以下术语和定义适用于本文件。 3.1 太阳能供热系统监测系统 monitoring syste

6、m of solar heating system 由数据中心监测平台、现场的数据采集及传输终端和安装在太阳能供热系统上的测量仪器组成，对 太阳能供热系统的实时运行数据进行采集、处理、存储和展示，并可接受客户端的访问操作。 3.2 NB/T 101532019 2 储水箱相对水位 relative water level of storage tank 敞开系统的储水箱中可用水的水面高度相对于满水状态水面高度的百分比，当储水箱满水时为 100%；当储水箱中无可用水时为 0%。 3.3 同时进出水系统 synchronous system with cold water feed-in and

7、hot water output 冷水进水与用户热水出水同时发生的太阳能热水系统，如承压出水系统和采暖系统，或者通过换热 器与贮水箱换热出水的系统。 3.4 非同时进出水系统 asynchronous system with cold water feed-in and hot water output 冷水进水与用户热水出水不是同时发生的太阳能热水系统，如敞开系统非承压出水。 3.5 太阳能供热系统节能量 energy saving of solar heating system 太阳能供热系统供热量中除去常规能源供热量以外的热量。 4 监测系统构成 监测系统从底层逐级向上可分为测量仪器、数

8、据采集及传输终端、通信网络和数据中心监测平台四 个部分。监测系统还可以与其他平台通信进行监测。各部分关系如图 1所示。 GPRS、 NB-IoT Internet 数据中心监测平台 通信网络 数据采集及 传输终端 测量仪器 Internet 其他平台 图 1 监测系统拓扑架构图 NB/T 101532019 3 5 监测项目 监测项目应根据太阳能供热系统的特点和监测方法确立，应包含但不限于表 1中所有适用项目。 表 1 监测项目 参数 对象 太阳辐照度和辐照量（可选） 太阳能集热器采光面所在平面的太阳辐照度及日累计辐照量 风速（可选） 太阳能集热器周围的环境风速 流量 进入到太阳能供热系统的冷

9、水或采暖循环的回水流量 储水箱向用户供热水或采暖循环供水的流量 用户管路循环的回水流量 温度 进入到太阳能供热系统的冷水或采暖循环的回水温度 储水箱向用户供热水或采暖循环供水的温度 用户管路循环的回水温度 太阳能集热器周围的环境温度（可选） 水位 非同时进出水太阳能供热系统的储水箱相对水位 耗电量 太阳能供热系统的耗电量，含电辅助热源及热泵的耗电量 非电辅助热源供热量 非电辅助热源供热量 设备状态 系统中的水泵、电磁阀（或电动阀）、电加热器和自限温伴热带等用电设备的状态 6 测量仪器 6.1 技术要求 测量仪器应符合表 2的规定。 表 2 测量仪器技术要求 参数 最大允许误差 /准确度等级 其

10、他要求 太阳辐照度 二级 采用总辐射表测量，应符合 GB/T 19565的规定 风速 0.5m/s 如采用三杯式风速传感器，启动风速应不大于 0.7m/s，测量范围 0.7m/s 30m/s 温度 0.5 环境温度测量范围 -50 70，管路上的温度测量范围 0 100 水位 2% 应采用可连续测量的传感器 流量 2% 远传水表应符合 CJ/T 224的规定，通信应符合 CJ/T 188的规定 耗电量 1.0级 互感器应不低于 0.5级（如有） 应采用远传电表，应符合 DL/T 448的规定，通信应符合 CJ/T 188和 DL/T 645的规定 热量 2级 应采用热量表测量，热量表应符合 G

11、B/T 32224-2015的规定，热量表 通信应符合 CJ/T 188的规定 6.2 安装要求 6.2.1 总辐射表 NB/T 101532019 4 总辐射表的安装应符合 GB/T 20095-2006中 7.3的规定。 6.2.2 风速传感器 风速传感器的安装应符合 GB/T 20095-2006中 7.4的规定。 6.2.3 温度传感器 温度传感器应与被测对象有良好的热接触。管路上的温度传感器，其安装应符合 GB/T 32224-2015 中附录 B的规定。环境温度传感器的放置应符合 GB/T 20095-2006中 7.5的规定。 6.2.4 水位传感器 水位传感器的安装应保证感应元

12、件上不形成水垢。 6.2.5 流量计 流量计前应安装流量控制设备（如阀门）和过滤设备，法兰密封圈不应突出到管道内或错位，流量 计水流方向应与管路水流方向一致。 流量计安装位置应保证流量计中充满水， 气泡不会集中在流量计内， 流量计不应安装在管路的最高点，且不应受水压冲击。 6.2.6 电能表 电能表应接到太阳能供热系统的供电总回路上，安装应符合 DL/T 448的规定。 6.2.7 热量表 热量表的安装应符合 GB/T 29724-2013中 6.6的规定。 6.3 测量仪器校准或轮换要求 6.3.1 总辐射表、风速传感器和温度传感器宜每年校准一次。 6.3.2 水位传感器应每年标定一次储水箱

13、满水时和储水箱中无可用水时的相对水位。 6.3.3 采用有 CMC 计量器具许可的远传水表，应按 JJG 162 规定的周期进行检定或轮换；没有 CMC 计量器具许可的远传水表，应每年校准一次。 6.3.4 采用 CMC 计量器具许可的电能表，应按 DL/T 488 的规定进行周期检定（轮换）和抽检；没有 CMC 计量器具许可的电表，应每年校准一次。 6.3.5 热量表应按 JJG 225 的规定进行周期检定。 7 监测点位置 7.1 总体要求 7.1.1 冷水进水或采暖循环回水、 热水出水或采暖循环供水及用户管路循环回水的温度和流量监测点， 应位于相对应的管路上。如供水管路上有辅助热源，热水

14、出水或采暖循环供水的温度监测点应位于辅助 热源的热水出水管路上。 7.1.2 温度监测点与储水箱或辅助热源间沿管路距离应在 2.5 m 以内。水位传感器应安装在距离储水 箱底部 20cm 的储水箱侧壁处。 7.1.3 对于非同时进出水系统，当储水箱为水位与水量成正比关系形状时（如立式圆柱体和立方体）， 可采用间接计量法进行监测。 NB/T 101532019 5 7.2 同时进出水系统 监测点位置见图 2。 储水箱 流量计或热量表 热水出水或采 暖循环供水 辅助 热源 热量表 水泵 回水阀 冷水进水或采 暖循环回水 水泵 用户管路循环（如有） 热水出水和采暖 循环供水温度 冷水进水或采暖 循环

15、回水温度 用户管路回水温度 热量表高 温测量点 热量表低 温测量点 辅助热源 加热储水箱的辅助热源（如有） 热量表 热量表低 温测量点 热量表高 温测量点 供水管路上的辅助热源（如有） kWh 电能表 风速传感器 总辐射表 环境温度 传感器 图 2 同时进出水系统监测点位置示意图 7.3 非同时进出水系统 7.3.1 直接计量法 监测点位置见图 3。 NB/T 101532019 6 冷水进水 流量计 热水出水 水泵 回水阀 辅助 热源 热量表 水泵 流量计 或热量表 流量计 用户管路循环（如有） 供水温度 冷水进水温度 用户管路回水温度 热量表高 温测量点 热量表低 温测量点 储水箱 加热储

16、水箱的辅助热源（如有） 辅助热源 热量表低 温测量点 热量表高 温测量点 供水管路上的辅助热源（如有） kWh 电能表 风速传感器 总辐射表 环境温度 传感器 图 3 非同时进出水系统直接计量法监测点位置示意图 7.3.2 间接计量法 监测点位置见图 4。 冷水进水 流量计 热水出水 水位 水泵 回水阀 辅助 热源 热量表 水泵 用户管路循环（如有） 供水温度 冷水进水温度 用户管路回水温度 热量表高 温测量点 热量表低 温测量点 贮水箱 加热贮水箱的辅助热源（如有） 辅助热源 热量表 热量表低 温测量点 热量表高 温测量点 供水管路上的辅助热源（如有） kWh 电能表 风速传感器 总辐射表

17、环境温度 传感器 图 4 非同时进出水系统间接计算法监测点位置示意图 8 数据采集及传输终端 NB/T 101532019 7 数据采集及传输终端采集测量仪器的数据，并向数据中心监测平台上传数据。数据采集及传输终端 应符合表 3的规定。 表 3 数据采集及传输终端技术要求 项目 技术要求 采集时间间隔 可以设置，默认 1分钟，最大时间间隔应不超过 10分钟 数据存储 应具有本地存储功能，存储空间应能在最小记录时间间隔下存储不少于 3个月的数据量，可自动 存储，存储数据应掉电不丢失 通信接口 宜包含 RS-485接口，接口参数可远程设置。宜支持 GB/T 19582.1通信协议和 CJ/T 18

18、8、 DL/T 645 通信规约，可与远传电能表、远传水表和热量表等设备通讯 远传接口 具备远传接口及功能，优先考虑 GPRS或 NB-IoT通信方式， GPRS通信设备应满足 YD/T 1214-2006 中 5.4、 5.5和第 8章的内容，支持标准 TCP/IP协议，应可以通过短信、 GPRS或串口方式修改指向 的 IP地址 远程通信功能 应有数据上传功能，数据传输协议见附录 A。宜有数据加密和断点续传功能。可接收来自数据中 心的查询、校时和通信接口参数设置等命令，应定时自动向数据中心平台发送心跳包 自动恢复 具备自动恢复功能，在无人值守情况下可以从故障中恢复正常工作状态，上电或掉线后应

19、能自动 登录通信网络和自动连接到指定的 IP地址，应具备上电自动运行功能 电磁兼容性 应符合 GB/T 18268.1的规定 数据传输误码率 0.1% 9 数据中心监测平台 数据中心监测平台应采用连接到互联网上的云服务器，一般包括服务器、网络设备、 UPS电源系统 和软件等。数据中心监测平台应具备表 4中的功能。 表 4 数据中心监测平台功能 功能 要求 项目接入 应能接入新项目，项目的类型、传输数据内容和数据长度等可以不同 数据采集 自动接受数据采集及传输终端的连接请求，定时自动和随时手动与数据采集及传输终端通信并采集监 测数据和设备工作状态等参数，数据传输协议见附录 A。定时采集时间间隔默

20、认为 1min，最长不超过 10min 远程设置 可对数据采集及传输终端进行校时和设置通信接口参数 平台传输 可接受其他平台的数据传输请求，数据传输协议见附录 A 数据管理 应能对采集的数据进行处理、分析比较，并判定是否在合理范围内 应采用数据库进行数据存储和管理，可按项目对数据进行查询和调用 应能根据实时数据计算项目的太阳能供热系统节能量和环境效益，计算方法应符合 NB/T 10152的规定 应能按照日、月和年统计太阳能供热系统节能量和环境效益 用户访问 宜采用 B/S架构，可采用通用浏览器进行访问。手机客户端可采用 APP进行访问 展示 应有实时动态的系统示意图和数据图表展示，实时动态的系

21、统示意图应根据设备工作状态进行动态展 示，数据应分别按表格和图表两种方式展示，太阳能供热系统节能量和环境效益统计宜以图表的方式 展示 报警 可以根据数据传输设备在线状态，以及实时数据中的报警信息、超限和错误等信息进行报警，报警可 NB/T 101532019 8 分为紧急和非紧急等不同级别报警，并可发送到用户手机上 帐户管理 应对帐户进行分级管理，有相应权限的帐户可以对平台用户进行添加、删除和级别、信息变更等功能 项目管理 有相应权限的帐户可以对项目进行接入和删除，并应能够在平台上填写和变更项目信息内容 NB/T 101532019 9 附 录 A （资料性附录） 数据传输协议 A.1 数据采

22、集及传输终端上传协议 A.1.1 通信包 A.1.1.1 结构组成 数据采集及传输终端与数据中心监测平台的通信包的结构组成应符合表 A.1的规定。 表 A.1 通信包结构组成 名称 类型 字节长度 描述 通信包头 十六进制整数 4 固定为“ 7AH 7BH 7CH 7DH” 数据段长度 十六进制整数 2 数据段的字长度 消息类型 字符 1 0为项目信息， 1为监测数据， 2为参数设置 加密标识 字符 1 是否对数据段进行加密， 0为不加密， 1为加密 数据段 十六进制数据 0 65535 可变长度的数据，应符合 10.1.1.2的规定 CRC16校验 十六进制整数 2 数据段的 CRC16校验

23、码 通信包尾 十六进制整数 4 固定为“ 7EH 7EH 7EH 7EH” A.1.1.2 数据段格式 平台发送读取命令通信包的数据段格式宜符合表 A.2的规定；数据采集及传输终端向平台上传项目 信息或监测数据的通信包，其数据段格式宜符合表 A.3的规定。 表 A.2 平台发送读取命令通信包的数据段格式 定义 数据采集及传输终端地址 功能码 03H 起始地址 数据长度 字节数 1 1 2 2 表 A.3 数据采集及传输终端上传项目信息或监测数据的通信包数据段格式 定义 数据采集及传输终端地址 功能码 03H 返回数据字节长度 返回数据 字节数 1 1 2 X A.1.2 注册 数据采集及传输终

24、端刚上线时，上传的注册包中宜包含 IMEI号或 MAC地址等唯一标识。 A.1.3 获取项目定位 平台在收到注册包后，应从数据采集及传输终端获取项目定位信息，定位信息可以是经纬度、基站 定位信息或者是 IP地址等。 A.1.4 获取项目信息 NB/T 101532019 10 项目信息可通过登录平台人工填写，填写的项目信息内容应包含表 A.4中的内容；也可通过平台向 数据采集及传输终端发送符合表 A.2规定的项目信息读取命令，数据采集及传输终端上传的项目信息应 符合表 A.4的规定。 表 A.4 项目信息内容 相对地址 字长度 名称 描述 0 x00 1 储水箱容积 储水箱容积，如果有多个水箱

25、，应为直接给用户供水的水箱 总容积，单位为立方米（ m 3 ） 0 x01 1 集热器总面积 集热器阵列总面积，单位为平方米（ m 2 ） 0 x02 1 集热器采光面积 集热器阵列采光面积，单位为平方米（ m 2 ） 0 x03 1 集热循环方式 0自然循环方式； 1 强制循环方式 0 x04 1 进出水同时性 0同时进出水系统； 1 非同时进出水系统 0 x05 1 项目用途 0 生活热水 1 采暖 2 工业应用 3 农业应用 4 其他应用 0 x06 1 辅助热源情况 0 无 1 电加热 2 空气源热泵 3 水源热泵 4 地源热泵 5 燃气锅炉 6 燃油锅炉 7 燃煤锅炉 8 生物质锅炉

26、 9 城市供热 10 其他类型 0 x07 1 辅助热源额定功率 额定功率，单位为千瓦（ kW） 0 x08 1 是否有管路循环 0 无 1 有 0 x09 1 太阳能集热器形式 0 平板型集热器 1 联集管式全玻璃真空管集热器 2 全玻璃热管真空管集热器 3 U 型全玻璃真空管集热器 4 热管式真空管集热器 5 玻璃金属封接式热管真空管集热器 6 其它形式集热器 0 x10 1 防冻形式 0 无防冻功能 1 防冻液防冻 2 自限温伴热带防冻 3 循环防冻 NB/T 101532019 11 4 排空防冻 注：可以为以上形式的组合，如 23 为既有自限温伴热带防 冻，又有循环防冻 0 x10

27、以后 预留 A.1.5 数据上传 A.1.5.1 数据上传方式 数据上传应采取应答方式或主动上传方式，主动上传方式上传数据的时间间隔可由平台设定，默认 为 1min，不应超过 10min。 A.1.5.2 上传数据内容 数据采集及传输终端上传的数据内容宜符合表 A.5 的规定；其中设备状态字节内容格式应符合表 A.6 的规定，相应的位为 1 时表示该设备开启，为 0 时表示该设备关断或停止。 表 A.5 上传数据内容 相对地址 字长度 名 称 符号 单位 范围 0 x00 1 时钟小时 H hour 0 23 0 x01 1 时钟分钟 M min 0 59 0 x02 1 时钟秒 S sec

28、0 59 0 x03 1 太阳辐照度 G W/m 2 0 2000 0 x04 1 辐照量 H MJ/m 2 0 30 0 x06 1 风速 v m/s 0 30 0 x07 1 环境温度 t a -50 70 0 x08 1 冷水进水或采暖循环回水温度 t c 0 100 0 x09 1 贮热水箱向用户供热水或采暖循环供水的温度 t s 0 100 0 x0A 1 用户管路循环回水温度 t r 0 100 0 x0B 1 储水箱相对水位 w % 0 100 0 x0C 1 冷水进水或采暖循环回水流量 m c m 3 /h 0 999 0 x0D 1 贮热水箱向用户供热水或采暖循环供水的流量

29、m s m 3 /h 0 999 0 x0E 1 用户管路循环回水流量 m r m 3 /h 0 999 0 x0F 2 太阳能供热系统耗电量 Q p kWh 0 99999999 0 x11 2 非电辅助热源供热量 Q a MJ 0 99999999 0 x13 1 水泵、阀门等设备状态（见表 10） ST 无 0 x13 以后 预留 表 A.6 设备状态字内容格式 位 标识 名称 0 E1 冷水进水电磁阀（或电动阀）状态 1 E2 用户管路循环回水电磁阀（或电动阀）状态 2 P1 集热循环水泵状态 3 P2 用户管路循环水泵状态 NB/T 101532019 12 4 H1 辅助热源状态

30、5 H2 防冻伴热带或防冻电加热状态 615 预留 预留 A.2 其他平台上传协议 A.2.1 传输数据格式 其他监测平台向数据中心监测平台上传数据时，宜采用 JSON格式进行上传。上传信息中的 JSON健 值对内容应包含但不限于表 A.7的内容。 表 A.7 上传信息中 JSON 键值对内容 序号 键名 说明 1 cid 平台标识 2 token 令牌 3 type 信息类型，应符合表 A.8 的规定 4 timestamp 时间戳 5 encrypt 加密标识。值为 false 表示 data 字段未加密；值为 true 表示 data 字段为密文 6 data 数据 7 pid 项目标识

31、 8 DNT 项目采集时间 表 A.8 上传信息类型 序号 信息类型 信息类型说明 信息内容 1 project_message 项目信息 应包含表 8 所示的内容 2 online 项目在线 项目上线时间 3 offline 项目离线 项目离线时间 4 data 项目监测数据 应包含表 9中的内容 A.2.2 身份验证 其他监测平台上传数据前，应首先使用 GET请求向数据中心监测平台服务器进行身份验证， GET 请求的参数中应包含用户名和密码。数据中心监测平台在收到请求后返回信息，若申请成功，则返回标 识、令牌和时间戳；若申请失败，则返回错误代码。返回信息中的错误代码应符合表 A.9的规定。

32、 表 A.9 错误代码 序号 代码 说明 1 1000 用户名或密码错误 2 1001 数据格式不正确 3 1002 项目不存在 4 1003 令牌过期 5 1004 其他错误 A.2.3 上传项目信息和数据 NB/T 101532019 13 A.2.3.1 上传方式 其他平台在身份验证成功以后，应以 POST方式上传项目信息、项目在线信息和项目监测数据。上 传的 JSON键值对内容应符合表 11的规定。上传信息类型和信息内容应符合表 A.8的规定。 A.2.3.2 上传项目信息 如果项目为首次上传，应首先上传项目信息。项目信息应符合表 A.4的规定。 A.2.3.3 上传项目在线信息 如果

33、出现项目上线或离线情况，应上传项目在线信息。 A.2.3.4 上传项目监测数据 项目正常采集情况下，应上传项目监测数据。监测数据的内容应符合表 A.5的规定。上传监测数据 的数据时间间隔默认为 1min，不应超过 10min。 A.2.3.5 数据中心监测平台返回信息 数据中心监测平台在收到其他平台上传信息后应返回信息，若接收成功，则返回成功标识；若接收 失败，则返回错误代码。返回信息中的错误代码应符合表 A.9的规定。 NB/T 101532019 14 参 考 文 献 1 GB/T 29873-2013 能源计量数据公共平台数据传输协议 2 GB/T 50801-2013 可再生能源建筑应用工程评价标准 3 DB 33/T 947-2014 能源监测信息系统数据采集技术要求 4 DB 33/T 948-2014 能源监测信息系统数据传输与接口规范 5 住房和城乡建设部 建科节函 2009 146 号可再生能源建筑应用示范项目数据监测系统技术 导则 _