安科瑞關(guān)于高等學(xué)校節(jié)能監(jiān)控平臺的建設(shè)與創(chuàng)新研究

摘  要：高校節(jié)能監(jiān)控平臺，主要是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對水、電、氣等高耗能設(shè)備進(jìn)行計(jì)量和控制，為高校能耗的分析，能源流向，節(jié)能目標(biāo)提供有力的數(shù)據(jù)支撐。高效節(jié)能監(jiān)控平臺主要包括能耗監(jiān)測系統(tǒng)、照明節(jié)能控制系統(tǒng)、空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)、水監(jiān)管系統(tǒng)等子系統(tǒng)。通過建設(shè)和利用高校節(jié)能監(jiān)控平臺對提高高校后勤能源管理水平，減少資源能源的浪費(fèi)，提升能源利用率具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：節(jié)能；能耗管理；遠(yuǎn)程監(jiān)控 

1 引言       

   隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對資源能源的消耗也在不斷增長，高校作為社會的重要組成，對能源的消耗越來越多，尤其是伴隨著近幾年高校快速發(fā)展期，學(xué)校規(guī)模越來越大，教學(xué)、科研、生活等所需的能耗設(shè)備不斷增加。目前，大部門高校的能源管理，存在大量的計(jì)量表具缺失和不準(zhǔn)確，能源浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，具有較大的節(jié)能空間。例如公共教學(xué)樓、圖書館、辦公樓等場所存在著不同程度的用電浪費(fèi)現(xiàn)象。在管理方面，由于技術(shù)原因，計(jì)量表具無法實(shí)現(xiàn)智能抄取，需要人工抄取，實(shí)時(shí)性差，準(zhǔn)確性低，所以能源管理若想實(shí)現(xiàn)高效、直觀、便捷的管理方式，建設(shè)一套高效的現(xiàn)代化高校節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)勢在必行。  

2 平臺架構(gòu)模式       

   節(jié)能監(jiān)控平臺系統(tǒng)融合了高校節(jié)能管理理念和軟件分析技術(shù)、監(jiān)測計(jì)量和正確控制技術(shù)。對能源使用以及對節(jié)能方面量的正確認(rèn)定，可以向管理人員提供有價(jià)值的設(shè)備運(yùn)行反饋意見，可以使他們優(yōu)化耗能設(shè)備的管理，已到達(dá)到更好的節(jié)能水平，增加節(jié)能效果持續(xù)性，減少節(jié)能效果的可變性。系統(tǒng)采用 B/S 框架結(jié)構(gòu)，使用 WEB 瀏覽，并開放平臺建設(shè)，子系統(tǒng)嵌入等先進(jìn)技術(shù)，因此，該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的未來擴(kuò)展性和兼容性。能耗監(jiān)控平臺系統(tǒng)的主要功能包括能耗監(jiān)測和節(jié)能控制。能耗監(jiān)測主要是利用現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和檢測技術(shù)對水、電、氣數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳輸、存儲、分析和展示，實(shí)現(xiàn)對用能樓宇，用能部門能耗情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)深入對數(shù)據(jù)分析，為能源管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、節(jié)能方案等功能。節(jié)能控制功能的實(shí)現(xiàn)是以能耗監(jiān)測采集數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合用電設(shè)備特點(diǎn)，制定合理的自動控制策略，或并利用自動控制技術(shù)和通信技術(shù)對能耗設(shè)備進(jìn)行節(jié)能自控或遠(yuǎn)程控制，從而避免能源浪費(fèi)現(xiàn)象。       平臺功能實(shí)現(xiàn)主要包括三層結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲分析層、數(shù)據(jù)展示層，可以兼容當(dāng)前的常用的各種通信規(guī)約，如：Mod-bus、DLT645、M-bus 等。水表、電表、照明       

控制設(shè)備等通過 RS485 線上傳至數(shù)據(jù)網(wǎng)管，數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)再通過校園網(wǎng)或局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器和系統(tǒng)平臺服務(wù)器，系統(tǒng)的平臺服務(wù)器將數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和處理，將數(shù)據(jù)以曲線圖或柱狀圖等形式，更加直觀、便捷的方式呈現(xiàn)給管理者。  

3 系統(tǒng)功能       

   高校節(jié)能監(jiān)控平臺是一個(gè)以遠(yuǎn)程采集水、電、氣數(shù)據(jù)為 基礎(chǔ)，涵蓋多維數(shù)據(jù)分析、能耗預(yù)判、實(shí)時(shí)控制等功能于一體的智能節(jié)能管理系統(tǒng)。高校的用能以水、電為主，特別是公共樓宇、辦公樓宇的跑冒滴漏、長明燈現(xiàn)象尤為常見，因此，系統(tǒng)主要包括水監(jiān)管平衡分析、能耗監(jiān)測、照明控制、空調(diào)節(jié)能控制等功能。 

3.1 水監(jiān)管平衡系統(tǒng)       

   水監(jiān)管平衡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對全校水管網(wǎng)多級分級計(jì)量、管理、統(tǒng)計(jì)和分析的功能。利用現(xiàn)在通信技術(shù)和電子計(jì)量技術(shù)，遠(yuǎn)傳智能水表實(shí)時(shí)上傳流量數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)對采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲，并由系統(tǒng)平臺服務(wù)器提供管網(wǎng)流量運(yùn)行和樓宇用水量的查詢和管理功能。管理員通過對水表 72小時(shí)流量數(shù)據(jù)柱狀圖，發(fā)現(xiàn)疑似漏水樓宇，并通知樓宇管理員加強(qiáng)巡查，減少水資源的浪費(fèi)。對于樓宇終端水表和高校總水表之間的水管網(wǎng)，出現(xiàn)非人為漏水，如水管破裂，水閥連接松動等漏水往往很難被發(fā)現(xiàn)。因此該系統(tǒng)采用在實(shí)現(xiàn)對個(gè)及水表實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，利用各級水表之間的邏輯關(guān)系，研究出了水平衡管理小系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用上級表盒下級表流量數(shù)據(jù)平衡理論。實(shí)時(shí)分析和對比流量數(shù)據(jù)，當(dāng)上級表流量大于各下級表流量之和，則說明該段水管網(wǎng)存在漏水點(diǎn)，為人工二次測聽提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

3.2 能耗監(jiān)測系統(tǒng)       

   能耗監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對各樓宇用電的分類分項(xiàng)計(jì)量。利用現(xiàn)代通信技術(shù)，實(shí)時(shí)采集和統(tǒng)計(jì)能耗數(shù)據(jù)。將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲，并提供數(shù)據(jù)查詢、展示功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高校學(xué)校整體、二級部門、二級學(xué)院、各建筑物能效綜合分析、時(shí)間段分析、能耗對比分析；并可對學(xué)校浴室、配電房等重要場所進(jìn)行針對分析，并結(jié)合天氣、位置、人流量和假期等因素的多重分析；生產(chǎn)分析報(bào)告，準(zhǔn)確尋找節(jié)能點(diǎn)，測算節(jié)能空間。

3.3 照明控制系統(tǒng)       

   照明控制系統(tǒng)控制的主要對象是公共照明，主要包括教 室照明、走廊照明、校園路燈、景觀照明等，根據(jù)各自的特點(diǎn)和需求時(shí)間分別達(dá)到自控和遠(yuǎn)程控制的目的。教室照明得特點(diǎn)是在晚上或者光線不是很好的白天，同時(shí)還受到教室人數(shù)的影響。因此，節(jié)能控制需要對教室里的光照度和人數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測，再結(jié)合學(xué)生的作息時(shí)間表，實(shí)現(xiàn)照明分區(qū)域分組分時(shí)的自動控制。系統(tǒng)可提供實(shí)時(shí)監(jiān)測燈具開啟狀態(tài)、教室人數(shù)、光照度，并對白天亮燈、夜間打不開燈等異常情況進(jìn)行報(bào)警，并能通過短信及時(shí)通知給該樓宇管理員。        系統(tǒng)利用3D校園地圖技術(shù)，根據(jù)自然光照度，對路燈進(jìn)行分組、分時(shí)段靈活控制。 

4 監(jiān)控平臺的效用分析       

   以蘇北某高校為例，該高校在建設(shè)節(jié)能監(jiān)控平臺初，認(rèn)真研究分析學(xué)校的管理需求和漏洞，抓住提升節(jié)能工作的重心點(diǎn)，建立了節(jié)能平臺系統(tǒng)和管理制度，目前該系統(tǒng)以平穩(wěn)運(yùn)行 2 年，共節(jié)約水電費(fèi)約 160 萬元。給學(xué)校帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，在江蘇省節(jié)能降耗工作中起到了帶頭作用，鼓勵(lì)更多的兄弟院校加入到節(jié)能降耗的工作中來，對全國的節(jié)能工作開展具有深遠(yuǎn)的社會效益。

5 安科瑞電氣針對高校能源管理推出能效管理解決方案--AcrelEMS -EDU校園綜合能效管理平臺

5.1平臺概述       

   AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決方案針對校園能源統(tǒng)計(jì)、后勤計(jì)費(fèi)管理、校園運(yùn)維管理等提供高校的信息化管理平臺。從“源、網(wǎng)、荷、儲、充"多個(gè)角度解析高校當(dāng)下及未來的用能問題及用能需求，在統(tǒng)一的需求下“實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)、信息互通"等管理模式。助力學(xué)校管理智能化、數(shù)字化、綜合化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能校園、綠色校園、低碳校園。

5.2平臺組成       

   AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺采用開放的分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要由設(shè)備層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層組成。AcrelEMS-EDU高校綜合能效平臺提供校園用能實(shí)時(shí)在線監(jiān)控、能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、空調(diào)智能管理、用能排名、節(jié)能評估、宿舍惡性負(fù)載監(jiān)管等功能。5.3平臺架構(gòu)

圖1 安科瑞能效管理方案架構(gòu)拓?fù)?/span>

6 高校綜合能效解決方案

6.1校園電力監(jiān)控與運(yùn)維       

   集成設(shè)備所有數(shù)據(jù)，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運(yùn)行，集中調(diào)控，集中監(jiān)控，數(shù)字化巡檢，移動運(yùn)維， 班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。

6.2后勤計(jì)費(fèi)管理       

   采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)抄表付費(fèi)管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計(jì)費(fèi)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、費(fèi)率設(shè)置、 賬單統(tǒng)計(jì)匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設(shè)置補(bǔ)貼方案。通過能源付費(fèi)管理方式，培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識。

6.2.1宿舍用電管理   

   針對學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制：可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時(shí)通斷功能；可進(jìn)行惡性負(fù)載識別，檢測違規(guī)電氣，并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。

6.2.2商鋪水電收費(fèi)

   針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個(gè)體的水電用能進(jìn)行預(yù)付費(fèi)管理

6.2.3充電樁管理平臺 

   充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲、充"信息能源結(jié)構(gòu)中是必*。充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中必*一部分。

6.2.4智能照明管理       

   通過對高校路燈的全局監(jiān)測，提供對路燈靈活智能的管理，實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)任一線路，任一個(gè)路燈的定時(shí) 開關(guān)、強(qiáng)制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)，以及定時(shí)控制方案靈活設(shè)置，確保路燈照明的智能控制和高效節(jié)能。

6.3能源管理系統(tǒng)       

   針對校園水、電、氣等各類接入能源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包含同比分析、環(huán)比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。       

   按校園建筑的分類進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學(xué)類建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等，對數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供領(lǐng)導(dǎo)決策，提高管理效能。       

   構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫，能自動完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作，自動生成各種形式的報(bào)表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計(jì)報(bào)告，能夠監(jiān)測能耗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置控制策略，達(dá)到節(jié)能目的。

6.4智慧消防系統(tǒng)       

   智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動報(bào)警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時(shí)動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火情報(bào)警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運(yùn)行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內(nèi)，相關(guān)報(bào)警和事件信息通過手機(jī)短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達(dá)相關(guān)人員。

7 平臺部署硬件選型

7.1電力監(jiān)控與運(yùn)維平臺

7.2后勤計(jì)費(fèi)管理

7.2.1宿舍/商業(yè)預(yù)付費(fèi)平臺

7.2.2充電樁管理平臺

7.2.3智能照明管理

7.3能源管理系統(tǒng)

7.4智慧消防系統(tǒng)

7.4.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

7.4.2消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

7.4.3防火門監(jiān)控系統(tǒng)

7.4.4消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

8 結(jié)束語

   本文分別對節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能做了詳細(xì)的論述，該平臺的的建設(shè)和實(shí)施不僅給學(xué)校帶來的是巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，還促使能源管理工作不斷的創(chuàng)新和改革，隨著技術(shù)的發(fā)展，舊的管理模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化的高校校園。節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)猶如我們的眼睛，全校的用能情況盡收眼底，為管理者準(zhǔn)確快速制定有針對性的節(jié)能計(jì)劃和方案提供了數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]高校節(jié)能監(jiān)控平臺建設(shè)和應(yīng)用.張化凱

[2]張軍國，滿達(dá)，錢一鳴. 高校節(jié)能監(jiān)管平臺設(shè)計(jì)及應(yīng)用. 建筑節(jié)能.2014[11]：76-78.

[3]安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)選型手冊2021.10版