高等學校節(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)實現(xiàn)對水、電、氣等高耗能設(shè)備進行計量和控制，為高校能耗的分析，能源流向，節(jié)能目標提供有力的數(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，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 遠程監(jiān)控

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(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?？焖侔l(fā)展期，學校規(guī)模越來越大，教學、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，存在大量的計量表具缺失和不準確，能源浪費現(xiàn)象較為嚴重，具有較大的節(jié)能空間。例如公共教學樓、圖書館、辦公樓等場所存在著不同程度的用電浪費現(xiàn)象。在管理方面，由于技術(shù)原因，計量表具無法實現(xiàn)智能抄取，需要人工抄取，實時性差，準確性低，所以能源管理若想實現(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)能方面量的正確認定，可以向管理人員提供有價值的設(shè)備運行反饋意見，可以使他們優(yōu)化耗能設(shè)備的管理，已到達到更好的節(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)嵌入等先進技術(shù)，因此，該系統(tǒng)具有很強的未來擴展性和兼容性。

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)進行實時采集、傳輸、存儲、分析和展示，實現(xiàn)對用能樓宇，用能部門能耗情況實時監(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)進行分析，結(jié)合用電設(shè)備特點，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)備進行節(jié)能自控或遠程控制，從而避免能源浪費現(xiàn)象。

平臺功能實現(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)進行深度分析和處理，*后將數(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)控平臺是一個以遠程采集水、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、實時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)實現(xiàn)對全校水管網(wǎng)多級分級計量、管理、統(tǒng)計和分析的功能。利用現(xiàn)在通信技術(shù)和電子計量技術(shù)，遠傳智能水表實時上傳流量數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，*后網(wǎng)關(guān)對采集

的原始數(shù)據(jù)進行上傳至數(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巡查，減少水資源的浪費。對于樓宇終端水表和高?？偹碇g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)采用在實現(xiàn)對個及水表實現(xiàn)了實時監(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。實時分析和對比流量數(shù)據(jù)，當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，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)實現(xiàn)對各樓宇用電的分類分項計量。利用現(xiàn)代通信技術(shù)，實時采集和統(tǒng)計能耗數(shù)據(jù)。將采集數(shù)據(jù)進行集中存儲，并提供數(shù)據(jù)查詢、展示功能。系統(tǒng)實現(xiàn)了高校學校整體、二級部門、二級學院、各建筑物能效綜合分析、時間段分析、能耗對比分析；并可對學校浴室、配電房等重要場所進行針對分析，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)分析報告，準確尋找節(jié)能點，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)各自的特點和需求時間分別達到自控和遠程控制的目的。教室照明得特點是在晚上或者光線不是很好的白天，同時還受到教室人數(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)實時監(jiān)測，再結(jié)合學生的作息時間表，實現(xiàn)照明分區(qū)域分組分時的自動控制。系統(tǒng)可提供實時監(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行報警，并能通過短信及時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，對路燈進行分組、分時段靈活控制。

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，認真研究分析學校的管理需求和漏洞，抓住*能提升節(jié)能工作的重心點，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)運行 2 年，共節(jié)約水電費約 160 萬元。給學校帶來了巨大的經(jīng)濟效益，同時，在江蘇省節(jié)能降耗工作中起到了模范帶頭作用，鼓勵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、后勤計費管理、校園運維管理等提供高校的信息化管理平臺。從“源、網(wǎng)、荷、儲、充”多個角度解析高校當下及未來的用能問題及用能需求，在統(tǒng)一的需求下“實現(xiàn)能源互補、信息互通”等管理模式。助力學校管理智能化、數(shù)字化、綜合化，實現(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時在線監(jiān)控、能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、空調(diào)智能管理、用能排名、節(jié)能評估、宿舍惡性負載監(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)拓撲

6 高校綜合能效解決方案

6.1校園電力監(jiān)控與運維

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

6.2后勤計費管理

采用先進的網(wǎng)絡(luò)抄表付費管理技術(shù)，實現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計費，實現(xiàn)遠程抄表、費率設(shè)置、 賬單統(tǒng)計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設(shè)置補貼方案。通過能源付費管理方式，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

針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時通斷功能；

可進行惡性負載識別，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

針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預(yù)付費管理

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)中是必不可缺的。充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中必不可缺的一部分。

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，實現(xiàn)校園內(nèi)任一線路，任一個路燈的定時 開關(guān)、強制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)，以及定時控制方案靈活設(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行統(tǒng)計分析，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行采集和統(tǒng)計的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供領(lǐng)導決策，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表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計報告，能夠監(jiān)測能耗設(shè)備的運行狀態(tài)，設(shè)置控制策略，達到節(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)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動報警設(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)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行，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)備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關(guān)報警和事件信息通過手機短信、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相關(guān)人員。

7 平臺部署硬件選型

7.1電力監(jiān)控與運維平臺

7.2后勤計費管理

7.2.1宿舍/商業(yè)預(yù)付費平臺

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)功能做了詳細的論述，該平臺的的建設(shè)和實施不僅給學校帶來的是巨大的經(jīng)濟價值，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，為管理者準確快速制定有針對性的節(jié)能計劃和方案提供了數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻

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

[2]王毅，張軍國，滿達，錢一鳴. 高校節(jié)能監(jiān)管平臺設(shè)計及應(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

作者介紹：
安躍強，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為為智能電網(wǎng)供配電。

審核編輯黃宇