高等學校節(jié)能監(jiān)控平臺的建設與創(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)技術實現(xiàn)對水、電、氣等高耗能設備進行計量和控制，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)、空調節(jié)能控制系統(tǒng)、水監(jiān)管系統(tǒng)等子系統(tǒng)。通過建設和利用高校節(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、監(jiān)測計量和正確控制技術。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備運行反饋意見，可以使他們優(yōu)化耗能設備的管理，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 框架結構，使用 WEB 瀏覽，并開放平臺建設，子系統(tǒng)嵌入等先進技術，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)通信技術和檢測技術對水、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，對其數(shù)據(jù)進行分析，結合用電設備特點，制定合理的自動控制策略，或并利用自動控制技術和通信技術對能耗設備進行節(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)主要包括三層結構，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

控制設備等通過 RS485 線上傳至數(shù)據(jù)網(wǎng)管，數(shù)據(jù)網(wǎng)關再通過校園網(wǎng)或局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)存儲服務器和系統(tǒng)平臺服務器，系統(tǒng)的平臺服務器將數(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，涵蓋多維數(shù)據(jù)分析、能耗預判、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)在通信技術和電子計量技術，遠傳智能水表實時上傳流量數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)網(wǎng)關，*后網(wǎng)關對采集

的原始數(shù)據(jù)進行上傳至數(shù)據(jù)庫服務器存儲，并由系統(tǒng)平臺服務器提供管網(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)測的基礎上，利用各級水表之間的邏輯關系，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，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，并結合天氣、位置、人流量和假期等因素的多重分析；生產分析報告，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，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)絡結構，主要由設備層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應用層組成。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

圖1 安科瑞能效管理方案架構拓撲

6 高校綜合能效解決方案

6.1校園電力監(jiān)控與運維

集成設備所有數(shù)據(jù)，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行，集中調控，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)絡抄表付費管理技術，實現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計費，實現(xiàn)遠程抄表、費率設置、 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”信息能源結構中是必不可缺的。充電樁應用管理同樣是校園生活服務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)校園內任一線路，任一個路燈的定時 開關、強制開關、亮度調節(jié)，以及定時控制方案靈活設置，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，提供領導決策，提高管理效能。

構建符合校園節(jié)能監(jiān)管內容及要求的數(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)測能耗設備的運行狀態(tài)，設置控制策略，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，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡，并對這些設備的狀態(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)科學預警火災、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。從火災預防，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，相關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電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

7.4.2消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)

7.4.3防火門監(jiān)控系統(tǒng)

7.4.4消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)

8 結束語

本文分別對節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)的框架結構和系統(tǒng)功能做了詳細的論述，該平臺的的建設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，隨著技術的發(fā)展，舊的管理模式已經(jīng)不能適應現(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)控平臺建設和應用.張化凱

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