淺談智慧校園能源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

摘要 基于網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，搭建校園能源實時在線監(jiān)控平臺。對南京技師學(xué)院重點耗能樓宇或設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)實施在線采集及分析。同時具備采集數(shù)據(jù)打包上傳、原始數(shù)據(jù)處理與存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)查詢與分析、能耗數(shù)據(jù)對外發(fā)布與傳輸?shù)裙δ?為學(xué)校、科研單位、設(shè)計與工程實施單位的節(jié)能分析提供有效數(shù)據(jù)支撐;為學(xué)校、審計、監(jiān)管與上級管理部門提供準確的能耗賬單信息及決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞 綠色校園;能源監(jiān)控;節(jié)能減排

1引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)變粗放型的 經(jīng)濟增長模式，堅持走可持續(xù)性發(fā)展道路已深入人心。實現(xiàn) 社會主義現(xiàn)代化，構(gòu)建良好生態(tài)、環(huán)境美麗的和諧社會，對落  實節(jié)約使用能源和提高能源利用效率起著至關(guān)重要的作用。 青少年學(xué)生是國家的未來和民族的希望，校園肩負著重要的教育、宣傳及示范任務(wù)，同時校園自身是能源消費的大 戶，能耗占國民建筑總能耗的比重也日益變大，因此對校園 實施能源監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。

為響應(yīng)國家的政策與號召，落實節(jié)能減排的任務(wù)，南京 技師學(xué)院開展了建設(shè)節(jié)約型校園的工作，并結(jié)合學(xué)院的情況 提出“校園能源監(jiān)控系統(tǒng)"建設(shè)的需求。

系統(tǒng)部署于學(xué)院信息樓，實現(xiàn)機房用電總進線有功總電量數(shù)據(jù)的采集、傳輸、儲存、分析，包括多種能耗報表展示查詢以及與之對應(yīng)的各種能耗圖形。能耗報表可分為日報表、 周報表、月報表、年報表、同環(huán)比報表等。能耗圖形可分為數(shù)據(jù)透視表、餅圖、柱狀圖、線圖等。

后期將全院水、電、油、氣等多種能源數(shù)據(jù)全部接入系統(tǒng)，并實現(xiàn)用電量的三級計量，以實時監(jiān)測能源大數(shù)據(jù)為依 據(jù)，為學(xué)校提供能源使用情況分析與比對、節(jié)能管控分析與 建議、節(jié)能效果驗證、能源調(diào)度，保障健康與舒適環(huán)境，提高 管理人員的節(jié)能意識及校園能源管理的信息化程度。

本系統(tǒng)由計量裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、傳輸網(wǎng)絡(luò)、平臺與數(shù) 據(jù)服務(wù)器、上位機系統(tǒng)管理平臺軟件組成。應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+ "、云計算、虛擬化、大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)，以 B/ S 框架作為整個系統(tǒng)的開發(fā)構(gòu)架。系統(tǒng)部署一臺虛擬化 Web 服務(wù)器，提供查詢服務(wù)，兩臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其中一臺做冗余熱備，一個上 位機采集站，負責數(shù)據(jù)采集處理與維護，工作站若干供管理 人員實時監(jiān)控能源平臺，系統(tǒng)架構(gòu)如圖 1 所示。

(一)計量裝置。為水、電、油、氣等資源的消費計量器具。所有計量器具應(yīng)具備通用開放的智能接口。

(二)數(shù)據(jù)采集裝置。負責能耗數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換任務(wù)， 能主動及被動地根據(jù)上位機下發(fā)指令采集分析計量器具的

圖 1

協(xié)議并將得出的計量數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)平臺。該裝置還應(yīng)具備 存儲功能并支持冗余備份。

( 三) 傳輸網(wǎng)絡(luò)。充分利用校園現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)合無線傳輸作為數(shù)據(jù)通信的手段，并能支持靈活的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)與多種 傳輸介質(zhì)。

( 四) 管理系統(tǒng)軟件。該管理系統(tǒng)軟件應(yīng)在符合國家頒布的相關(guān)設(shè)計與開發(fā)導(dǎo)則的前提下，充分考慮學(xué)院能源管理 的實際需求，基于能源數(shù)據(jù)，能進行深度數(shù)據(jù)挖掘，可以按能 耗類別、部門、面積、生均( 平均每位學(xué)生) 等指標形成學(xué)院能源消費的大數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)應(yīng)部署與校園節(jié)能監(jiān)管導(dǎo)則相 兼容的數(shù)據(jù)庫，并將有關(guān)數(shù)據(jù)遠傳至市級數(shù)據(jù)中心。

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(xué)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

6.1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(xué)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

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(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(xué)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。

7.1電力監(jiān)控與運維平臺

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)

7.4.2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)

通過以上介紹可以看出，校園綜合能效管理平臺安裝簡單，使用方便，容易管理，且智能化和自動化程度高，并可實施遠程監(jiān)控。是實現(xiàn)高校的用能科學(xué)管理，減少企業(yè)的管理量，提高控制能力，加強相關(guān)校園物業(yè)單位競爭力的有效解決方案。對于嚴格控制公寓違章用電，消除公寓用電隱患，防控公寓火災(zāi)事故的發(fā)生將起到十分積極的作用。

校園能源監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)高校能耗管理由粗放化向高效 化轉(zhuǎn)變，由事后被動型向事前主動型轉(zhuǎn)變，由單體節(jié)能轉(zhuǎn)變 為系統(tǒng)節(jié)能，由經(jīng)驗化向科學(xué)定量化轉(zhuǎn)變，最終幫助高校實 現(xiàn)節(jié)能降耗的總體目標。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國教育部 高等學(xué)校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則[Z]

[2]校園能源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計.孫鯨鵬

[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

任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司，從事高校綜合能效解決方案研究工作。