安科瑞關于高等學校節能監控平臺的建設與創新研究

摘  要：高校節能監控平臺，主要是通過物聯網技術實現對水、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，節能目標提供有力的數據支撐。高效節能監控平臺主要包括能耗監測系統、照明節能控制系統、空調節能控制系統、水監管系統等子系統。通過建設和利用高校節能監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：節能；能耗管理；遠程監控 

1 引言       

   隨著我國經濟的高速發展，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展期，學校規模越來越大，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，能源浪費現象較為嚴重，具有較大的節能空間。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象。在管理方面，由于技術原因，計量表具無法實現智能抄取，需要人工抄取，實時性差，準確性低，所以能源管理若想實現高效、直觀、便捷的管理方式，建設一套高效的現代化高校節能監控系統勢在必行。  

2 平臺架構模式       

   節能監控平臺系統融合了高校節能管理理念和軟件分析技術、監測計量和正確控制技術。對能源使用以及對節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，可以使他們優化耗能設備的管理，已到達到更好的節能水平，增加節能效果持續性，減少節能效果的可變性。系統采用 B/S 框架結構，使用 WEB 瀏覽，并開放平臺建設，子系統嵌入等先進技術，因此，該系統具有很強的未來擴展性和兼容性。能耗監控平臺系統的主要功能包括能耗監測和節能控制。能耗監測主要是利用現在物聯網通信技術和檢測技術對水、電、氣數據進行實時采集、傳輸、存儲、分析和展示，實現對用能樓宇，用能部門能耗情況實時監控，系統深入對數據分析，為能源管理提供基礎數據、數據分析、節能方案等功能。節能控制功能的實現是以能耗監測采集數據為基礎，對其數據進行分析，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能自控或遠程控制，從而避免能源浪費現象。       平臺功能實現主要包括三層結構，即數據采集層、數據存儲分析層、數據展示層，可以兼容當前的常用的各種通信規約，如：Mod-bus、DLT645、M-bus 等。水表、電表、照明       

控制設備等通過 RS485 線上傳至數據網管，數據網關再通過校園網或局域網將數據上傳至數據存儲服務器和系統平臺服務器，系統的平臺服務器將數據進行深度分析和處理，將數據以曲線圖或柱狀圖等形式，更加直觀、便捷的方式呈現給管理者。  

3 系統功能       

   高校節能監控平臺是一個以遠程采集水、電、氣數據為 基礎，涵蓋多維數據分析、能耗預判、實時控制等功能于一體的智能節能管理系統。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、長明燈現象尤為常見，因此，系統主要包括水監管平衡分析、能耗監測、照明控制、空調節能控制等功能。 

3.1 水監管平衡系統       

   水監管平衡系統實現對全校水管網多級分級計量、管理、統計和分析的功能。利用現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據至數據網關，網關對采集的原始數據進行上傳至數據庫服務器存儲，并由系統平臺服務器提供管網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小時流量數據柱狀圖，發現疑似漏水樓宇，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校總水表之間的水管網，出現非人為漏水，如水管破裂，水閥連接松動等漏水往往很難被發現。因此該系統采用在實現對個及水表實現了實時監測的基礎上，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。該系統利用上級表盒下級表流量數據平衡理論。實時分析和對比流量數據，當上級表流量大于各下級表流量之和，則說明該段水管網存在漏水點，為人工二次測聽提供有力的數據支撐。

3.2 能耗監測系統       

   能耗監測系統實現對各樓宇用電的分類分項計量。利用現代通信技術，實時采集和統計能耗數據。將采集數據進行集中存儲，并提供數據查詢、展示功能。系統實現了高校學校整體、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，準確尋找節能點，測算節能空間。

3.3 照明控制系統       

   照明控制系統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的影響。因此，節能控制需要對教室里的光照度和人數實時監測，再結合學生的作息時間表，實現照明分區域分組分時的自動控制。系統可提供實時監測燈具開啟狀態、教室人數、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。        系統利用3D校園地圖技術，根據自然光照度，對路燈進行分組、分時段靈活控制。 

4 監控平臺的效用分析       

   以蘇北某高校為例，該高校在建設節能監控平臺初，認真研究分析學校的管理需求和漏洞，抓住提升節能工作的重心點，建立了節能平臺系統和管理制度，目前該系統以平穩運行 2 年，共節約水電費約 160 萬元。給學校帶來了巨大的經濟效益，同時，在江蘇省節能降耗工作中起到了帶頭作用，鼓勵更多的兄弟院校加入到節能降耗的工作中來，對全國的節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、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，在統一的需求下“實現能源互補、信息互通"等管理模式。助力學校管理智能化、數字化、綜合化，實現節能校園、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絡結構，主要由設備層、傳輸層、數據層、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控、能耗數據統計分析、空調智能管理、用能排名、節能評估、宿舍惡性負載監管等功能。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校園電力監控與運維       

   集成設備所有數據，綜合分析、協同控制、優化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動運維， 班組重新優化整合，減少人力配置。

6.2后勤計費管理       

   采用先進的網絡抄表付費管理技術，實現電、水、氣等能源綜合計費，實現遠程抄表、費率設置、 賬單統計匯總等，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，培養用能群體和部門的節能意識。

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，檢測違規電氣，并可獲取違規用電跳閘記錄。

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、荷、儲、充"信息能源結構中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必*一部分。

6.2.4智能照明管理       

   通過對高校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實現校園內任一線路，任一個路燈的定時 開關、強制開關、亮度調節，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能。

6.3能源管理系統       

   針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統計分析，包含同比分析、環比分分析、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計的各類建筑耗電數據。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數據分門別類的分析，提供領導決策，提高管理效能。       

   構建符合校園節能監管內容及要求的數據庫，能自動完成能耗數據的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統性的能耗審計報告，能夠監測能耗設備的運行狀態，設置控制策略，達到節能目的。

6.4智慧消防系統       

   智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監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，并能夠在出現細節隱患、發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電力監控與運維平臺

7.2后勤計費管理

7.2.1宿舍/商業預付費平臺

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

7.4智慧消防系統

7.4.1電氣火災監控系統

7.4.2消防設備電源監控系統

7.4.3防火門監控系統

7.4.4消防應急照明和疏散指示系統

8 結束語

   本文分別對節能監控系統的框架結構和系統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濟價值，還促使能源管理工作不斷的創新和改革，隨著技術的發展，舊的管理模式已經不能適應現代化的高校校園。節能監控系統猶如我們的眼睛，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能計劃和方案提供了數據支撐。

參考文獻

[1]高校節能監控平臺建設和應用.張化凱

[2]張軍國，滿達，錢一鳴. 高校節能監管平臺設計及應用. 建筑節能.2014[11]：76-78.

[3]安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版

[4]安科瑞企業微電網選型手冊2021.10版