校園建筑智能計量系統(tǒng)

郜紅兵，喬虹，劉鳳華

（安徽德諾科技股份公司，安徽 合肥 230001）

1 概述

隨著國家的經(jīng)濟飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，社會對能源的需求也在不斷加大，這給能源的供給帶來了巨大的壓力，尤其是一些大中型的建筑，眾多的企業(yè)實踐和研究案例表明，數(shù)據(jù)分析在廣度和深度上的拓展能夠幫助企業(yè)增強競爭力，提升盈利能力。不過大數(shù)據(jù)對經(jīng)濟的影響絕不僅僅停留在微觀企業(yè)層面和商業(yè)領(lǐng)域，它在經(jīng)濟信息統(tǒng)計和指導(dǎo)政策制定等方面也將發(fā)揮重要作用。

據(jù)統(tǒng)計，建筑的能源消耗主要在照明、空調(diào)、熱水供應(yīng)等一些動力設(shè)備上，如果能實現(xiàn)對校園能耗的采集與管控提高建筑能效，全球每年可減排7.15億噸二氧化碳。今后經(jīng)濟建設(shè)的增長必然導(dǎo)致建筑需求的剛性增加，使得資源能源和環(huán)境保護面臨的壓力更大。如何挖掘數(shù)據(jù)進行校園建筑體的節(jié)能降耗工作，無疑給整個社會帶來不可估量的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 校園建筑能耗現(xiàn)狀

隨著我國建筑能耗總量上升，在能源總耗中占比達到34%。根據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計我國高等院校的學(xué)生人數(shù)約占全國的3.3%，校園總能耗約占社會總能耗的10%；而在校大學(xué)生人均能耗約是全國居民人均能耗的4倍，在校大學(xué)生平均每人每年所消耗的資源遠遠高于全國居民每人每年的能耗指標。

我國高校雖然在往綠色節(jié)能型校園方向發(fā)展，但根據(jù)報告顯示，全國范圍內(nèi)75%的高校未安裝任何智能計量系統(tǒng)，建筑能耗現(xiàn)狀缺乏有效的管理，資源浪費嚴重。為了工作順利有效開展，需要學(xué)校管理部門主動與學(xué)校相關(guān)部門密切配合，齊抓共管，引導(dǎo)學(xué)生積極參與，形成良好節(jié)能氛圍，以科學(xué)的發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)節(jié)能工作的全局，進一步做好節(jié)能工作，努力響應(yīng)國家政策，提高全體師生員工的節(jié)能意識，為國家和高校的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻。目前校園的用能數(shù)據(jù)多數(shù)只能靠人工統(tǒng)計，數(shù)據(jù)缺乏完整性、可靠性、連續(xù)性、可獲得性，成本高，易出錯，且統(tǒng)計數(shù)據(jù)單一，無法預(yù)測出未來時間段的電力負荷、電能，無法按需求進行準確的分層、分項計量，校園的管理者無法清楚的知道能耗的具體流向。人工抄表沒有積累起可用于分析和查詢的電力能源數(shù)據(jù)庫。

隨著節(jié)能意識的逐步提升，我國現(xiàn)提倡智能綠色建筑，這是對管理型節(jié)能方式的認可，圍繞智能校園的能耗計量，實現(xiàn)水、電、氣、熱（冷/暖）領(lǐng)域統(tǒng)一能耗監(jiān)控系統(tǒng)。在國內(nèi)外諸多通信媒體中（如：紅外線、RS-485專線、無線電、電話線、光纖、電力線及同軸電纜等）最經(jīng)濟、最方便、最有前途、最受關(guān)注的首推電力線載波通信技術(shù)。由于電力線分布無所不至，系統(tǒng)可以連接至各個建筑體（單個終端點），且無需重新布線，可以節(jié)省大量的人力物力，相對現(xiàn)有的有線、無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和平臺通信具有無法比擬的優(yōu)勢，所以低壓電力線載波數(shù)字傳輸技術(shù)是最受業(yè)界關(guān)注和歡迎的技術(shù)。

3 智能計量技術(shù)簡介

對于校園內(nèi)部辦公樓、實驗樓或師生公寓屬于多個用戶集中用電情況，可使用遠程自動抄表技術(shù)，采集器采集電表數(shù)據(jù)，固定抄取能耗參數(shù)，電壓、電流、功率、諧波等，通過電力載波技術(shù)傳輸，到達監(jiān)控系統(tǒng)進行處理分析。校園建筑能耗大數(shù)據(jù)可做到實時監(jiān)控并采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)準確性高達99.99%。管理人員可通過監(jiān)控系統(tǒng)對校園內(nèi)能耗數(shù)據(jù)進行查閱、下載，方便快捷。

通過在智能計量系統(tǒng)中完成信息接入、用戶管理、日志系統(tǒng)、統(tǒng)計報表、統(tǒng)計分析、能耗管理、設(shè)備監(jiān)測、設(shè)備監(jiān)控等主要功能。例如：設(shè)備實時控制，結(jié)合時序策略，進行自動化遠程控制，可通過遠程開關(guān)、定時開關(guān)實現(xiàn)同時對建筑樓用水和用電的實時監(jiān)控，遠程抄讀、直觀便捷。

通過對校園計量可做到以下幾點：

①依據(jù)校園的現(xiàn)狀和需求，對校園的用能數(shù)據(jù)進行綜合管理、分析和控制，以達到能源消耗可視化、能源使用安全化、節(jié)能增效管理化的整體解決方案。

②實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)在線監(jiān)測分析，對各種用能數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、整理和分析、對監(jiān)測點的遠程智能控制；持續(xù)幫助校園管理人員提高能源管理的效率，并進行改進，發(fā)現(xiàn)技術(shù)和管理上的節(jié)能空間，實現(xiàn)能源管理數(shù)據(jù)化向高層次的轉(zhuǎn)型。

③依托電力載波技術(shù)的騏驥能耗監(jiān)控系統(tǒng)通過技術(shù)手段和管理方法全面實現(xiàn)對校園的能耗按年、月、日分類，可進行數(shù)據(jù)采集、分類計量、數(shù)據(jù)分析，對各項設(shè)備遠程實時監(jiān)測、故障報警，為建筑提供準確的能耗數(shù)據(jù)，預(yù)期可實現(xiàn)綜合降低能耗，真正實現(xiàn)了人力無法解決的節(jié)約管理。

④最終目標通過完善對校園能源的計量，實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)管理和分析，為校園節(jié)能潛力挖掘、節(jié)能效果評估、節(jié)能制度制定、制定合理的需量。管理結(jié)構(gòu)調(diào)整等，提供清晰明了的數(shù)據(jù)支撐，從而提高校園改善能源的利用率。

系統(tǒng)架構(gòu)

通過建立教育行業(yè)大平臺建立數(shù)據(jù)中心，將省內(nèi)所有的高校納入到平臺來，系統(tǒng)應(yīng)具備能耗數(shù)據(jù)實時采集和通訊、遠程傳輸、自動分類統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、指標比對、圖表顯示、報表管理、數(shù)據(jù)儲存、數(shù)據(jù)上傳等功能；滿足高校后勤對所有學(xué)校的能耗使用情況的了解、分析、匯總。為達到節(jié)能降耗目標值的實現(xiàn)，提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

在數(shù)據(jù)中心配置云服務(wù)平臺，構(gòu)成整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺，由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器、分析服務(wù)器、大屏及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。其中服務(wù)器可根據(jù)監(jiān)控范圍大小動態(tài)配置，以適應(yīng)未來發(fā)展需求。服務(wù)器安裝關(guān)系數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

各個高校也可以通過建立分平臺，還可將非能耗系統(tǒng)完成節(jié)能降耗，降低學(xué)校的運營成本，減少人力成本，實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展，科學(xué)使用能源。

在高校實現(xiàn)對校園建筑及用能設(shè)施分類能耗統(tǒng)計或分項能耗統(tǒng)計：

①分類計量：電耗、熱耗（集中供熱）、燃氣消耗、水資源消耗等。

②分項計量：根據(jù)實際條件按建筑規(guī)模、耗能規(guī)模并參照《大型公共建筑節(jié)能運行管理條例》對大型設(shè)施建筑制定能耗分項計量實施方案。列入分項能耗統(tǒng)計對象的新建建筑或設(shè)施應(yīng)按空調(diào)、采暖、照明；工作用水、生活用水、綠化用水；還有燃氣、汽油等用途設(shè)計獨立的電力線路并配置數(shù)字計量儀表，對于既有建筑應(yīng)根據(jù)條件逐步配置數(shù)字計量。

③分建筑物計量：可按照生活服務(wù)設(shè)施、行政辦公設(shè)施、教學(xué)設(shè)施、學(xué)科研究設(shè)施、實驗設(shè)施、實習(xí)設(shè)施等類別實施分類建筑物能耗計量。

④因系統(tǒng)具備很強的兼容性，還可將非能耗系統(tǒng)對接進來，如安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等，實現(xiàn)多平臺的統(tǒng)一。

4 建立能耗監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

校園電力計量系統(tǒng)的核心技術(shù)在于表具計量的準確性、可靠性以及能耗監(jiān)測管理平臺的建立與應(yīng)用。校園計量系統(tǒng)是一種節(jié)能降耗計量先行系統(tǒng)，假使每一棟校園建筑體都可以提供自身的各項能源數(shù)據(jù)，通過平臺界面能讓管理者更清楚能源的具體流向，有利于管理者開展節(jié)能降耗的工作。

系統(tǒng)采集監(jiān)測點的數(shù)據(jù)信息，通過電力載波技術(shù)將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心，實現(xiàn)對教室、辦公室、實驗室、師生公寓等校園建筑的統(tǒng)一集中管理，對校園改造或新建校園的電力計量體系的建設(shè)具有深遠意義。采集的所有電力能源數(shù)據(jù)的匯聚將是預(yù)期配電狀態(tài)及運維方法的決策依據(jù)。系統(tǒng)可連接至各個建筑體（單個終端點），無需重新布線，節(jié)省大量人力物力，相對有線、無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信具有無法比擬的優(yōu)勢。

5 效益分析

通過計量校園能耗，有效利用傳統(tǒng)能源，通過對校園內(nèi)供電、供氣、供水的合理配置整合，將獨立的能耗分類、分項計量整合、匯總，實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的透明性。有序安排工作，節(jié)約能源，優(yōu)化人力資源的使用，提升校園的管理水平。

通過對校園所有能耗計量、匯總和數(shù)據(jù)分析、挖掘，有利于經(jīng)濟信息統(tǒng)計和指導(dǎo)政策制定都有促進作用，利用大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，更加全面詳細的分析校園的用能特點。簡單來講，相對傳統(tǒng)經(jīng)濟統(tǒng)計而言，大數(shù)據(jù)引發(fā)的變革主要表現(xiàn)在四個方面：更快、更準、更廣、更細。校園能耗計量也是大數(shù)據(jù)的體現(xiàn)，這些特性有益于未來行業(yè)政策和宏觀經(jīng)濟決策。

6 總結(jié)

沒有校園智能計量系統(tǒng)，就沒有能耗管理，通過在高校內(nèi)建立相應(yīng)的能耗智能計量系統(tǒng)具有以下深遠的意義：管理人員可通過系統(tǒng)得到準確的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，并可以通過系統(tǒng)分析，預(yù)測能耗情況，清晰的了解當(dāng)前用能情況與今后能耗走向趨勢。學(xué)校師生通過能耗統(tǒng)計的結(jié)果，加強校園的節(jié)能減排建設(shè)，增加師生的節(jié)能意識，逐步提升綠色校園的節(jié)能文化。為今后校園的綠色建設(shè)提供基礎(chǔ)，挖掘出更加有效地節(jié)能潛力，為粗放式的管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)的統(tǒng)一管理提供思路。