西安建筑科技大學：校園智慧能源平臺新應用

文/張龍 李洋 張運新

西安建筑科技大學：校園智慧能源平臺新應用

文/張龍1李洋1張運新2

西安建筑科技大學作為全國第二批、西北第一家節約型校園節能監管平臺試點院校，于2013年11月份順利通過住建部和財政部等部門的驗收。我校節能監管平臺主要采用目前先進的、高可靠性的“校園高速以太網+LonWorks現場監控網+M-Bus儀表總線”的網絡技術和相關產品構建，系統由能耗監管中心、主干通信網絡、現場監控網絡、各種具有遠程通信接口的智能計量裝置、智能網關等組成。在實現校園用能的實時在線分類、分項、分戶監測及自動化監控和節能控制、能耗數據自動采集與存貯、數據統計與分析、數據遠程傳輸和數據顯示打印、發布等功能的同時，通過這些功能使學校能源管理部門對能源使用進行有效的監控與管理，為校園節能降耗研究、設計與改（建）造提供參考數據；對已實施節能改造的建筑提供節能效果真實數據。

節能監管平臺結構

西安建筑科技大學節能監管平臺的建設，充分考慮校園智慧能源管理的發展需求，符合物聯網三層架構，三個層次，分別為：包括智能儀表、現場控制器在內的現場設備層；包括智能設備聯網的現場控制網絡和光纖主干通信網構成的通信網絡層；面向校園能源管理需求的系統應用層，包括流程化監控界面、實時監測和控制功能，以及能源統計、分析、預測、調度等功能。

高校作為教書育人的陣地，在生態文明建設、綠色大學引領方面具有思想先導、科技支撐、典型示范的社會功能。

關鍵技術措施與項目實施

LonWorks現場控制網絡技術

節能監管平臺的建設需從現場數據采集、現場控制網絡、數據傳輸等方面關鍵技術綜合考慮，以滿足節能監管平臺的建設需求。從能源管理的實時計量、監測和自動化節能控制的需求出發，選擇LonWorks現場控制網絡作為西安建筑科技大學節能監管平臺的現場控制網絡，其特點在于：

Lonworks控制網絡是全球通用控制網絡技術，以先進的技術體系成為國際標準，并成為國家標準；

具備分布式高速實時的特點，傳輸速率78K bps；

LonWorks控制網絡技術在建筑智能化、工業、交通、智能電網領域得到廣泛應用；

一對雙絞線上可掛接多個不同的智能節能設備，可實現智能表計、智能終端直接聯網，便于構建基于局域網或Internet的遠程電能監管平臺，節省安裝費用；

集能源實時在線計量、能源質量監測、能源自動化控制于一體，實現系統化能源管理的目的。

項目實施

西安建筑科技大學校園內各變電所之間有電纜溝相連，變電所和大樓之間都有管線溝通，光纜敷設方便。考慮到數據的穩定和可靠，主干通信網絡采用能源系統專用的光纖環網。整個節能監管平臺分為23個子網，通過光纖交換機相連組成一個光纖環網，對全校的能源實現監控和管理。

電表安裝：在變電所低壓配電柜及樓層配電箱上嵌入式安裝多功能電力監控終端；在宿舍集中安裝單相多功能電力監控終端。

解決方案

能源分類分項與分戶在線計量

實時監測所有10KV變電所低壓總進線、進水管獲得校區總用電量、用水量；實時監測所有10KV變電所低壓出線回路、校內主要建筑的低壓總進線、建筑分項用電回路，獲得所有建筑的總用電量，分項用電量；實時監測每幢建筑每個樓層的低壓總進線，獲得每個樓層（部門）的總用電量；實時監測每幢樓的進水管及每個食堂的進水管，獲得每幢建筑用水量及食堂用水量。通過對一級和二級水表的分析，可以實時掌握校園整體用水現狀以及水平衡情況。

配電監控和安全監控

實時監測變配電站主要配電回路的有功功率、電量、功率因數等數據，進行變壓器負荷率分析、配電網各級負荷、線損分析和三相電流平衡分析，有效防止偷電、漏電、過載等情況的發生，并且有針對性地對配電系統進行優化。

通過遙視、遙信手段，對變配電所進行實時監控，提高安全管理水平。

照明節能控制

教室照明系統節能控制

采用照明智能控制終端主動檢測室內人員活動、環境光強度等，智能開啟、關閉光源；可通過遠程管理結合課程表設置功能，定時、定量控制室內光源；能夠有效改變長明燈等浪費現象，節約電能。

路燈節能控制

通過經緯度設置，根據對應的日落日出時間，自動開關燈，這樣既節約了電能，也使得管理更加人性化。

空調系統節能控制

多聯機空調節能控制

通過監控中心計算機對圖書館內各組多聯機集中空調系統進行監控管理，通過節能監管平臺的網絡化控制，實現聯網集中監控各項功能：分溫、分區、定時、定溫控制；工作時間、非工作時間控制；非空調使用季節自動斷電控制；末端用能定額計量統計。

單體空調節能控制

采用在供電回路上安裝智能插座來對分體空調進行遠程計量、控制。不僅可對各種電力參數進行實時測量，還可以實時測量房間溫度，做到分溫、分區、分時控制單體空調。 同時在空調季節非工作時段、非空調季節進行切斷控制，大幅減少待機能耗。

供暖系統節能控制

北方高校供熱能耗占校園總能耗的50%以上。學校通過在教學辦公區域安裝氣候補償系統及分時分溫系統對各相關樓宇供暖管網的運行參數進行實時監測、控制，并根據室外溫度的變化自動調節供暖水溫。平臺根據回水溫度，室內溫度的變化分時段自動調節進入樓宇的供暖水流量，從而做到需熱供熱合理。

分戶用電監控和預付費管理

通過自主開發和技術對接，將學生宿舍用電管理并入學校一卡通系統。從系統本身，實現了對學生宿舍、校內各部門及商戶的用電情況實時監控，從而可以解決管理惡性負載、超負荷自動斷電、欠費斷電等一系列問題。

通過后臺可以查看每個宿舍的電壓、電流、功率、電量等電力參數，從而對宿舍用電進行實時的管理。可以設置功率上限值，實現超負荷跳閘，過流跳閘等。還可查看表剩余電量，系統根據剩余電量通知用戶交費，提高宿舍用電的管理水平。

節能教育及科研基地功能

高校作為教書育人的陣地，在生態文明建設、綠色大學引領方面具有思想先導、科技支撐、典型示范的社會功能。我校利用建筑節能監管平臺，將能源管理進行開放，與校內相關學院建立技術合作，引導研究生參與相關課題研究，本科生進行實踐鍛煉。努力放大節能監管平臺作用。將節約的校園文化變為一種時尚和潮流，使現代大學生都具有節約的傳統美德，并將這種美德輻射到每個家庭、影響整個社會。

效益分析

西安建筑科技大學節約型校園建筑節能監管平臺2013年11月通過聯合驗收，系統一方面利用控制技術實現直接管理，另一方面利用不同類別校園建筑的用能在線監測、查詢、統計、分析，為進一步開展校園建筑能效公示、能源審計提供在線數據，為開展有重點的節能改造和節能管理指明方向。

2014學校委托能源審計公司對學校能耗監管平臺進行系統評估。報告反饋出：2011年，我校在電力、采暖、用水等方面采取多項行之有效的節能措施，加強用能管理，通過實施多項節能項目改造等，2012年度，同比2011年減少用電231.88萬千瓦時，同比2011年節電率達到23.29 %，減少熱力消耗56251.41 吉焦，比較2011年，節熱率達到28.34 %，減少用水2.32 萬噸，同比2011年降低1.99 %，累計節約能源折合標準煤2806.39 噸，取得相當顯著的節能效果。

（作者單位：1為西安建筑科技大學，2為江蘇聯宏自動化系統有限公司）