智慧園區(qū)低碳綜合管理平臺建設(shè)探討

夏咸明 何書申 郝 存

上海浦公節(jié)能環(huán)保科技有限公司

1 簡介

“智慧園區(qū)”這個概念來源于“智慧城市”，是指在城市發(fā)展過程中的物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算等。其集感知、獲取、傳輸和處理于一體的信息通訊技術(shù)在城市基礎(chǔ)設(shè)施及政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會生活等各個領(lǐng)域廣泛深入的應(yīng)用，實現(xiàn)城市智慧式管理和運行，促進(jìn)城市的和諧、可持續(xù)發(fā)展。隨著“智慧城市”建設(shè)的不斷推進(jìn)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和低碳環(huán)保等新一代信息技術(shù)發(fā)展，“智慧園區(qū)”成為各類商業(yè)、主題旅游、工業(yè)和文化創(chuàng)意等園區(qū)的建設(shè)發(fā)展目標(biāo)［1］。

智慧園區(qū)的低碳是以減少園區(qū)全壽命周期碳排放為目標(biāo)，體現(xiàn)“節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)財”的可持續(xù)理念，貫徹“低能耗、低污染、低排放、”的原則［2］。

建設(shè)園區(qū)低碳綜合管理平臺是低碳智慧園區(qū)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如何對園區(qū)內(nèi)建筑的能耗進(jìn)行采集、計量、碳排放核算，如何對能源消耗和碳排放進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測和評價等涉及多個技術(shù)領(lǐng)域，專業(yè)性強。其數(shù)據(jù)不僅要求準(zhǔn)確，更要求真實可靠。這是智慧園區(qū)低碳管理平臺建設(shè)的核心任務(wù)，也是當(dāng)代智慧園區(qū)建設(shè)中需要迫切解決的主要問題之一。

智慧園區(qū)低碳綜合管理運營平臺主要包括四個層面，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層。感知層實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面采集，網(wǎng)絡(luò)層完成數(shù)據(jù)的安全傳輸（并提供用戶訪問接入），平臺層提供存儲、處理感知數(shù)據(jù)和運行服務(wù)所需的基礎(chǔ)設(shè)施，而應(yīng)用層則是給園區(qū)內(nèi)外用戶提供的各類智慧服務(wù)［3］。

2 需求分析

(1)設(shè)備種類繁多、通訊鏈路復(fù)雜

低碳智慧園區(qū)的能源與碳排放管理過程涉及大量計量設(shè)備和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的接入，以及能耗計量設(shè)備與各類傳感器對外的接口協(xié)議。通訊鏈路復(fù)雜，如何將園區(qū)內(nèi)各建筑的能源及碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總并集中管理是低碳園區(qū)能源與碳排放管理平臺建設(shè)的重點之一。

(2)海量數(shù)據(jù)采集，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)長期歸檔

低碳智慧園區(qū)節(jié)能減排數(shù)據(jù)服務(wù)器需處理園區(qū)各單位海量能耗數(shù)據(jù)，為各單位、同行業(yè)企業(yè)的能耗同比和環(huán)比分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。需要保證管理平臺歷史歸檔服務(wù)器具有高效的存儲壓縮性能，以達(dá)到海量存儲數(shù)據(jù)高分辨率、高精度存儲并節(jié)省磁盤空間，保證數(shù)據(jù)庫服務(wù)的長期穩(wěn)定運行。

(3)能耗及碳排放基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算能力

能耗分析過程涉及園區(qū)不同單位、不同能源介質(zhì)。如水、電、氣表的一次設(shè)備只提供實時能耗數(shù)據(jù)，涉及到按年、月、日分析能耗情況，需要能源管理平臺將實時數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計計算值存儲到能源數(shù)據(jù)服務(wù)器中。碳計量、標(biāo)準(zhǔn)煤折算值等相關(guān)數(shù)據(jù)計算方式、統(tǒng)計方式、能源介質(zhì)情況變化和園區(qū)企業(yè)變更等進(jìn)行不斷修正。這些特點要求低碳智慧園區(qū)綜合管理平臺具備強大的統(tǒng)計計算功能。

(4)高性能的數(shù)據(jù)檢索響應(yīng)速度

園區(qū)能耗及碳排放管理平臺涉及的用戶群非常大，在做綜合分析時涉及數(shù)據(jù)的時間跨度可能是一個月、一年甚至幾年，要求系統(tǒng)具有高性能的數(shù)據(jù)檢索響應(yīng)速度，為園區(qū)綜合數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)。通過園區(qū)能源與碳排放管控平臺將能耗與碳排放計量體系應(yīng)用于整個園區(qū)，完成園區(qū)內(nèi)主要建筑能耗的在線監(jiān)測以完善園區(qū)能耗管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)體系。在完成園區(qū)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、上報、匯總、分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)節(jié)能法規(guī)及節(jié)能監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)與辦法，建立一套科學(xué)完善的能源利用監(jiān)督評價，利用專家管理系統(tǒng)進(jìn)行工業(yè)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)分析和診斷，幫助園區(qū)內(nèi)單位科學(xué)地利用能源，從而促進(jìn)整個園區(qū)能耗監(jiān)測和能效管理水平的提高，助力環(huán)境友好型、資源節(jié)約型園區(qū)建設(shè)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3 系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計

智慧園區(qū)低碳管理綜合服務(wù)平臺系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計，如圖1所示。

圖1 智慧園區(qū)低碳管理綜合服務(wù)平臺

4 系統(tǒng)功能設(shè)計

智慧園區(qū)低碳綜合管理平臺包含以下幾個功能：

(1)數(shù)據(jù)采集

在能源系統(tǒng)監(jiān)控中心部署實時數(shù)據(jù)庫，與園區(qū)各建筑能源及碳排放管理系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、設(shè)備運行監(jiān)控、對工藝生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行監(jiān)測報警。加強對園區(qū)各建筑能源消耗及碳排放情況的自動監(jiān)控和管理，保障系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行。主要的監(jiān)測范圍，包括園區(qū)建筑能耗、生產(chǎn)能耗、碳排放量、多聯(lián)供系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)化情況等。

(2)過程監(jiān)控

實時監(jiān)控系統(tǒng)，通過C/S客戶端或B/S客戶端，顯示系統(tǒng)當(dāng)前運行狀態(tài)下各項數(shù)據(jù)實時參數(shù)，方便操作人員進(jìn)行監(jiān)視、查看及控制。用戶可以自行對其用能單位設(shè)定日、周、月能耗及碳排放上限，一旦建筑設(shè)備能源消耗接近報警閥值，平臺就會通過軟件、短信、郵件等形式發(fā)送警示信息，提醒用戶。

(3)統(tǒng)計分析

根據(jù)能耗管理系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，可按用能設(shè)備、能源介質(zhì)（水、電、氣等）對能源量數(shù)據(jù)做日平衡和月平衡分析。將統(tǒng)計分析結(jié)果通過餅圖、報表、曲線等多種形式直觀地展現(xiàn)給用戶。主要的管理手段有：用能單位基本情況匯總，包括園區(qū)單位基本信息、能源管理人員資料、經(jīng)濟(jì)及能源消費指標(biāo)，以及主要產(chǎn)品單位能耗情況等；能源消費結(jié)構(gòu)統(tǒng)計，園區(qū)各單位統(tǒng)計年度內(nèi)重點用能單位各類能源購進(jìn)量、能源消費量和能源庫存量等；能源消費結(jié)構(gòu)匯總，單位產(chǎn)品/產(chǎn)值能源消耗情況，園區(qū)各單位產(chǎn)品綜合能耗以及與上年期比較的變化情況；節(jié)能減排目標(biāo)完成情況，節(jié)能減排改造項目情況表，園區(qū)各單位每年企業(yè)的技改項目的基本情況及節(jié)能減排量等情況。

(4)碳排放狀況分析

通過系統(tǒng)平臺可提供園區(qū)年綜合能耗5000t以上重點用能單位的CO2排放的總體狀況，分能源品種的排放情況和各單位的排放情況，進(jìn)而分析變動趨勢、研究能源消費結(jié)構(gòu)對排放量的影響。

(5)能耗公示

系統(tǒng)具備能耗公示所需的采集、編輯、審核、發(fā)布的功能及自定義欄目管理功能，能夠基于園區(qū)指定的網(wǎng)站對能耗統(tǒng)計結(jié)果或能源審計結(jié)果進(jìn)行公示，接受監(jiān)督。同時，用戶可以從平臺上下載自己單位的詳細(xì)用能數(shù)據(jù)，便于今后統(tǒng)計分析、能源審計等。

(6)能耗對標(biāo)

平臺每周、月會給用戶發(fā)送分析統(tǒng)計報告，將能耗及碳排放數(shù)據(jù)通過圖表的形式直觀展現(xiàn)給用戶，并通過單位用能狀況提供節(jié)能減排技術(shù)建議。通過對年度、季度的整體綜合能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，掌握同行業(yè)企業(yè)先進(jìn)水平的差距，及時將進(jìn)行工藝優(yōu)化及設(shè)備改造的能耗對標(biāo)有效地進(jìn)行展示。

(7)節(jié)能監(jiān)察

園區(qū)用能單位能耗數(shù)據(jù)庫全面掌握各建筑能源利用狀況，實現(xiàn)對園區(qū)建筑生產(chǎn)過程中產(chǎn)品能耗指標(biāo)、耗能設(shè)備、生產(chǎn)工藝、能源消費結(jié)構(gòu)等的監(jiān)察，并對節(jié)能法律、法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)督檢查，督促和幫助園區(qū)加強節(jié)能減排管理，提高能源利用效率，對監(jiān)察過程中出現(xiàn)問題的企業(yè)給出相應(yīng)的監(jiān)察意見和說明，以書面監(jiān)察、現(xiàn)場監(jiān)察等形式建立完善的節(jié)能減排監(jiān)察查詢系統(tǒng)。

(8)設(shè)備管理

建立能耗設(shè)備管理整體框架，實現(xiàn)能耗設(shè)備的綜合管理（包括臺賬管理、檢修管理、缺陷管理、變更管理等），在提高設(shè)備管理效率的同時保障能耗設(shè)備使用的安全性、可靠性。

(9)地理信息系統(tǒng)

系統(tǒng)通過集成的在線電子地圖，可對園區(qū)各監(jiān)測點進(jìn)行標(biāo)注，實時顯示在地圖上，使用者可根據(jù)需要隨意縮放選擇相應(yīng)區(qū)域，并可根據(jù)需求，對各項目進(jìn)行管理，標(biāo)記相關(guān)負(fù)責(zé)人及聯(lián)系方式。

(10)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

在重要監(jiān)控區(qū)域可部署視頻監(jiān)控設(shè)備，對系統(tǒng)當(dāng)前環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。視頻監(jiān)控系統(tǒng)可與管理平臺無縫集成。在管理平臺中隨時對指定地點的視頻進(jìn)行瀏覽，也可在有異常情況發(fā)生時，隨時切換到相關(guān)的視頻監(jiān)測點，查看畫面情況。平臺支持視頻的錄制與回放，對當(dāng)前畫面進(jìn)行抓圖，對畫面進(jìn)行暫停，播放等操作［4］。

5 結(jié)語

隨著我國社會、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源、環(huán)境制約和氣候變化等各種問題愈演愈烈，園區(qū)向低碳化，綠色化、智慧化的改革勢在必行。本文以現(xiàn)代園區(qū)低碳理念的信息化實現(xiàn)為切入點，提出了一種低碳目標(biāo)實現(xiàn)的智慧園區(qū)綜合管理平臺的需求功能方案。在低碳園區(qū)標(biāo)準(zhǔn)和評估體系的指引下，通過合理有效的運用低碳設(shè)施與信息技術(shù)，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備和數(shù)據(jù)庫對園區(qū)建筑實時能耗數(shù)據(jù)采集和分析處理，實現(xiàn)園區(qū)低碳綜合管理，提升園區(qū)服務(wù)能力，滿足園區(qū)低碳建設(shè)的新需求，為園區(qū)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]殷慶光．信息化視角下的智慧園區(qū)運營管理系統(tǒng)構(gòu)建和模式探討．經(jīng)濟(jì)管理（全文版）．2017．（1）

[2]陳烈．一種低碳目標(biāo)實現(xiàn)的智慧園區(qū)信息化架構(gòu)設(shè)計．綠色建筑．2014．（3）

[3]葉舟．淺析低碳工業(yè)園區(qū)的能效綜合管理研究．?dāng)?shù)字通信世界．2016．(2)

[4]力控科技．低碳工業(yè)園區(qū)能源管理平臺．自動化博覽．2015．(2)