航站樓能源管理系統的設計

胡國煒

（甘肅省民航機場集團有限公司）

1 引言

隨著國內機場數量的逐年遞增，機場能源消耗也在持續增長，尤其是大型航站樓，各種能源的消耗數量巨大。近年來，我國民航局出臺了一系列關于綠色機場的發展意見和行業標準規范，能源的合理有效應用作為綠色機場發展中的重要內容，如何對機場能源進行合理化利用，以達到節能降耗的效果值得深入研究。

機場的能源消耗主要來自航站樓，目前，要想了解航站樓的能源消耗情況，只能通過能源管理科室的工作人員進行人工統計，其時效性和準確率有一定的局限，對能源的使用管理和分析存在一定的困難。國內鋼鐵和化工等生產企業已將能源管理系統納入生產過程自動化中，并融合DCS系統，建立了生產過程和能源管理于一體的管理體系。論文針對航站樓的特點和能源管理要求，系統地介紹了能源管理系統的設計。

圖1 航站樓能源管理系統整體功能

2 航站樓能源管理系統功能介紹

航站樓使用的能源種類有電力、水、暖氣和空調等內容。能源管理系統的設計目標是實現對航站樓內各種能源消耗的監測、控制及優化，對關鍵能耗設備的運行情況和能源管網的情況做到科學有效地分析及決策，主要工作內容有：完善儀表測量系統、自控網絡系統以及兼容其他系統，實現能源系統的采集和監控，系統軟件可以集成能源系統的各種信息，并具有計劃運行、統計分析、計量結算和考核績效等功能，通過一段時間的運行，可以建立能源優化方案，使能源管理系統運行達到經濟合理的目標[1]。航站樓能源管理系統的整體功能如圖1所示。

根據航站樓的規模和建筑特征，航站樓能源管理系統還應具有以下特點：

1）安全可靠的要求

民用航空的安全一直是不可逾越的紅線，人流量巨大，因此，要保證照明、空調通風以及安防等系統的安全可靠運行。系統的通信網絡應具有較高的可靠性，計算機網絡應具有足夠的帶寬，以保證各子系統能耗數據的實時傳輸和存儲，實現數據同步。

2）可擴展性和開放性的要求

航站樓能源管理系統除了自身的系統外，還要具備與其他系統對接和數據共享的功能。

3 航站樓能源管理系統設計

3.1 系統架構

航站樓能源管理系統整體架構采用分層分布式結構，由決策層、管理層和操作層三部分組成，系統架構如圖2所示。

在航站樓能源系統主控室設置主服務器和冗余服務器，防止數據丟失。配置一臺UPS電源，保證電網供電中斷情況下的持續供電，防止數據丟失。應用軟件采用國內外成熟的組態軟件，可以實現畫面的自行組態、數據監測控制、事故記錄報警、數據存儲、數據報表以及OPC服務器接口等功能。

決策層是管理模式的最高級別，通過訪問能源管理系統對航站樓的能源消耗進行決策。管理層由工程師站、操作監控站、能源管理系統軟件、數據庫和服務器等組成，管理層可以通過能耗綜合查詢、能源預警和計劃以及分類分項對比等功能，使節能管理更加規范化和精細化。操作層由現場終端儀表和相對單一的控制系統構成，在需要計量和控制的區域設置電力儀表、溫度計和流量計等設備，將現場采集的數據傳輸至主控室。照明系統和鍋爐系統可以獨立運行，為更好地對能源進行調控，通過OPC服務器將其數據共享傳輸至服務器，通過計算編程實現能源系統的優化。

3.2 子系統

由于能源管理涉及的范圍較廣，分區域操作可以使管理運行更加方便，因此，本系統設置了六個子系統，分別為智能照明控制系統、中央空調智能控制系統、智能配電監測系統、鍋爐控制系統、給排水系統和智能網絡監控系統[2]。各子系統應管理好管轄區域內的監控數據和信息，并通過網絡與能源管理主控系統進行連接，實現數據的統一上傳和管理。

3.2.1 智能照明控制系統

航站樓的照明范圍廣，光源數量多，由于各區域對照明的需求各不相同，對照明的靈活性提出了更高的要求。采用智能照明控制系統不僅可以最大限度地滿足照度的要求，還可以節約大量的能源。智能照明控制系統應滿足控制的獨立性，并且可以在主控室同時監測控制照明系統的狀態，使其在特殊情況下實現相應的控制。

3.2.2 中央空調智能控制系統

空調是航站樓里最大的耗能對象，空調的最優化應用是節約能源的重中之重。目前，中央空調智能控制系統主要通過繼電器控制和PLC控制這兩種方式實現。本設計中采用PLC控制方式，系統預留OPC接口，達到系統的單獨控制和主控樓集中控制的要求。該空調控制系統需具備供冷、供暖、除濕和加濕功能，回風機、排風口和電動風門通過智能控制系統，可實現自動混合、全新風和循環式運行。

3.2.3 智能配電監測系統

本設計采用的智能配電監控系統主要包括航站樓內所有配電室、UPS、各種用電負荷以及應急柴油發電機組等設備的監控。系統可以對航站樓內的各項電能消耗做出能耗管理和分析，通過歷史數據和預估數據做出相應的節能方案，達到節約能源的效果。同時，該系統具備與主控樓能源管理系統之間的數據通信功能，可以讓上級管理者做出更加合理有效的決策，實現節能降耗的精細化管理。

3.2.4 鍋爐控制系統

本設計中的鍋爐控制系統可以對鍋爐的進料、燃燒、煙風、輔機及排煙凈化五個系統分別進行實時監測和數據分析。數據分析主要是運行數據和經濟數據分析，通過分析，可以實時顯示設備更換和維護保養信息，實現在線狀態檢修。同時，該系統具備安全隱患報警功能，可以有效降低安全事故的發生頻率。

3.2.5給排水系統

本設計采用PLC實時監測航站樓內的給水排水相應的各種水位高低、水泵運行狀態和管網壓力，按照航站樓的使用要求，控制水泵的啟停、運行和相應閥門的開關，以達到供給平衡，實現機泵的最佳運行控制，達到節能的目的，并集中管理給排水系統中的各種儀表設備，保證系統運行的可靠性。

3.2.6 智能網絡監控系統

航站樓有較多監控點位，跨度范圍較大，因此，采用智能網絡監控系統可以有效地組織與管理分散的點和區域，該系統應具備視屏顯示和控制功能、報警聯動功能、音頻視頻同步存儲功能、視頻圖像的智能分析報警功能以及手機APP查看功能，智能網絡監控系統還留有相應的數據接口，在能源管理系統中可實時獲取網絡視頻資源。

此外，飛行區、航站區、機務維修區以及各駐場單位的能耗數據均可使用此系統，實現整個機場和不同區域的能耗數據統計分析、能耗基準制定及排名公示等功能[3]。

3.3 能源管理系統的優化與調度

在本系統中，能源管理系統的優化建立在基礎數據采集、歷史數據及分區管理的基礎上，結合航班信息和天氣預測，提出能源優化調度的建議，如在客流高峰時對不同區域的能耗進行調節，對用能大項設置標準能耗值，以便實時發現無效能耗并采取相應的措施。

4 預期效果

本系統可以對航站樓能源消耗進行全面的監控管理，通過實時的能耗數據采集建立能源預測和優化調度模型，對能源進行在線動態分析模擬計算，提出各種能源優化的調度建議和方案，提高能源的高效利用，實現節能減排增效目標。

5 結語

能源管理系統的推廣使用可以極大地提高企業自動化和信息化水平，同時促進企業能源管理的水平，從傳統的各種能源介質的獨立粗放管理模式到現在的能源集中監控、人員集中調度以及無人值守的管理模式，大大提高了勞動生產率，促進了企業能源管理水平的提升。

目前，能源管理系統正逐步向各個行業推廣應用，盡管民航的運營管理與其他行業存在差異，但節能增效已成為各行業不可忽視的工作。本文在借鑒其他行業能源管理的基礎上，結合航站樓特點，按照系統建設目標和功能要求，對航站樓能源管理系統功能架構進行設計，希望對民航行業的建設起到推動作用。