關于某醫學高等院校節能信息化工作推進及研究

宋欣瑤 楊 勇

上海交通大學醫學院

前言

近年來，作為上海市一家醫學專科院校，隨著辦學規模的不斷擴張，承接的科研實驗項目逐年上升，能耗支出已成為一項重要的財務支出。面對“節能減排設施年久失修、信息化管理體系落后”的現狀，如何維護現有的資源、更新老化設備，保障安全運行；如何以科技為先導，用科技促節能,構建能源監控平臺，實現醫學院“能源發展方式的轉變、發展模式的轉型、發展質量的提高”是該醫學院面臨的重大課題。

1 上海市某醫學高等院校節能信息化推進情況

近年來，學院積極響應上海市科委倡導的“節能降耗、科學管理、效率優先”節能理念，不斷完善能源管理體系，完成水、電、蒸汽計量體系和部分節能技術改造，進行了諸如空調集中控制、紅外感應探測、科教樓中央空調冷卻水系統改造、浴室熱水系統節能改造、太陽能+空氣能熱水系統、鍋爐煙道節能改造等節能項目的改造工作，初步構建水、電、蒸汽系統，通過分系統信息化建設，對部分節能設備實現遙控、遙測、遙視。這些節能項目的實施取得了一定的成績。

然而，通過該學院近三年的能耗數據分析，在建筑面積不變的情況下，綜合能源消費量、能源消費成本逐年上升。學院的綜合能源消費量以平均每年6%的比例提升，如圖1所示。

圖1 近三年綜合能源消費量、能源消費成本趨勢圖

2 節能信息化工作的瓶頸問題

根據圖1數據所示，究其原因，客觀上由于近年來醫學院承接的科研項目不斷增多;學生的招生人數不斷增多，且研究生、博士生比例也不斷增大（研究生和博士生所消耗的能源遠遠高于本科生）。同時長期以來粗放式的管理、陳舊老化的基礎設備、信息化管理手段落后等，也使學校的節能工作“尾大不掉”。目前，學院節能減排的工作主要存在以下兩個瓶頸問題。

2.1 節能減排技術落后，設備性能差、能耗高

學校對節能減排的基礎設施的投入少、技術更新落后，“資金、技術”兩方面都無法保障。醫學院建校歷史悠久，供水、供電、供暖等基礎設施陳舊落后，年久失修，線路老化，供水管道和設施銹蝕，“跑、冒、漏、滴”現象非常嚴重。學院的節能減排工作，在許多方面，還停留在制度建設的層面；對節能趨勢、技術的研究缺乏有效的技術支撐；節能減排工作較被動，收效不明顯。此外，節能減排工作執行前期，從宣傳到落實的過程中需要大量的經費支持，但由于缺少經費，醫學院很難以完成粗放式能源消費向節能減排設備轉換的過程。現階段，醫學院節能減排信息化項目資金有限，無法引入先進節能設備及系統，以致無法根治高能耗、高排放的現象。

2.2 信息化管理系統覆蓋不全，不能實現聯動

目前，學院正在運行的“水、電、蒸汽”能源系統各自并行運行，交互性不理想。同時，由于年久失修，“水、電、蒸汽”系統涉及的表具存在以下問題：（1）表具損壞，無法采集數據，無法確保數據的完整性、整體性；（2）處于運行的表具維護不及時，采集數據的可靠性無法保障。

各個能源分系統未全部實現IP地址覆蓋。水網監控只覆蓋部分樓宇；電力只針對部分區域實現了四級監控。水、電、蒸汽監控系統覆蓋不全，數據不完整，以致無法進行數據挖掘，不能為單體建筑、部門、實驗室提供節能減排的判斷依據。

3 節能信息化工作推進與研究

醫學院作為全國的重點院校，應在低碳經濟發展方面走在全國的前列。為響應教委建設“節約型”校園的號召，學院制定了“節能減排”信息化工作短期措施、長期工作策略。能源信息化管理工作推進需依托于實實在在的諸如表具更新、擴大監控范圍的基礎性工作，且需要以分布式計算機系統為助力，構建節能監控平臺，形成各能源分系統與監控平臺的信息流雙向互動。推進計劃如下：

3.1 短期措施——維修更新老化設備、保障安全運行

3.1.1 維修更新老化設備、保障安全運行

結合目前能源監控信息化系統的建設，學校應逐步完善現有”水、電、蒸汽“能源監測系統中涉及的計量器具的配備及智能化改造，做好能源計量器具和數據采集、傳輸設備的日常維護、升級改造等工作。在對原有的水、電、蒸汽系統中各類表具進行保養、維護基礎上，對軟件數據存儲模式進行升級，確保數據完整性、實時性，為下一步進行數據整合打好基礎，最終實現各分系統在能源監控平臺上的聯動。

3.1.2 擴大各分系統監控覆蓋面，保證數據完整性

目前，在“水、電、蒸汽”分系統中表具安裝沒有覆蓋所有樓宇，未全部實現IP地址覆蓋。因此，在近期，需擴大監控系統覆蓋的深度和廣度，實現校區各樓宇用電、用水、用氣總計量、分類、分項計量全覆蓋等一級監測；部分樓宇監測到每層用電總量、各分項電量等二級監測和部分房間用電量等三級監測。同時，與各個分系統軟件公司協商后續接口開發，克服各分系統的軟件接口壁壘，為后續“節能監控平臺”的建設，完善、擴大數據的采集面，提升“數據整合”的可行性。

3.2 長期策略——整合現有資源，穩步推進節能監控平臺建設

針對目前監控覆蓋不全、多系統并行的現狀，學院于2017年推進節能監控平臺建設，進一步拓展節能工作理念，對學院的節能信息化工作提出了長期的愿景目標。在克服“硬件置換、軟件重構”的基礎上，整合目前各能源分系統，建立一體化節能監控平臺，逐步實現監測范圍全覆蓋。

該節能平臺采用先進的分布式高速實時控制網絡技術，擬對全院電、水、氣等能源以及鍋爐系統進行分類分項和用戶計量，打造集“能源在線、能源管理、設備管理、系統功能”一體化數字信息平臺，如圖2（a）和圖2（b）所示。

3.2.1 節能平臺的功能

3.2.1.1 能源計量：在“分類、分項、分戶”計量原則下，進一步完善校區內各建筑內能耗計量表具的安裝及配備，在硬件條件配備齊全的基礎上，建立實時、在線“節能安全監控平臺”，監測“水電氣”各分系統，利用通訊網絡與現場表具進行遠程傳輸，將計量表具的計量數據進行實時采集，設置固定的時間節點將計量數據自動反映到計算機系統，以達到遠程監控和自動抄表目的，實現多級能源計量，并自動實現“上級機關各類報表”的自動統計工作。

3.2.1.2 能源質量檢測與改善：通過選擇分時、分段、分塊統計方式，隨時進行能源安全參數的測試，分析用能情況和規律。通過監測“電壓、功率因素、諧波、頻率、溫度、壓力”等檢測各分系統能源質量，為能源統計、管理部門提供決策依據，從而為能源調節（“水力平衡指數”、“供熱調節時間段”等）提供可靠參數，實現早勘、早發現、早處理，依靠設備、技術改造，改善傳統粗放管理帶來的能耗浪費和損失，實現節能降耗目標最大化。

3.2.1.3 能源安全監控與安全管理

1）監控平臺系統“安全管理”模塊中，設置電器的“黑白名單”，凡是“白名單”的即可正常使用;“黑名單”的就即刻斷電，以有效杜絕部分違章電器的使用，解除安全隱患和加強日常管理。

圖2 （a）節能監控平臺及三級菜單

圖2 （b）節能監控平臺及三級菜單

2）系統自動跟蹤采集的狀態數據和測量數據，其自身也實時進行自檢，能提供異常用能報警、設備故障、通訊故障、網絡故障、系統自動診斷、電源故障等方面報警，并在窗口中以閃光顯示提醒操作人員。同時，將學校內重點監控的建筑物和用能單位的相關設置參數提前輸入系統，一旦被監控對象上述標準值達到或超過極限值，系統將通過相關方式及時提示用戶。能源監控平臺功能，如圖3所示。

圖3 能源監控平臺功能

3.2.2 節能平臺建設系統結構

3.2.2.1 系統組成

整個監控平臺由上級能耗數據監測中心、能源監管中心、主干通信網絡、現場控制網絡、現場監控設備（如：多功能電力監控終端、遠傳智能水表、電表采集器、水表采集器等）組成，在監控系統網絡結構（如圖4所示）中，均采用電、水、蒸汽的分類、分項、分戶計量。

3.2.2.2 主干通信網絡

節能監控平臺的主干通信網絡利用校園已有的校園網，構建獨立的節能監控平臺通信網絡。

圖4 節能監控平臺網絡結構

3.2.2.3 現場網絡

系統現場網絡指由電力監控終端、遠傳水表等現場智能表具、現場控制器等與網絡控制器組成，子網通過網絡控制器接入到主干通信網，實現對現場各種設備的狀態采集和控制。系統現場控制網絡特性如下：1）采用國家和國際標準的通信協議；2）兼容雙絞線通信和無線通信；3）支持總線型、星型和自由拓撲結構，通信線無極性連接；4）能與以太網無縫鏈接；5）傳輸速率：雙絞線傳輸速率不低于56kbps；6）傳輸距離：雙絞線連接一定數額的終端時，總線距離不低于1 500m。水網、電力現場監控圖如圖5、6所示。

3.2.2.4 能源監控中心配置硬件要求

1）監管工作站：四核3.0GHz/內存8G/硬盤1T/DVD-RW/。2）監管平臺軟件配置：基于C/S的建筑能源實施監控軟件；基于B/S的能源管理軟件；Windows 2012server中文版服務器操作軟件；MSSQL server 2012數據庫管理軟件。

圖6 電力現場監控圖

圖5 水網現場監控圖

綜上所述，醫學院節能信息化工作需要“短期措施”和“長期策略”兩條腿走路，“短期措施”——維修更新老化設備，擴大各分系統監控覆蓋面，為“長期策略——構建節能監控平臺”提供了基礎性的工作；“長期策略”——節能監控平臺的穩步實施，整合能源分系統現有資源，提升學校節能工作的智能化、網絡化、集成化。目前，上海市某醫學院節能監控平臺（一期）正在試運行階段，運行效果良好。

4 結束語

作為上海市重點醫學高等院校，學院長期來以節約型校園建設為抓手，不斷深化綠色校園發展內涵，狠抓管理節能、技改節能工作主線。通過實施節能信息化工作的短期措施及長期策略，扎實工作，最終實現醫學院能源節能信息化工作的精細化、精準化、數字化。