校園建筑智能計(jì)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(guó)家的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，社會(huì)對(duì)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(shí)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(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，提升盈利能力。不過大數(shù)據(jù)對(duì)經(jīng)濟(jì)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(jì)信息統(tǒng)計(jì)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(jì)，建筑的能源消耗主要在照明、空調(diào)、熱水供應(yīng)等一些動(dòng)力設(shè)備上，如果能實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jì)建設(shè)的增長(zhǎng)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(hù)面臨的壓力更大。如何挖掘數(shù)據(jù)進(jìn)行校園建筑體的節(jié)能降耗工作，無疑給整個(gè)社會(huì)帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 校園建筑能耗現(xiàn)狀

隨著我國(guó)建筑能耗總量上升，在能源總耗中占比達(dá)到34%。根據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)我國(guó)高等院校的學(xué)生人數(shù)約占全國(guó)的3.3%，校園總能耗約占社會(huì)總能耗的10%；而在校大學(xué)生人均能耗約是全國(guó)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)居民每人每年的能耗指標(biāo)。

我國(guó)高校雖然在往綠色節(jié)能型校園方向發(fā)展，但根據(jù)報(bào)告顯示，全國(guó)范圍內(nèi)75%的高校未安裝任何智能計(jì)量系統(tǒng)，建筑能耗現(xiàn)狀缺乏有效的管理，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。為了工作順利有效開展，需要學(xué)校管理部門主動(dòng)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(jìn)一步做好節(jié)能工作，努力響應(yīng)國(guó)家政策，提高全體師生員工的節(jié)能意識(shí)，為國(guó)家和高校的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。目前校園的用能數(shù)據(jù)多數(shù)只能靠人工統(tǒng)計(jì)，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(cuò)，且統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)單一，無法預(yù)測(cè)出未來時(shí)間段的電力負(fù)荷、電能，無法按需求進(jìn)行準(zhǔn)確的分層、分項(xiàng)計(jì)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(kù)。

隨著節(jié)能意識(shí)的逐步提升，我國(guó)現(xiàn)提倡智能綠色建筑，這是對(duì)管理型節(jié)能方式的認(rèn)可，圍繞智能校園的能耗計(jì)量，實(shí)現(xiàn)水、電、氣、熱（冷/暖）領(lǐng)域統(tǒng)一能耗監(jiān)控系統(tǒng)。在國(guó)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(jì)、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(gè)建筑體（單個(gè)終端點(diǎn)），且無需重新布線，可以節(jié)省大量的人力物力，相對(duì)現(xiàn)有的有線、無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和平臺(tái)通信具有無法比擬的優(yōu)勢(shì)，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(jì)量技術(shù)簡(jiǎn)介

對(duì)于校園內(nèi)部辦公樓、實(shí)驗(yàn)樓或師生公寓屬于多個(gè)用戶集中用電情況，可使用遠(yuǎn)程自動(dòng)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(dá)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行處理分析。校園建筑能耗大數(shù)據(jù)可做到實(shí)時(shí)監(jiān)控并采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高達(dá)99.99%。管理人員可通過監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)校園內(nèi)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱、下載，方便快捷。

通過在智能計(jì)量系統(tǒng)中完成信息接入、用戶管理、日志系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、統(tǒng)計(jì)分析、能耗管理、設(shè)備監(jiān)測(cè)、設(shè)備監(jiān)控等主要功能。例如：設(shè)備實(shí)時(shí)控制，結(jié)合時(shí)序策略，進(jìn)行自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制，可通過遠(yuǎn)程開關(guān)、定時(shí)開關(guān)實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)建筑樓用水和用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，遠(yuǎn)程抄讀、直觀便捷。

通過對(duì)校園計(jì)量可做到以下幾點(diǎn)：

①依據(jù)校園的現(xiàn)狀和需求，對(duì)校園的用能數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理、分析和控制，以達(dá)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(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)分析，對(duì)各種用能數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理和分析、對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的遠(yuǎn)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(jìn)行改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)技術(shù)和管理上的節(jié)能空間，實(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)校園的能耗按年、月、日分類，可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分類計(jì)量、數(shù)據(jù)分析，對(duì)各項(xiàng)設(shè)備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警，為建筑提供準(zhǔn)確的能耗數(shù)據(jù)，預(yù)期可實(shí)現(xiàn)綜合降低能耗，真正實(shí)現(xiàn)了人力無法解決的節(jié)約管理。

④最終目標(biāo)通過完善對(duì)校園能源的計(jì)量，實(shí)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(píng)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(tái)建立數(shù)據(jù)中心，將省內(nèi)所有的高校納入到平臺(tái)來，系統(tǒng)應(yīng)具備能耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和通訊、遠(yuǎn)程傳輸、自動(dòng)分類統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、指標(biāo)比對(duì)、圖表顯示、報(bào)表管理、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)上傳等功能；滿足高校后勤對(duì)所有學(xué)校的能耗使用情況的了解、分析、匯總。為達(dá)到節(jié)能降耗目標(biāo)值的實(shí)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(tái)，構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，由數(shù)據(jù)庫(kù)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(dòng)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(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

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

在高校實(shí)現(xiàn)對(duì)校園建筑及用能設(shè)施分類能耗統(tǒng)計(jì)或分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)：

①分類計(jì)量：電耗、熱耗（集中供熱）、燃?xì)庀?、水資源消耗等。

②分項(xiàng)計(jì)量：根據(jù)實(shí)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(yùn)行管理?xiàng)l例》對(duì)大型設(shè)施建筑制定能耗分項(xiàng)計(jì)量實(shí)施方案。列入分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)對(duì)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?xì)?、汽油等用途設(shè)計(jì)獨(dú)立的電力線路并配置數(shù)字計(jì)量?jī)x表，對(duì)于既有建筑應(yīng)根據(jù)條件逐步配置數(shù)字計(jì)量。

③分建筑物計(jì)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(shí)驗(yàn)設(shè)施、實(shí)習(xí)設(shè)施等類別實(shí)施分類建筑物能耗計(jì)量。

④因系統(tǒng)具備很強(qiáng)的兼容性，還可將非能耗系統(tǒng)對(duì)接進(jìn)來，如安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)的統(tǒng)一。

4 建立能耗監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

校園電力計(jì)量系統(tǒng)的核心技術(shù)在于表具計(jì)量的準(zhǔn)確性、可靠性以及能耗監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)的建立與應(yīng)用。校園計(jì)量系統(tǒng)是一種節(jié)能降耗計(jì)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(xiàng)能源數(shù)據(jù)，通過平臺(tái)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(cè)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)對(duì)教室、辦公室、實(shí)驗(yàn)室、師生公寓等校園建筑的統(tǒng)一集中管理，對(duì)校園改造或新建校園的電力計(jì)量體系的建設(shè)具有深遠(yuǎn)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(yùn)維方法的決策依據(jù)。系統(tǒng)可連接至各個(gè)建筑體（單個(gè)終端點(diǎn)），無需重新布線，節(jié)省大量人力物力，相對(duì)有線、無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信具有無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

5 效益分析

通過計(jì)量校園能耗，有效利用傳統(tǒng)能源，通過對(duì)校園內(nèi)供電、供氣、供水的合理配置整合，將獨(dú)立的能耗分類、分項(xiàng)計(jì)量整合、匯總，實(shí)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(duì)校園所有能耗計(jì)量、匯總和數(shù)據(jù)分析、挖掘，有利于經(jīng)濟(jì)信息統(tǒng)計(jì)和指導(dǎo)政策制定都有促進(jìn)作用，利用大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，更加全面詳細(xì)的分析校園的用能特點(diǎn)。簡(jiǎn)單來講，相對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)而言，大數(shù)據(jù)引發(fā)的變革主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：更快、更準(zhǔn)、更廣、更細(xì)。校園能耗計(jì)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(jì)決策。

6 總結(jié)

沒有校園智能計(jì)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(jì)量系統(tǒng)具有以下深遠(yuǎn)的意義：管理人員可通過系統(tǒng)得到準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，并可以通過系統(tǒng)分析，預(yù)測(cè)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(shì)。學(xué)校師生通過能耗統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，加強(qiáng)校園的節(jié)能減排建設(shè)，增加師生的節(jié)能意識(shí)，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。