高校校園智慧用能運維關鍵技術標準化建設工作芻議

【摘要】校園用能運維業(yè)務是高校貫徹落實國家“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略的重要抓手，本文主要從校園智慧用能運維關鍵技術建設工作的現(xiàn)狀、建設目標、體系框架和具體內容要求四個方面進行介紹和分析，為實現(xiàn)高校能源利用效率的顯著提升提供參考。

【關鍵詞】高校；智慧用能運維；關鍵技術；標準化

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.02.015

【基金項目】本文受中國教育后勤協(xié)會2021年課題“‘雙碳目標下的高校能源管理研究”（YBKT2021041），中國教育后勤協(xié)會2022年課題“高校校園智慧用能運維關鍵技術研究與示范”（YBKT2022065）資助。

Discussion on the

Standardization Construction of Key Technologies for Intelligent Energy Utilization， Operation and Maintenance in University Campuses

MI Xin

（Shenyang University of Technology， Shenyang 110870， China）

Abstract： Campus energy operation and maintenance business is an important lever for universities to implement the national strategy of "carbon peaking and carbon neutrality". This article mainly introduces and analyzes the current situation， construction goals， system framework， and specific content requirements of key technologies for campus smart energy operation and maintenance， providing reference for achieving significant improvement in energy utilization efficiency in universities.

Keywords： colleges and universities； iintelligent energy utilization， operation and maintenance； key technologies； standardization

校園用能運維業(yè)務是高校后勤日常運行管理中不可或缺的工作，也是高校貫徹落實國家“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略的重要抓手。智慧用能運維主要指通過人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析技術的融合應用，在數(shù)據(jù)層面實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的科學提取和智慧治理，在業(yè)務層面實現(xiàn)對智能化巡檢、主動化運維和智能化診斷等校園能源運維治理功能的業(yè)務聚合、流程整合和數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)高校能源利用效率的顯著提升。為推動校園智慧用能運維項目落地實施和取得良好效果，提高智慧用能運維關鍵技術標準化水平，強化標準實施效果評估和監(jiān)督管理成為必然選擇。

高校校園智慧用能運維的范圍主要包括供電系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、供冷系統(tǒng)、燃氣系統(tǒng)、生活供水系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)、中水系統(tǒng)、污水系統(tǒng)、雨水系統(tǒng)、可再生能源系統(tǒng)等。其中供電系統(tǒng)是最復雜、最常用的用能系統(tǒng)。因此，本文中的用能運維，如無特殊說明，主要指供電系統(tǒng)的運維。

1校園用能運維關鍵技術標準化工作現(xiàn)狀

1）亟須統(tǒng)一標準的接口。校園用能運維關鍵技術，從設備運行狀態(tài)到能耗計量，從環(huán)境監(jiān)測到巡檢巡視，從狀態(tài)感知到輔助決策，涉及的軟硬件產(chǎn)品和廠家數(shù)以千計，大部分廠家只從自建體系角度出發(fā)進行數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析及存儲，給用能運維工作的綜合應用和持續(xù)開展帶來非常大的困擾。

2）校園用能規(guī)模不斷擴大，對高校能源管理能力提出了較高要求，傳統(tǒng)的“望、聞、問、切”式的運維管理手段和“發(fā)現(xiàn)問題后再處理問題”的被動式管理模式，導致了運維成本高、效率低，已無法滿足廣大師生快速增長的用能服務需求。

3）用能運維設備臺賬和運行記錄缺乏標準化、電子化的管理手段，導致臺賬和記錄分散、易損壞丟失，影響管理和決策效率，無法實現(xiàn)有效的用能運維情況預測和異常預警。

4）現(xiàn)有的新技術、專業(yè)軟件缺乏標準化的系統(tǒng)功能規(guī)范和集中管控手段，數(shù)據(jù)無法共享，容易形成數(shù)據(jù)孤島、信息孤島。另外，人工巡視仍占主體，運維過程中因人為因素導致的不確定性頻發(fā)。新技術應用的潛能未能發(fā)揮，新技術對運維工作的減負效能尚未顯現(xiàn)。

2校園智慧用能運維關鍵技術標準化建設目標

2.1平臺接口標準化

從用能運維的需求出發(fā)，建立統(tǒng)一、標準、開放的標準化平臺接口體系，校園智慧用能運維關鍵技術的第三方軟硬件設備均可實現(xiàn)無障礙擴展接入。

2.2管理手段透明化

建立設備智能監(jiān)測和感知標準化體系，通過現(xiàn)場各類傳感器實時在線監(jiān)控、實時故障監(jiān)測，將溫度、電流、電壓等各類信息采集后上傳到智慧用能運維系統(tǒng)平臺（以下簡稱“系統(tǒng)平臺”）。運維人員可實時查看設備的運行工況，同時系統(tǒng)平臺智能地分析設備健康狀態(tài)，有問題時及時預警，由被動運維逐步向主動運維轉變。

2.3數(shù)據(jù)信息電子化

建立供電設備全壽命管控標準化體系，打通“數(shù)據(jù)→信息→知識→判斷→智慧”全過程，實現(xiàn)設備全生命周期全過程跟蹤管理和預測性制定維護計劃，提升用能運維效率和質量。

2.4系統(tǒng)平臺集成化

通過集成能耗計量和設備監(jiān)測等各類信息到同一平臺，利用智能化、遠程化和自動化的方法來提高運維水平和效率，強化用能運維的狀態(tài)感知、缺陷發(fā)現(xiàn)、設備管控、預警和應急處置能力，降低人為因素引起的不確定性，有助于信息管理，打破信息孤島，建立標準化的智慧用能運維平臺體系。

3校園智慧用能運維關鍵技術總體框架

高校校園智慧用能運維關鍵技術總體架構分為基礎信息與格式規(guī)范、能源計量與運維監(jiān)控設備標準、技術功能標準、智慧用能運維系統(tǒng)平臺功能規(guī)范、數(shù)據(jù)協(xié)議標準、安全監(jiān)測標準、驗收維護標準等七大類，如圖1所示。

1）基礎信息與格式規(guī)范：包含智慧用能運維系統(tǒng)總體框架、用能側計量與監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼規(guī)范、供能側計量與監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼規(guī)范、能源品種采集規(guī)范等。

2）能源計量與運維監(jiān)控設備標準：包含能源計量設備選型要求導則、運維監(jiān)控設備選型要求導則、能源計量設備現(xiàn)場校驗技術規(guī)范、能源計量與運維監(jiān)控設備安裝技術規(guī)范、能源計量設備現(xiàn)場評價規(guī)范等。

3）技術功能標準：包含智能巡視與聯(lián)動技術規(guī)范、圖像識別與判別技術規(guī)范、紅外診斷與分析技術規(guī)范、狀態(tài)評估與預警技術規(guī)范、三維實景與可視技術規(guī)范、云計算和邊緣計算等。

4）系統(tǒng)平臺功能規(guī)范：包含智慧用能駕駛艙、智慧能源管控、設備全生命周期管理、故障智能預警、設備遠程智能控制、運維業(yè)務全流程管控、歷史記錄、移動端功能等。

5）數(shù)據(jù)協(xié)議標準：包含能源計量與運維監(jiān)控設備接口協(xié)議規(guī)范、網(wǎng)關接口協(xié)議規(guī)范、數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)議規(guī)范、系統(tǒng)平臺接口協(xié)議規(guī)范等。

6）安全監(jiān)測標準：包含系統(tǒng)平臺安全規(guī)范、網(wǎng)關安全檢測規(guī)范、數(shù)據(jù)庫安全規(guī)范等。

7）驗收維護標準：包含系統(tǒng)平臺驗收規(guī)范、系統(tǒng)平臺運行維護規(guī)范、能源計量與運維監(jiān)控設備運行維護規(guī)范等。

4高校校園智慧用能運維關鍵技術具體內容要求

4.1基礎信息與格式規(guī)范

該部分對高校校園智慧用能運維涉及的各類數(shù)據(jù)進行規(guī)范，明確數(shù)據(jù)采集來源、數(shù)據(jù)記錄和編碼原則，用于指導建立能源數(shù)據(jù)記錄制度、數(shù)據(jù)接口設計和軟件開發(fā)，確保用能運維各核心內容之間在數(shù)據(jù)層面的互聯(lián)互通，主要包括：

1）供能側計量與監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼規(guī)范，主要指供電、供熱、供冷、燃氣、生活供水、鍋爐、中水、污水、雨水、可再生能源等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的編碼規(guī)則和約定。

2）用能側計量與監(jiān)控數(shù)據(jù)編碼規(guī)范，主要指照明、能源基礎設施、學生宿舍區(qū)、辦公教學區(qū)、食堂、場館、空調、實驗設備、車輛等用能系統(tǒng)數(shù)據(jù)的編碼規(guī)則和約定。

3）能源品種采集規(guī)范，明確了高校能源采集涉及的種類，并對采集能源進行分類，通過對儀表和高校已有相關系統(tǒng)中采集能源數(shù)據(jù)的方式，指導高校數(shù)據(jù)采集工作，保證高校能耗數(shù)據(jù)采集工作的有序、順利開展。

4.2能源計量與運維監(jiān)控設備標準

1）能源計量設備選型要求導則，對高校科學、合理選擇配備能源計量器具，保證準確計量，提供技術參考。

2）運維監(jiān)控設備選型要求導則，對高校科學、合理選擇配備運維監(jiān)控設備，保證有效監(jiān)控，提供技術參考。

3）能源計量與運維監(jiān)控設備安裝技術規(guī)范，規(guī)定了水流量、電能、燃氣流量、熱、油流量、稱重等能源計量裝置以及主要運維監(jiān)控設備的安裝技術要求。

4）能源計量設備現(xiàn)場校驗技術規(guī)范，規(guī)定了水流量、電能、燃氣流量、熱、油流量、稱重等能源計量裝置的現(xiàn)場校驗技術要求。

5）能源計量設備現(xiàn)場評價規(guī)范，規(guī)定了高校能源計量器具現(xiàn)場評價的內容、要求、方法和程序，適用于各高校所用能源計量器具的現(xiàn)場評價和考核。

4.3技術功能標準

該部分對高校校園智慧用能運維涉及的智能巡視與聯(lián)動技術、圖像識別與判別技術、紅外診斷與分析技術、狀態(tài)評估與預警技術、三維實景與可視技術、云計算和邊緣計算等技術的功能進行規(guī)范，使相關技術在校園用能運維各場景得到更好的應用。

4.4系統(tǒng)平臺功能規(guī)范

該部分對系統(tǒng)平臺的功能模塊進行劃分，并對每項功能模塊和子模塊進行詳細說明，具體包括以下幾個方面。

1）智慧用能駕駛艙：提供實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，便于用戶隨時掌握校園電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，了解各組織層級電力系統(tǒng)的用電負荷情況、能源使用、電站穩(wěn)定性、能源流向等關鍵信息。

通過畫面顯示故障、預警報警數(shù)量與具體內容，結合語音播報告警內容的方式提醒值班人員，幫助用戶快速發(fā)現(xiàn)異常情況并采取適當?shù)拇胧苊怆娏ο到y(tǒng)故障的發(fā)生，保證校園電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運行。

2）智慧能源管控：依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術，對能源利用情況分區(qū)域、分類、分時、分項實時檢測，自動統(tǒng)計與分析，打通系統(tǒng)間豎井，消除信息孤島，構建數(shù)字化能源系統(tǒng)。

幫助能源管理部門精準掌握用能詳情，實時監(jiān)測能源設備設施運行工況，實現(xiàn)能源系統(tǒng)智能告警、能效對標、能效分析，為能源管理人員提供關鍵指標的細化、深化分析和決策依據(jù)，提升校園能源管理決策效率。

3）設備全生命周期管理：記錄設備產(chǎn)品信息、安裝信息、資產(chǎn)文檔、運行數(shù)據(jù)、設備維保等全生命周期數(shù)據(jù)。

建立設備臺賬管理及維護檔案，記錄設備的產(chǎn)品信息、安裝信息、運行數(shù)據(jù)、告警、運維記錄等全生命周期。通過開展設備維護檢修管理，可以確保設備得到及時且有效的維護。定期的檢修計劃、提醒和逾期告警機制有助于確保設備的正常運行和延長設備壽命。二維碼記錄和故障上報功能簡化了檢修過程，提高了工作效率。

自動推送巡檢工單則保證了設備定期巡檢的完成以及數(shù)據(jù)的記錄和管理。這些措施將為設備維護檢修管理提供便利，并為設備的可靠運行提供支持。

4）故障智能預警：通過與接入設備的運行監(jiān)視功能對接，實現(xiàn)即時報警和精確定位。

能源管理人員可以實時監(jiān)控報警情況。當出現(xiàn)報警事件時，平臺會通過微信、短信等方式通知相關運維人員，以減少不必要的損失。平臺同時提供了報警智能診斷功能，以提高報警發(fā)現(xiàn)、報警處理的效率，減小報警造成的影響。

5）設備遠程智能控制：通過網(wǎng)絡連接，能源管理人員可以遠程一鍵遙控斷路器分合閘，同時平臺支持對多臺設備同時進行定時控制（選擇設置定時周期、分合閘動作時間）。為防止誤操作，在操作時用戶須先輸入正確的控制指令，系統(tǒng)校驗成功后，才被允許進行控制操作。

6）運維業(yè)務全流程管控：在目前高校后勤體制改革的大背景下，普通線下運維模式已無法滿足市場需求，迫切需要智能化線上運維管理和服務平臺，平臺根據(jù)高校需求反饋，運用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術，提供配套線上運維服務，全方位監(jiān)視用戶配電平臺的運行狀態(tài)和電量數(shù)據(jù)。

7）歷史記錄與數(shù)據(jù)存儲：能源管理人員可以使用平臺查詢某段時間內發(fā)生的各類遙測越限事件，如電壓、電流、功率等，查詢結果包括發(fā)生時間、區(qū)域信息、設備名稱、參數(shù)名稱、類型、告警值和限定值等相關信息，方便監(jiān)控和管理遙測越限事件。

8）移動端功能：系統(tǒng)平臺通過云端實現(xiàn)手機APP端的監(jiān)控功能。

移動端APP主要包含五大核心功能模塊：首頁、在線監(jiān)測、電能質量分析、能耗分析和運維管理。能源管理人員可以通過手機APP隨時隨地進行監(jiān)控和管理。

4.5數(shù)據(jù)協(xié)議標準

1）能源計量與運維監(jiān)控設備接口協(xié)議規(guī)范：明確規(guī)定了能源計量與運維監(jiān)控設備具體接口協(xié)議內容，保證相關設備與系統(tǒng)的通信。

2）網(wǎng)關接口協(xié)議規(guī)范：明確規(guī)定了網(wǎng)關與其他設備或系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換和通信的規(guī)則和格式。

3）數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)議規(guī)范：明確規(guī)定了在數(shù)據(jù)通信過程中，數(shù)據(jù)的傳輸格式、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、通信方式、錯誤處理、安全性等規(guī)則和約定。

4）系統(tǒng)平臺接口協(xié)議規(guī)范：明確規(guī)定了系統(tǒng)平臺具體接口協(xié)議內容，保證其他第三方設備和軟件可以與系統(tǒng)平臺互聯(lián)互通。

4.6安全監(jiān)測標準

該部分從安全防護、功能安全、信息安全技術等角度對高校提出相關建議，保證整個系統(tǒng)平臺和相關設備的本身安全和能源數(shù)據(jù)信息安全。

4.7驗收維護標準

該部分對系統(tǒng)平臺及相關設備的驗收流程、驗收范圍、驗收條件等作出詳細要求，統(tǒng)一驗收標準，保證建設質量。同時，對系統(tǒng)平臺和相關設備的后期運行維護作出具體要求，明確運行維護范圍和標準，保證高校校園智慧用能運維項目的長期、可持續(xù)運行。

【參考文獻】

[1]張春曉，李國玉，葛歡.城市軌道交通變電所智能運維關鍵技術及其應用[J].電氣技術，2021，22（4）：86-90.

[2]龐宏源.智能電力運維管理云平臺[J].山西電子技術，2020（2）：62-64.

【作者簡介】

米欣，男，1980年出生，沈陽工業(yè)大學遼寧碳中和創(chuàng)新研究院副院長，碩士，研究方向為能源管理。

（編輯：侯睿琪）