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摘   要：高校構(gòu)建電力能源智能管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對高校電力能源消耗的實時監(jiān)測,、分析預(yù)警和輔助決策,。系統(tǒng)通過能效管理技術(shù)監(jiān)測各個設(shè)備的用電情況，并通過數(shù)據(jù)的取得,、整合,、匯總來實現(xiàn)能源的績效管理。系統(tǒng)從全局出發(fā),，整體調(diào)控電力設(shè)備安全穩(wěn)定地運(yùn)行,，實現(xiàn)了設(shè)備電力參數(shù)的實時采集，并且通過標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口和成熟的校園網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到能源管理系統(tǒng),，進(jìn)而對電力設(shè)備實現(xiàn)全面而有效的監(jiān)控,。

關(guān)鍵詞：能耗監(jiān)測；能耗管理,；電力管理,；高校節(jié)能

0引言

   我國高校建筑目前均為大型公共建筑，建筑面積龐大,，單位能耗和總能耗增加顯著,。特別是一些省屬高校，當(dāng)前普遍采用的能源管理主要是通過人工手段對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,，這種工作方式存在工作人員少,，工作量大、計量結(jié)果準(zhǔn)確性差,、計量周期長,，結(jié)果反饋滯后時間長的弊端，非常不利于及時了解高校能耗實績,，也無法快速發(fā)現(xiàn)學(xué)校的用能漏洞,。因此，   為解決以上問題,，設(shè)計并構(gòu)建高校能源智能管理系統(tǒng),，就顯得尤為重要。

 1 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)與原則

1.1電力能源管理系統(tǒng)目標(biāo)

   高校電力能源智能管理系統(tǒng)作為高校實施能源管理的重要子系統(tǒng),，主要作用目標(biāo)在于：   提升高校供電系統(tǒng)的安全性,，降低系統(tǒng)故障率[1],；提高用電質(zhì)量，降低負(fù)荷沖擊[2][3],；提升供電管理效率,，低成本合理用電；監(jiān)控二級單位電力消耗,，為高校能源績效考核提供依據(jù),。

1.2系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測要求

   為保證供電的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性,，供電系統(tǒng)需要滿足一定電能質(zhì)量要求,。依據(jù)國   家電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)需要對供電系統(tǒng)部分參數(shù)實施監(jiān)測,，包括：

（1）低壓配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)例如：系統(tǒng)有功,、無功補(bǔ)償；系統(tǒng)頻率,、變壓器溫度等,；

（2）中壓配電系統(tǒng)的電流、電壓,、功率,；低壓配電系統(tǒng)的狀態(tài)量，例如：開關(guān)信號等

1.3網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)構(gòu)成

   高校成熟,、可靠,、穩(wěn)定的局域網(wǎng)，工控機(jī),，服務(wù)器,，可視化終端等。

1.4智能儀表

   智能儀表包括,，智能電表,，智能溫控儀等，為了解決非新建校園改造過程中用電單元出現(xiàn)的分散與落后的問題,，采用小型化智能電表,，全新的小型模塊化設(shè)計，測量精度高,，安裝簡易,、性能可靠穩(wěn)定、工作電壓范圍寬,、防竊電,、自身功耗低。可直接安裝在動力箱,、配電箱或墻壁保護(hù)箱中，便于配電系統(tǒng)加裝低壓電表的改造,。智能電表將采集的電力數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)整合服務(wù)器,，再將整合后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥茉垂芾硐到y(tǒng)中心， 實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實時動態(tài)采集,，及設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測,。

2 高校能源智能管理系統(tǒng)技術(shù)路線

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

   高校能源智能管理系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)是實現(xiàn)高校能源監(jiān)管能耗的數(shù)據(jù)可視化、管理動態(tài)化以及節(jié)能指標(biāo)化,。為實現(xiàn)該設(shè)計目標(biāo)[5],，可以采用基于分布采集和集中管理的思想對系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，如圖 1所示,。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)實時采集終端,、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),、智能監(jiān)控管理中心,。

   系統(tǒng)中電表管理模塊的設(shè)計準(zhǔn)則是對高校建筑中的電能使用情況進(jìn)行分類和分項計量。分項用電即照明,、動力,、空調(diào)等一些特殊用電，這些用電按照高校建筑消耗的各類電能進(jìn)行用途分類和數(shù)據(jù)收集,。電表管理模塊基于 B/S 開發(fā)模式,，采用實時通信和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，結(jié)合分布式數(shù)據(jù)庫,，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布,，確保各用電單位對本單位用電情況的實時管理， 電表管理模塊還可對用電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,，有效實現(xiàn)高校各單位用電的量化管理,。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸與通訊 

   系統(tǒng)需要實現(xiàn)需要采用智能監(jiān)控儀表、數(shù)據(jù)采集器據(jù)傳輸終端,、DTU 數(shù)據(jù)傳輸終端和能

源智能管理系統(tǒng)平臺,。 

用電監(jiān)控儀表：方案安裝采用在企業(yè)進(jìn)線斷路器開關(guān)下端增設(shè)校園用電監(jiān)控儀表，同時

建議重新安裝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)線 CT 以及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)線 PT,，用于電流/電壓測量功能,。 

數(shù)據(jù)采集器：用于通過具有的 RS485 通訊功能采集用電監(jiān)控儀表所有用電信息，上傳到

校園能源管理中心,，數(shù)據(jù)采集器通過以太網(wǎng)通訊方式將數(shù)據(jù)上傳共享到能源智能管理系統(tǒng)平

臺,，便于實時掌握學(xué)校用電情況。 

DTU 數(shù)據(jù)傳輸終端：采用 GPRS 無線通訊將數(shù)據(jù)采集器中的信息分別上傳到校園能源管

理系統(tǒng)中心,，用于決策部門實時掌握校園電力能耗運(yùn)行情況,。

2.3 高校能源智能管理系統(tǒng)主要功能 

（1）基本檔案管理功能 

系統(tǒng)權(quán)限管理———用戶可根據(jù)類別,、角色、權(quán)限對系統(tǒng)進(jìn)行管理,，維護(hù),。 

建筑資料管理———管理各分類建筑的基本信息，比如建筑的功能用途,、建筑結(jié)構(gòu)特征,、

投入使用年限、建筑面積,、使用人數(shù),、供電分區(qū)等基本資料，使能耗監(jiān)管中心對各建筑情況一目了然,。

（2）能耗監(jiān)測,、報警 

   系統(tǒng)平臺可以在線監(jiān)測整個校園能耗動態(tài)信息，并將這些能耗數(shù)據(jù)與相對應(yīng)的設(shè)備相結(jié)

合,，現(xiàn)場管理人員可了解和掌握重點(diǎn)設(shè)備的實時能耗狀況,、單位能耗數(shù)據(jù)、能耗變化趨勢和

實時運(yùn)行參數(shù)等信息[8],。系統(tǒng)平臺對各環(huán)節(jié)用能的數(shù)據(jù)實時采集,、監(jiān)測，將校園的用電信息

數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)化方式上傳能耗監(jiān)測管理中心，根據(jù)預(yù)設(shè)的能耗報警條件對用能超限區(qū)域

進(jìn)行報警，也可以通過外掛開發(fā)程序包的方式開發(fā)獨(dú)立的實時能耗優(yōu)化控制系統(tǒng),，科學(xué)制定

用能計劃，實現(xiàn)能源分配化[9],。

（3）能耗統(tǒng)計分析

能耗統(tǒng)計分析是系統(tǒng)管理平臺最重要的功能，系統(tǒng)可以利用統(tǒng)計學(xué)方法采用報表,、曲線,、

圖表等形式對不同的建筑類型、區(qū)域等用能情況進(jìn)行對比分析,。例如系統(tǒng)可以通過可視化三

維成像技術(shù)充分展現(xiàn)各區(qū)域分類能源數(shù)據(jù),，核算能源消費(fèi)總量，滿足學(xué)校與相關(guān)部門對地區(qū)

能源統(tǒng)計,、能源總量對比,，輔助學(xué)校能源部門實現(xiàn)以控制能源消費(fèi)總量作為節(jié)能減排指標(biāo)提

供有效的決策依據(jù)。同時也可以對整個學(xué)校在教學(xué)過程中所有用電數(shù)據(jù),，對學(xué)校用電設(shè)備和

電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波數(shù)據(jù)進(jìn)行在線實時監(jiān)測,，并對過程中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行報警提示[10]，還可

以通過縱向比較，找出周,、月不同時段能源消耗過程中存在的浪費(fèi)和隱患,。通過向設(shè)計各種

統(tǒng)計報表建立校園能耗設(shè)備評估系統(tǒng)，來優(yōu)化校園的能源消耗,，提高學(xué)校能耗使用效率,，實

現(xiàn)節(jié)能減排。

（4）能耗公示,、審計和績效評價

   系統(tǒng)具有強(qiáng)大的歷史能耗數(shù)據(jù)追溯和分析功能，在不同時段下生成各種能耗數(shù)據(jù)報表和

曲線：如用電量,、設(shè)備單耗,、用多種方法對主要能耗設(shè)備的實時和歷史能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和

追溯，并可對多種參量的變化趨勢進(jìn)行疊加,、對比,、分析，從而發(fā)現(xiàn)能源消耗結(jié)構(gòu)和過程中

存在的深層次問題,，對校園能源消耗結(jié)構(gòu)和方式的改進(jìn),、優(yōu)化提出方案和建議。此外,，還能

對各二級單位的能耗以及節(jié)能指標(biāo)落實情況的審計結(jié)果予以公示,，根據(jù)能源管理體系和各責(zé)

任單位的具體能源消耗情況進(jìn)行定量分析，對整個學(xué)校及相關(guān)部門的能源利用效率,、消耗水

平,、能源經(jīng)使用經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行審計、檢測,、診斷和績效評價,。

3 安科瑞電氣針對高校推出能效管理解決方案--AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理平臺

3.1平臺概述

   AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決方案針對校園能源統(tǒng)計、后勤計費(fèi)管理,、校園運(yùn)維管理等提供高校的信息化管理平臺,。從“源、網(wǎng),、荷,、儲、充"多個角度解析高校當(dāng)下及未來的用能問題及用能需求,，在統(tǒng)一的需求下“實現(xiàn)能源互補(bǔ),、信息互通"等管理模式。助力學(xué)校管理智能化,、數(shù)字化,、綜合化，實現(xiàn)節(jié)能校園、綠色校園,、低碳校園,。

3.2平臺組成

   AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺采用開放的分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要由設(shè)備層,、傳輸層,、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層組成,。AcrelEMS-EDU高校綜合能效平臺提供校園用能實時在線監(jiān)控,、能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、空調(diào)智能管理,、用能排名,、節(jié)能評估、宿舍惡性負(fù)載監(jiān)管等功能,。

3.3平臺架構(gòu)

圖1 安科瑞能效管理方案架構(gòu)拓?fù)?/p>

4 高校綜合能效解決方案

4.1校園電力監(jiān)控與運(yùn)維

   集成設(shè)備所有數(shù)據(jù),，綜合分析、協(xié)同控制,、優(yōu)化運(yùn)行,，集中調(diào)控，集中監(jiān)控,，數(shù)字化巡檢,，移動運(yùn)維， 班組重新優(yōu)化整合,，減少人力配置,。

4.2后勤計費(fèi)管理

   采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)抄表付費(fèi)管理技術(shù)，實現(xiàn)電,、水,、氣等能源綜合計費(fèi)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表,、費(fèi)率設(shè)置,、 賬單統(tǒng)計匯總等，支持微信,、支付寶,、一卡通等充值支付方式，可設(shè)置補(bǔ)貼方案,。通過能源付費(fèi)管理方式,，培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識。

4.2.1宿舍用電管理

   針對學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制：可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時通斷功能,；可進(jìn)行惡性負(fù)載識別,，檢測違規(guī)電氣,，并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。

4.2.2商鋪水電收費(fèi)

   針對校園超市,、商鋪,、食堂及其他針對個體的水電用能進(jìn)行預(yù)付費(fèi)管理

4.2.3充電樁管理平臺

   充電樁在“源、網(wǎng),、荷,、儲、充"信息能源結(jié)構(gòu)中是必*,。充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中必*一部分,。

4.2.4智能照明管理

   通過對高校路燈的全局監(jiān)測，提供對路燈靈活智能的管理,，實現(xiàn)校園內(nèi)任一線路,，任一個路燈的定時 開關(guān)、強(qiáng)制開關(guān),、亮度調(diào)節(jié)，以及定時控制方案靈活設(shè)置,，確保路燈照明的智能控制和高效節(jié)能,。

4.3能源管理系統(tǒng)

   針對校園水、電,、氣等各類接入能源進(jìn)行統(tǒng)計分析,，包含同比分析、環(huán)比分分析,、損耗分析等,。了解用能總量和能源流向。

    按校園建筑的分類進(jìn)行采集和統(tǒng)計的各類建筑耗電數(shù)據(jù),。如辦公類建筑耗電,、教學(xué)類建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等,，對數(shù)據(jù)分門別類的分析,，提供領(lǐng)導(dǎo)決策，提高管理效能,。

    構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫,，能自動完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作，自動生成各種形式的報表,、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計報告,，能夠監(jiān)測能耗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置控制策略,，達(dá)到節(jié)能目的,。

4.4智慧消防系統(tǒng)

    智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng),、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù),，將分散的火災(zāi)自動報警設(shè)備,、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器,、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò),，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別,、定位,，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,、挖掘和趨勢分析,，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理,、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo),。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化",、“智能化",、“系統(tǒng)化"需求。從火災(zāi)預(yù)防,，到火情報警,，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運(yùn)行,，用戶,、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況,，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患,、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi),，相關(guān)報警和事件信息通過手機(jī)短信,、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段,，就迅速能夠迅速通知到達(dá)相關(guān)人員,。

5.平臺部署硬件選型

5.1電力監(jiān)控與運(yùn)維平臺

5.2后勤計費(fèi)管理

5.2.1宿舍/商業(yè)預(yù)付費(fèi)平臺

5.2.2充電樁管理平臺

5.2.3智能照明管理

5.3能源管理系統(tǒng)

5.4智慧消防系統(tǒng)

5.4.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

5.4.2消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

5.4.3防火門監(jiān)控系統(tǒng)

5.4.4消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

6結(jié)束語

  本文結(jié)合作者所在高校提出了高校電力能源智能管理系統(tǒng)的構(gòu)建設(shè)想，通過分析高校在電力能源管理方面存在的弊端,，有針對性的提出高校電力系統(tǒng)改造與智能管理系統(tǒng)建設(shè)的建議,，采用大數(shù)據(jù)分析管理的方式方法來保證電力能源的高效利用，實現(xiàn)高校節(jié)能減排,，建設(shè)綠色校園的目標(biāo),。

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【3】 高校綜合能效解決方案2022.5版.

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