浙江大學：信息手段實時監管校園能耗

文/錢銘 屈利娟 陳偉

根據“十二五”建筑節能專項規劃確定的目標，“十二五”期間，加強公共建筑節能監管體系建設，推動節能改造和運行管理，形成1400萬噸標準煤的節能能力。高校是公共建筑和公共機構的重要組成部分，利用信息化手段加強對校園建筑實施能耗實時監測，進而加強節能改造與運行管理，是實現“十二五”節能目標的重要措施。同時，節約型校園能耗監管體系建設實現了對各類能耗實行實時監測、智能分析和動態控制，有助于推動數字化校園建設，最終促進教育過程的全面信息化。

能耗監管內容

浙江大學是首批列入國家“211工程”和“985工程”建設的重點大學，擁有紫金港、玉泉、西溪、華家池、之江5個校區，校舍總建筑面積219萬余平方米，全日制在校學生4.4萬余人，學校年用能量折合5.6萬噸標準煤。

2008年，浙江大學被住房和城鄉建設部、教育部列為我國首批12所“節約型校園建筑節能監管體系示范項目”建設高校之一。浙江大學能耗監管體系建設按照《高等學校校園建筑節能監管系統建設技術導則》的要求，通過幾年的建設和完善，共完成110余幢130多萬方建筑物的用能實時監測，以及5校區所有建筑物的用水實時監測，構建了可靠性強、效率高、共享度高的校園能耗數據庫，實現了以校園網為基本載體，對學校重點用能建筑和用能系統實施能耗動態監測、能耗統計、能源審計、能效公示。同時積極實踐和探索對用能設備的信息化控制，將學校重點用能系統和關鍵用能設備納入監控范圍，開發了校園能耗、水耗監測系統，校園燈光、空調、生活熱水節能控制系統及校園能耗結算管理系統，對高能耗關鍵點實現集中監測、分析、預警、控制、收費結算和定額管理，基本實現了校園能耗智能化管理，推動校園建筑節能從傳統管理向數字化管理轉變。

2010年4月，浙江大學校園建筑節能監管體系通過了由住建部、教育部組織的專家驗收。2010年，“浙江大學校園建筑節能信息化示范工程”被住房和城鄉建設部批準成為全國高校惟一建筑節能信息化項目，并于2012年通過了住建部組織的驗收。

數據采集方式

能耗監管體系本地數據采集以有線方式為主，輔助Zigbee等短距離無線方式，能耗數據采集器通過485總線實現對各類能耗數據和環境參數的實時采集，校園路燈、熱水和空調控制系統由現場控制器（如PLC等）通過現場總線方式實現對各類終端控制單元、傳感器和執行機構的實時控制。

系統基于浙江大學校園網構建網絡通訊體系。位于5個校區內的建筑能耗采集器將采集到的能耗實時數據由本校區交換機最終通過校園骨干網發送到位于紫金港校區的能耗監控中心，各校園用能控制系統中央服務器通過校園網實現與本地服務器的連接，對于少數校園網不方便接入的區域，通過GPRS、GSM等方式進行能耗數據傳輸。系統集成拓撲結構如圖1。

技術特色

能耗監管體系充分發揮學校學科優勢，利用學校信息化條件，解決在能耗監測和控制中的關鍵問題，在可視化呈現技術、多級能耗模型等方面具有技術優勢，在與學校信息化平臺數據共享和業務協同等方面獨具特色。多能耗一體化采集技術

能耗數據采集采用具備多路獨立端口的能耗數據采集器，每個串口可實現具有不同傳輸協議的電表、水表、蒸汽表、冷熱量計（積算儀）、溫濕度儀等多種能量表計的采集功能，單個建筑或系統只需采用1～2臺能耗采集器，即可實現對各類能耗數據、環境參數等參數的統一采集和傳輸。多級能耗模型

圖1 浙江大學能耗監管體系集成

圖2 能耗監管體系與學校信息化服務業務協同關系

多級能耗模型直觀反映了平臺的業務結構，監管體系根據學校區域、建筑、組織機構、供能管網結構，依靠多級能耗模型作為核心運行，系統的各種應用功能和后臺計算功能均可依據多級能耗模型開展，為校園能耗的精細化分析提供了強大的分析手段。智能化控制策略

能耗監管體系依據校園環境參數、實時能耗數據、設備運行參數等，實現了對校園燈光、空調、熱水等關鍵用能設備設施的智能化控制。如熱水系統控制策略關聯環境溫濕度、設備運行參數和系統能效情況，校園燈光控制依托地理經緯度信息，校園空調節能控制關聯教室課表和日程安排信息，通過智能化控制策略實現對用能設備和用能系統的有序管理和節能控制。可視化呈現技術

通過對接學校“E校園”平臺，將主流3D GIS技術融入校園能耗監測、校園用能設備控制系統中，通過與實時信息組件交互，從而精確疊加動態監控信息，達到校園能耗管理的精細化、可視化、直觀性。數據共享和多方業務協同

數據共享是指能耗監管體系通過統籌規劃和技術集成，實現子系統之間數據開放。如節水監測平臺數據向能耗監測系統共享，能耗監測數據向能耗控制系統共享，環境參數數據向所有監測和控制子系統共享。

多方業務協同是能耗監管體系與學校其他信息化服務平臺實現信息共享和業務對接，充分發揮學校學科優勢，基于XML WebService松耦合的跨平臺通信規范，解決在能耗監測和控制中的關鍵問題，較好地實現了與學校其他信息化公共服務如E校園、短信平臺、教務系統等的集成，并融入學校統一身份認證系統，面向用戶開放用能查詢，在數據共享和業務協同等方面獨具特色。能耗監管體系與學校信息化平臺之間業務協同關系如圖2所示。

應用效益

項目建設以來，通過對監測數據的分析研究，運用能耗審計、節能改造、能耗公示、節能控制等節能管理宣傳綜合手段，2009年至2011年，學校用水量從570萬噸/年降至430萬噸/年，用蒸汽量從19.3萬吉焦/年降至13.3萬吉焦/年，用電量扣除新增設備和新增建筑用能外，總量下降3%左右，直接為學校節約水、電、蒸汽費1500余萬元。

項目通過開展節約型校園建筑節能信息化項目研究與實踐探索，大大提升了浙江大學建設節約型校園的理念、手段和能力，為進一步推動開展綠色校園建設提供了有力的支撐。項目建設經驗也為我國高校建設智慧節約型校園提供了技術途徑和管理模式，將示范帶動本省本地區乃至全國有效開展公共建筑節能活動；通過成果推廣和平臺應用，促進全國高校建筑節能信息化，推動教育信息化建設進程。

能耗監管體系建設思考

落實教育信息化要求

教育信息化的本質是推動信息資源共享。國家教育中長期規劃明確指出，構建先進、高效、實用的數字化教育基礎設施，推進數字化校園建設。國家教育信息化十年發展規劃提出，建設信息化公共支撐環境，提升公共服務能力和水平。

能耗監管體系項目是高校后勤信息化建設的重要內容，通過能耗監管體系的建設，加強高校后勤管理水平，提升數字化校園的建設能力，推進整合和規范信息資源，加強信息共享和應用能力，對全面促進教育信息化進程具有重要的意義。以信息化提高高校能源管理水平

在現代網絡環境下，數字化、信息化越來越成為高校后勤管理的訴求，然而，能耗監管體系是一項復雜的系統工程，不僅涉及到各種信息技術的應用，更重要的是，涉及到組織管理和業務流程的重組和再造。

能耗監管體系只是提供一種管理手段，通過信息化建設過程，對學校節約型校園建設進行總體規劃，對用能分析處理、用能設施維護、用能管理流程進行優化，同時開展針對性節能改造，才能大大提高用能效率。協同提升能耗監管體系建設整體效益

能耗監管體系作為一個開放的能耗管理平臺，采用了開放式的算法庫設計，滿足不同角色用戶的能耗管理、數據統計、科學研究等多方面的數據需求，在能耗監管平臺系統方案設計時考慮了多用戶平臺協同和信息共享策略，可為學校職能部門（監管人員）、學院部門的能管員（業主用戶）、科研人員、設備運行部門等提供能耗監測平臺查詢接口，大大提升了能耗監管體系建設的整體效益。