高校節(jié)能平臺建設(shè)方案研究

李春林

摘 要：當前，我國高等院校承擔著包括教學(xué)、研究與生活等多種職能。顯而易見，高校的人口密度較高，同時也在消耗著較高的能源與資源。進入20世紀后，我國加快了高校的建設(shè)規(guī)模，校園的占地面積、學(xué)生與教師的數(shù)量等許多方面對于能源的需求不斷增加。在當前建設(shè)節(jié)約型社會的大背景下，提升高校能源使用效率、建設(shè)節(jié)約型校園無疑是高校工作的重點。為實現(xiàn)校園節(jié)能長效有序管理，進一步推動全院的節(jié)能工作由點到面、逐步深入，特開展學(xué)院校園節(jié)能平臺建設(shè)項目。

關(guān)鍵詞：高校；能消問題；節(jié)能平臺；建設(shè)方案

1 存在問題

雖然學(xué)校已經(jīng)建設(shè)了能源監(jiān)管平臺并將學(xué)校用電計量和用水計量納入監(jiān)管，但鑒于學(xué)校面積大、用能多、能源類型廣等特點，已有的能源監(jiān)管平臺還是不能完全覆蓋學(xué)校用能范圍，并且無相關(guān)節(jié)能控制手段，存在一定的監(jiān)管漏洞，節(jié)能空間較大。

（1） 用水計量。

目前已實現(xiàn)食堂和學(xué)生宿舍用水總計量，未能實現(xiàn)其他建筑樓棟總計量，已有計量存在缺失和跑冒滴漏現(xiàn)象，現(xiàn)有計量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和全校總用水量不符，存在23%的誤差；

（2） 用電計量。

現(xiàn)有平臺實現(xiàn)了各建筑總計量和分項計量，未能對重點用能建筑如實訓(xùn)樓、教學(xué)樓進行分戶計量和能效指標體系考核（KPI）。

（3） 節(jié)能改造。照明、空調(diào)等用能系統(tǒng)存在管理失調(diào)、設(shè)備或技術(shù)落后等現(xiàn)象，浪費能源的同時不利于管理。

2 建設(shè)目標

在現(xiàn)有能源監(jiān)測平臺的基礎(chǔ)上新建一套學(xué)院節(jié)能管控系統(tǒng)，依托校園網(wǎng)、電力載波、RS485總線技術(shù)，接入已有的能源監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時擴大能源監(jiān)管范圍，將實訓(xùn)樓等重點用能建筑三級計量和剩余建筑用水計量納入監(jiān)管，新建商戶智能預(yù)付費系統(tǒng)，針對既有建筑照明和空調(diào)采用成熟的成套節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品進行綜合節(jié)能改造，搭建一個功能完善、管理智能、能耗管控的校園節(jié)能平臺。為加快節(jié)約型綠色校園建設(shè)步伐，促進學(xué)校全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。

3 建設(shè)原則

（1） 友好的人機界面。應(yīng)用B/S架構(gòu)集成軟件，并架設(shè)C/S軟件架構(gòu)，將集成的圖形與人機界面系統(tǒng)作為運行基礎(chǔ)，支持WINDOWS界面風格。

（2） 可擴展性。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，將有效滿足今后用戶功能擴展的需求，也可以十分便捷地添加本地采集儀表的方法實現(xiàn)，而且還能通過網(wǎng)絡(luò)拓展，利用集中趨使系統(tǒng)逐步擴充成為一個校園建筑能耗數(shù)據(jù)管理平臺。

（3） 可維護性。系統(tǒng)具備維護狀態(tài)信息輸出的功能，可以將系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行導(dǎo)出，并且有效地管理系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的異常信息，并且通過權(quán)限設(shè)置來進行維護。

（4） 完整性。由于電能數(shù)據(jù)本身的特征，必須保證在任何的狀態(tài)下不能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，特別是在進行電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計與結(jié)算時，更不能有任何的故障出現(xiàn)。本系統(tǒng)就很好地解決了這一問題，采用多種方式在數(shù)據(jù)的收集、處理與通信階段保證數(shù)據(jù)不出現(xiàn)丟失。

（5） 安全性。整個系統(tǒng)以SQLserver作為數(shù)據(jù)庫，通過相應(yīng)的技術(shù)保證原始數(shù)據(jù)不得隨意篡改，同時對于電能數(shù)據(jù)的計算等操作在派生庫中完成。并且進行了相應(yīng)的權(quán)限設(shè)置，針對不同等級用戶，進行數(shù)據(jù)訪問權(quán)限的設(shè)置，充分體系出電能數(shù)量的嚴肅性。并且系統(tǒng)也具備恢復(fù)與備份等功能。

（6） 模塊化和可擴充性。能源監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)將是結(jié)構(gòu)化和模塊化的，具有很好的兼容性和可擴充性，使系統(tǒng)能在日后得以方便地擴充。

（7） 先進的數(shù)據(jù)采集方案。基于目前先進的數(shù)據(jù)采集思想，對整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、未來系統(tǒng)的擴展性、系統(tǒng)的實用性等方面進行綜合考慮，系統(tǒng)采用校園網(wǎng)/低壓電力線載波遠程抄表和RS485總線技術(shù)，整個系統(tǒng)在保留原基本布線形式下，使系統(tǒng)的實用性與經(jīng)濟性達到平衡。按項目設(shè)計要求配置表具和采集設(shè)備，具有綜合成本低、高靈活度、小施工量、小運行費的特點，同時整個系統(tǒng)還做到：運行穩(wěn)定可靠，抄收方式靈活，采集數(shù)據(jù)準確，高過載、抗干擾性強，通用性、監(jiān)控實時性強。具有較高的性價比，可以完全滿足節(jié)能監(jiān)管平臺項目需求，達到“高可靠性、高智能化、低造價”的建設(shè)目的。

4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

校園節(jié)能平臺主干通訊網(wǎng)絡(luò)充分借用校園局域網(wǎng)，能同時支持B/S和C/S兩種混合架構(gòu)模式。系統(tǒng)采用帶隔離的、可靠的、抗干擾能力強的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)有效傳送、不丟失。支持雙總線網(wǎng)絡(luò)、自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)總線和各個接點的工作狀態(tài)，自動選擇、協(xié)調(diào)各接點的工作和網(wǎng)絡(luò)通信。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用分層分布式三層結(jié)構(gòu)：現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、系統(tǒng)管理層。

（1） 現(xiàn)場設(shè)備層。

現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備直接采集現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)并具備上傳功能，可獨立完成測量、控制、報警、通訊等功能，一個設(shè)備的出現(xiàn)問題時，不會影響其它設(shè)備的正常運行。系統(tǒng)通過各類能耗計量設(shè)備（如載波電表、遠傳水表、節(jié)能設(shè)備等）獲取各計量點的電能及相關(guān)電力參數(shù)、水能耗和運行情況等能源信息；所有這些監(jiān)控設(shè)備具有通訊接口，并可以通過電力載波或RS485總線接到網(wǎng)絡(luò)層。

（2） 網(wǎng)絡(luò)通訊層。

本平臺利用學(xué)校校園網(wǎng)搭建網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場各分散計量設(shè)備通過底層的電力載波或RS485總線、上層的以太網(wǎng)總線方式將數(shù)據(jù)上傳至學(xué)校綜合管理中心；采用成熟設(shè)備管理學(xué)校監(jiān)控中心和就地監(jiān)測或控制單元相互之間的數(shù)據(jù)通信，保證它們的數(shù)據(jù)有效傳送、不丟失，實現(xiàn)現(xiàn)場采集層和系統(tǒng)管理層的數(shù)據(jù)傳輸。

（3） 系統(tǒng)管理層。

能耗監(jiān)管平臺系統(tǒng)設(shè)在監(jiān)控中心，配置2臺數(shù)據(jù)服務(wù)器、1臺工作站、液晶拼接大屏、激光打印機、UPS電源，硬件防火墻等，UPS電源給服務(wù)器和打印機等設(shè)備供電，網(wǎng)絡(luò)激光打印機用于實時打印事件、報警信號、報表等；大屏用于平臺展示。

通過校園節(jié)能平臺對底層的各綜合節(jié)能設(shè)備及子系統(tǒng)進行運行狀態(tài)的監(jiān)測、節(jié)能設(shè)備的管控、能耗數(shù)據(jù)的匯總、統(tǒng)計、對比、分析和直觀展現(xiàn)功能，得出其能耗信息、消耗費用、節(jié)能效果、變化趨勢等分析結(jié)果，通過多角度直觀的圖表展現(xiàn)給各級領(lǐng)導(dǎo)和各管理部門，同時根據(jù)這些分析結(jié)果幫助學(xué)校制定考核、管理制度，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策。通過服務(wù)器接口，擁有不同權(quán)限的用戶可以從大屏幕、WEB瀏覽客戶端或其它有安全級別的終端服務(wù)器，查看到不同級別的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)信息和節(jié)能設(shè)備及子系統(tǒng)運行狀況。