關于某醫(yī)學高等院校節(jié)能信息化工作推進及研究

宋欣瑤 楊 勇

上海交通大學醫(yī)學院

前言

近年來，作為上海市一家醫(yī)學專科院校，隨著辦學規(guī)模的不斷擴張，承接的科研實驗項目逐年上升，能耗支出已成為一項重要的財務支出。面對“節(jié)能減排設施年久失修、信息化管理體系落后”的現狀，如何維護現有的資源、更新老化設備，保障安全運行；如何以科技為先導，用科技促節(jié)能,構建能源監(jiān)控平臺，實現醫(yī)學院“能源發(fā)展方式的轉變、發(fā)展模式的轉型、發(fā)展質量的提高”是該醫(yī)學院面臨的重大課題。

1 上海市某醫(yī)學高等院校節(jié)能信息化推進情況

近年來，學院積極響應上海市科委倡導的“節(jié)能降耗、科學管理、效率優(yōu)先”節(jié)能理念，不斷完善能源管理體系，完成水、電、蒸汽計量體系和部分節(jié)能技術改造，進行了諸如空調集中控制、紅外感應探測、科教樓中央空調冷卻水系統(tǒng)改造、浴室熱水系統(tǒng)節(jié)能改造、太陽能+空氣能熱水系統(tǒng)、鍋爐煙道節(jié)能改造等節(jié)能項目的改造工作，初步構建水、電、蒸汽系統(tǒng)，通過分系統(tǒng)信息化建設，對部分節(jié)能設備實現遙控、遙測、遙視。這些節(jié)能項目的實施取得了一定的成績。

然而，通過該學院近三年的能耗數據分析，在建筑面積不變的情況下，綜合能源消費量、能源消費成本逐年上升。學院的綜合能源消費量以平均每年6%的比例提升，如圖1所示。

圖1 近三年綜合能源消費量、能源消費成本趨勢圖

2 節(jié)能信息化工作的瓶頸問題

根據圖1數據所示，究其原因，客觀上由于近年來醫(yī)學院承接的科研項目不斷增多;學生的招生人數不斷增多，且研究生、博士生比例也不斷增大（研究生和博士生所消耗的能源遠遠高于本科生）。同時長期以來粗放式的管理、陳舊老化的基礎設備、信息化管理手段落后等，也使學校的節(jié)能工作“尾大不掉”。目前，學院節(jié)能減排的工作主要存在以下兩個瓶頸問題。

2.1 節(jié)能減排技術落后，設備性能差、能耗高

學校對節(jié)能減排的基礎設施的投入少、技術更新落后，“資金、技術”兩方面都無法保障。醫(yī)學院建校歷史悠久，供水、供電、供暖等基礎設施陳舊落后，年久失修，線路老化，供水管道和設施銹蝕，“跑、冒、漏、滴”現象非常嚴重。學院的節(jié)能減排工作，在許多方面，還停留在制度建設的層面；對節(jié)能趨勢、技術的研究缺乏有效的技術支撐；節(jié)能減排工作較被動，收效不明顯。此外，節(jié)能減排工作執(zhí)行前期，從宣傳到落實的過程中需要大量的經費支持，但由于缺少經費，醫(yī)學院很難以完成粗放式能源消費向節(jié)能減排設備轉換的過程?，F階段，醫(yī)學院節(jié)能減排信息化項目資金有限，無法引入先進節(jié)能設備及系統(tǒng)，以致無法根治高能耗、高排放的現象。

2.2 信息化管理系統(tǒng)覆蓋不全，不能實現聯(lián)動

目前，學院正在運行的“水、電、蒸汽”能源系統(tǒng)各自并行運行，交互性不理想。同時，由于年久失修，“水、電、蒸汽”系統(tǒng)涉及的表具存在以下問題：（1）表具損壞，無法采集數據，無法確保數據的完整性、整體性；（2）處于運行的表具維護不及時，采集數據的可靠性無法保障。

各個能源分系統(tǒng)未全部實現IP地址覆蓋。水網監(jiān)控只覆蓋部分樓宇；電力只針對部分區(qū)域實現了四級監(jiān)控。水、電、蒸汽監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋不全，數據不完整，以致無法進行數據挖掘，不能為單體建筑、部門、實驗室提供節(jié)能減排的判斷依據。

3 節(jié)能信息化工作推進與研究

醫(yī)學院作為全國的重點院校，應在低碳經濟發(fā)展方面走在全國的前列。為響應教委建設“節(jié)約型”校園的號召，學院制定了“節(jié)能減排”信息化工作短期措施、長期工作策略。能源信息化管理工作推進需依托于實實在在的諸如表具更新、擴大監(jiān)控范圍的基礎性工作，且需要以分布式計算機系統(tǒng)為助力，構建節(jié)能監(jiān)控平臺，形成各能源分系統(tǒng)與監(jiān)控平臺的信息流雙向互動。推進計劃如下：

3.1 短期措施——維修更新老化設備、保障安全運行

3.1.1 維修更新老化設備、保障安全運行

結合目前能源監(jiān)控信息化系統(tǒng)的建設，學校應逐步完善現有”水、電、蒸汽“能源監(jiān)測系統(tǒng)中涉及的計量器具的配備及智能化改造，做好能源計量器具和數據采集、傳輸設備的日常維護、升級改造等工作。在對原有的水、電、蒸汽系統(tǒng)中各類表具進行保養(yǎng)、維護基礎上，對軟件數據存儲模式進行升級，確保數據完整性、實時性，為下一步進行數據整合打好基礎，最終實現各分系統(tǒng)在能源監(jiān)控平臺上的聯(lián)動。

3.1.2 擴大各分系統(tǒng)監(jiān)控覆蓋面，保證數據完整性

目前，在“水、電、蒸汽”分系統(tǒng)中表具安裝沒有覆蓋所有樓宇，未全部實現IP地址覆蓋。因此，在近期，需擴大監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋的深度和廣度，實現校區(qū)各樓宇用電、用水、用氣總計量、分類、分項計量全覆蓋等一級監(jiān)測；部分樓宇監(jiān)測到每層用電總量、各分項電量等二級監(jiān)測和部分房間用電量等三級監(jiān)測。同時，與各個分系統(tǒng)軟件公司協(xié)商后續(xù)接口開發(fā)，克服各分系統(tǒng)的軟件接口壁壘，為后續(xù)“節(jié)能監(jiān)控平臺”的建設，完善、擴大數據的采集面，提升“數據整合”的可行性。

3.2 長期策略——整合現有資源，穩(wěn)步推進節(jié)能監(jiān)控平臺建設

針對目前監(jiān)控覆蓋不全、多系統(tǒng)并行的現狀，學院于2017年推進節(jié)能監(jiān)控平臺建設，進一步拓展節(jié)能工作理念，對學院的節(jié)能信息化工作提出了長期的愿景目標。在克服“硬件置換、軟件重構”的基礎上，整合目前各能源分系統(tǒng)，建立一體化節(jié)能監(jiān)控平臺，逐步實現監(jiān)測范圍全覆蓋。

該節(jié)能平臺采用先進的分布式高速實時控制網絡技術，擬對全院電、水、氣等能源以及鍋爐系統(tǒng)進行分類分項和用戶計量，打造集“能源在線、能源管理、設備管理、系統(tǒng)功能”一體化數字信息平臺，如圖2（a）和圖2（b）所示。

3.2.1 節(jié)能平臺的功能

3.2.1.1 能源計量：在“分類、分項、分戶”計量原則下，進一步完善校區(qū)內各建筑內能耗計量表具的安裝及配備，在硬件條件配備齊全的基礎上，建立實時、在線“節(jié)能安全監(jiān)控平臺”，監(jiān)測“水電氣”各分系統(tǒng)，利用通訊網絡與現場表具進行遠程傳輸，將計量表具的計量數據進行實時采集，設置固定的時間節(jié)點將計量數據自動反映到計算機系統(tǒng)，以達到遠程監(jiān)控和自動抄表目的，實現多級能源計量，并自動實現“上級機關各類報表”的自動統(tǒng)計工作。

3.2.1.2 能源質量檢測與改善：通過選擇分時、分段、分塊統(tǒng)計方式，隨時進行能源安全參數的測試，分析用能情況和規(guī)律。通過監(jiān)測“電壓、功率因素、諧波、頻率、溫度、壓力”等檢測各分系統(tǒng)能源質量，為能源統(tǒng)計、管理部門提供決策依據，從而為能源調節(jié)（“水力平衡指數”、“供熱調節(jié)時間段”等）提供可靠參數，實現早勘、早發(fā)現、早處理，依靠設備、技術改造，改善傳統(tǒng)粗放管理帶來的能耗浪費和損失，實現節(jié)能降耗目標最大化。

3.2.1.3 能源安全監(jiān)控與安全管理

1）監(jiān)控平臺系統(tǒng)“安全管理”模塊中，設置電器的“黑白名單”，凡是“白名單”的即可正常使用;“黑名單”的就即刻斷電，以有效杜絕部分違章電器的使用，解除安全隱患和加強日常管理。

圖2 （a）節(jié)能監(jiān)控平臺及三級菜單

圖2 （b）節(jié)能監(jiān)控平臺及三級菜單

2）系統(tǒng)自動跟蹤采集的狀態(tài)數據和測量數據，其自身也實時進行自檢，能提供異常用能報警、設備故障、通訊故障、網絡故障、系統(tǒng)自動診斷、電源故障等方面報警，并在窗口中以閃光顯示提醒操作人員。同時，將學校內重點監(jiān)控的建筑物和用能單位的相關設置參數提前輸入系統(tǒng)，一旦被監(jiān)控對象上述標準值達到或超過極限值，系統(tǒng)將通過相關方式及時提示用戶。能源監(jiān)控平臺功能，如圖3所示。

圖3 能源監(jiān)控平臺功能

3.2.2 節(jié)能平臺建設系統(tǒng)結構

3.2.2.1 系統(tǒng)組成

整個監(jiān)控平臺由上級能耗數據監(jiān)測中心、能源監(jiān)管中心、主干通信網絡、現場控制網絡、現場監(jiān)控設備（如：多功能電力監(jiān)控終端、遠傳智能水表、電表采集器、水表采集器等）組成，在監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構（如圖4所示）中，均采用電、水、蒸汽的分類、分項、分戶計量。

3.2.2.2 主干通信網絡

節(jié)能監(jiān)控平臺的主干通信網絡利用校園已有的校園網，構建獨立的節(jié)能監(jiān)控平臺通信網絡。

圖4 節(jié)能監(jiān)控平臺網絡結構

3.2.2.3 現場網絡

系統(tǒng)現場網絡指由電力監(jiān)控終端、遠傳水表等現場智能表具、現場控制器等與網絡控制器組成，子網通過網絡控制器接入到主干通信網，實現對現場各種設備的狀態(tài)采集和控制。系統(tǒng)現場控制網絡特性如下：1）采用國家和國際標準的通信協(xié)議；2）兼容雙絞線通信和無線通信；3）支持總線型、星型和自由拓撲結構，通信線無極性連接；4）能與以太網無縫鏈接；5）傳輸速率：雙絞線傳輸速率不低于56kbps；6）傳輸距離：雙絞線連接一定數額的終端時，總線距離不低于1 500m。水網、電力現場監(jiān)控圖如圖5、6所示。

3.2.2.4 能源監(jiān)控中心配置硬件要求

1）監(jiān)管工作站：四核3.0GHz/內存8G/硬盤1T/DVD-RW/。2）監(jiān)管平臺軟件配置：基于C/S的建筑能源實施監(jiān)控軟件；基于B/S的能源管理軟件；Windows 2012server中文版服務器操作軟件；MSSQL server 2012數據庫管理軟件。

圖6 電力現場監(jiān)控圖

圖5 水網現場監(jiān)控圖

綜上所述，醫(yī)學院節(jié)能信息化工作需要“短期措施”和“長期策略”兩條腿走路，“短期措施”——維修更新老化設備，擴大各分系統(tǒng)監(jiān)控覆蓋面，為“長期策略——構建節(jié)能監(jiān)控平臺”提供了基礎性的工作；“長期策略”——節(jié)能監(jiān)控平臺的穩(wěn)步實施，整合能源分系統(tǒng)現有資源，提升學校節(jié)能工作的智能化、網絡化、集成化。目前，上海市某醫(yī)學院節(jié)能監(jiān)控平臺（一期）正在試運行階段，運行效果良好。

4 結束語

作為上海市重點醫(yī)學高等院校，學院長期來以節(jié)約型校園建設為抓手，不斷深化綠色校園發(fā)展內涵，狠抓管理節(jié)能、技改節(jié)能工作主線。通過實施節(jié)能信息化工作的短期措施及長期策略，扎實工作，最終實現醫(yī)學院能源節(jié)能信息化工作的精細化、精準化、數字化。