基于運行維護思想的高校能源管控平臺設計和應用

任秀峰

摘要：本文基于物聯網技術實現學校水、電、熱能源的遠程監測和控制。通過此平臺設計和應用，不僅可以實現用能情況的計量，還可以根據用能行為實施控制策略，節能降耗并與后勤日常運行維護有機結合。

關鍵詞：能源管控平臺;信息化;運行維護

中圖分類號：TK018 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）02-0137-02

0 引言

高校開展節能信息化管理系統開發和應用工作近20年，但目前建立的系統屬于第一代管控系統，主要以用能計量為主，缺乏對用能行為的控制，與后勤日常運行維護脫離，不能滿足能源科學管理的需要。

本文提供一種基于運行維護思想的能源管控平臺設計方案，包括設備層、通訊層和管理層，不僅可以實現用能情況的計量，還可根據后勤運行維護需要實施控制策略，該方案已用于部分高校平臺建設，提升了能源精細化管理能力。

1 平臺方案設計

管控平臺主要由三部分組成，平臺架構圖如圖1所示。

1.1 設備層

設備層按照模塊化思想形成若干子系統進行管理。各子系統主要由帶遠程傳輸控制功能的計量儀表、傳感器、控制器、執行器組成，實現對各能源用量的數據采集，末端能源控制設備的遠程控制。

1.2 通訊層

通訊層是平臺功能實現的核心，主要基于電力載波技術和光纖環網，完成485總線協議、各種現場總線協議等轉換，實現采集數據的上傳（上行數據流）和控制指令的下發（下行數據流），上行數據流和下行數據流的功能可以不依賴于管理層而運行。

1.3 管理層

管理層主要是下行數據流和上行數據流包含數據的存儲、封裝和解析，完成數據的分析、計算、圖形（表）展示等工作。

2 子系統設計

2.1 用電管控子系統

用電管控子系統包括三部分：變電站低壓電力監測模塊、樓宇用電計量控制模塊、室外照明計量控制模塊。平臺建設中相關設備主要采用RS485協議或電力專用總線。

2.2 用水管控子系統

用水管控子系統包括兩部分：二次供水泵房管控模塊、樓宇用水計量控制模塊。平臺建設中相關設備主要采用電力載波或無限傳輸方式。二次供水泵房管控模塊完成采集儲水箱（罐）的液位，并控制電磁閥自動補水。采集供水端管道壓力及電磁流量計的水流量，控制供水泵的變頻啟停，實現恒壓供水。泵房內安裝溢水檢測探頭和視頻監控設備，檢測泵房環境情況;樓宇用水計量控制模塊采集樓宇用水量、供水壓力。

2.3 用熱管孔子系統

用熱管控子系統針對熱計量收費背景下供熱管理，在樓宇供熱主干管線安裝熱計量表和電動閥門，室溫最不利房間安裝溫度傳感器，完成樓宇用熱量計量，控制閥門開度達到樓宇精細控溫。同時根據高校教學生活特點，下達時間控制策略控制閥門開度對學生公寓、教學樓進行分時段低溫運行，經綜合測算每日低溫運行時長可達到10h，進一步提高了節能降耗的能力。

2.4 空調管控子系統

空調管控子系統主要完成中央空調和凈化空調機組的管控，主要監測和控制內容包括空調給回水溫度、壓力，新風和回風溫度、濕度，過濾網潔凈度，冷卻塔風扇工作狀態等，以空調系統運行維護為主要著眼點，兼顧科學運行，節能運行。

3 平臺典型應用

以某高校能源管控平臺項目實施為例，說明平臺架構典型應用，功能框架見圖2。

3.1 設備層和通訊層

3.1.1 用電管控

采集裝置：對所有教學樓各總配電柜安裝三相多功能電表采集三相電壓、三相電流、用電量，采集器采用KSKD系列電能采集器，經RS485協議和電力載波協議完成數據轉換。

控制裝置：對公共教學樓公共區域照明配電箱安裝KSKD系列單相用電控制器（根據現場情況加裝中間繼電器），按照時間段進行照明自動開關，通訊通過電力載波協議完成;對室外路燈按路燈供電線路和站點設置安裝光照度控制器和單相用電控制器（根據現場情況加裝中間繼電器），根據市政路燈開啟條件設置光照度控制器開關照度（結合現場情況，一般設為200lx）。

3.1.2 用水管控

對30棟學生公寓和10棟教學樓供水入戶管線共113個點位安裝光電直讀水表、數字壓力傳感器，采集樓宇用水量（分自來水、中水）、入戶供水壓力，采集器采用KSKS系列供水采集器，經RS485協議和電力載波協議完成數據轉換;入戶管線均安裝電動閥門，安裝KSKV系列閥門控制器，根據水表流量和壓力設定控制策略解決水管突發跑冒滴漏情況的判斷和應急處理。

3.2 管理層

管理層完成上行數據和下行數據的管理，現場實施中按照電力載波傳輸要求共安裝KSKA數據集中器39臺，根據數據傳輸情況加裝KSKB數據優化器，數據通訊利用光纖專網。能源管控平臺控制中心設置2臺數據服務器（其中數據服務器1臺，應用服務器1臺），服務器安裝MySQL數據庫軟件和配置軟件，數據采集頻率為1h/次，滿足系統高效運行和數據歸檔要求。

平臺軟件采用B/S架構，便于PC、手機、平板電腦等多途徑使用。平臺完成對數據的統計分析、實時計算，以及數據上報、能耗評價等。系統能夠快速查詢校內部門的各類能源數據、報表、歷史曲線及學校的能耗公示等。

4 結語

本文提出了一種基于運行維護思想的高校能源管控平臺設計方案，簡單介紹了平臺設備選型和具體應用。平臺利用光纖與電力載波技術實現平臺數據信息的穩定傳輸，基于B/S框架建立平臺軟件。能源管控平臺服務于后勤日常運行維護，對學校各類能源和設備遠程計量和遠程控制，從而達到節能降耗并與后勤日常運行維護有機結合，進一步提升學校節能潛力和能源管理能力的目的。

參考文獻

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Design and Application of? the Energy Management and Control Platform Based on Operation and Maintenance Idea

REN Xiu-feng

（Tianjin University of technology， Tianjin? 300384）

Abstract：Based on the IOT，this paper realizes the remote monitoring and control of school water，electricity and thermal energy.Through the design and application of this platform， not only the measurement of energy consumption can be realized，but also the control strategy can be implemented according to the energy consumption behavior， energy saving and consumption reduction can be organically combined with the daily operation and maintenance of logistics.

Key words：energy management and control platform; informatization; operation and maintenance