摘要：依據本項目依托某學(xué)院的電能計量管理系統、給水計量監管系統以及供熱計量管理系統等基礎平臺，制訂了高等學(xué)校建筑能耗綜合管理系統平臺應用的總體框架和方案，該系統可以對校園建筑的各種用能情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、統計能耗、進(jìn)行能效分析，并可以對系統進(jìn)行評估和故障診斷等應用研究，達到數據可視化、分析圖表化、能耗指標化、管理數字化、消費合理化，為實(shí)現長(cháng)效有序校園節能管理，建設節約型校園提供可靠的數據支撐。

關(guān)鍵詞:建筑能耗管理；電能計量；給水計量；供熱計量；節約型校園

0引言

我國高度重視節能減排工作，在十六屆五中全會(huì )上確定了加快建設資源節約型和環(huán)境友好型社會(huì )的重大決定，標志著(zhù)我國全面開(kāi)始實(shí)施節能減排工作。在創(chuàng )建節約型社會(huì )的背景下，為有序而全面地推進(jìn)校園節能減排的工作，教育部于2007年發(fā)出《教育部關(guān)于開(kāi)展節能減排學(xué)校行動(dòng)的通知》，標志著(zhù)高校校園建筑節能減排工作全面開(kāi)始實(shí)施。近些年節能減排成為全國校園建設的一大主題。高校能耗計量及其管理的研究，是降低高校能耗、建設節約型校園的關(guān)鍵基礎。高等學(xué)校建筑規模大、人員密集，屬于大型公共建筑，能源消耗大，節約型校園建設意義重大。建設節約型校園建筑節能監管體系能夠對建筑能耗實(shí)施動(dòng)態(tài)監測、能耗統計、能源審計、能效公示、用能結算，加強用能管理，實(shí)施節能改造，落實(shí)新建建筑物節能規劃與建設，推進(jìn)大學(xué)節約型校園建設各項工作，為全面推進(jìn)我國高等學(xué)校節約型校園建設積累經(jīng)驗，為促進(jìn)建筑節能、創(chuàng )建節約型和諧社會(huì )、落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀(guān)提供有力的支持。依據相關(guān)標準和導則，建成后的學(xué)校建筑節能監管體系以綜合能耗(水、電、熱等)遠程監測平臺為基礎，實(shí)現對全校建筑物用能數據監測、分析與統計，根據校園建筑用能特點(diǎn)，為高校用能分類(lèi)、分層次能耗定額制定提供數據支撐；總結高等學(xué)校的普遍用能規律，為高校建設、管理、改造提供管理經(jīng)驗；通過(guò)數據整理和分析，為新時(shí)期國家開(kāi)展建筑節能研究、規劃設計提供數據資料。

1建筑能耗管理系統平臺架構及應用框架

某學(xué)院是某市屬一所全日制普通本科高等院校，學(xué)校占地面積64.9×10m，建筑面積44.7x10m，擁有教學(xué)樓、辦公樓、體育館、運動(dòng)場(chǎng)、圖書(shū)館、教學(xué)實(shí)驗先進(jìn)的數據傳感和采集設備、網(wǎng)絡(luò )數據傳輸、數據庫技術(shù)，開(kāi)發(fā)了建筑能耗監管綜合平臺，高校建筑能耗管理系統平臺架構如圖1所示，系統包括設備層、數據采集層、數據層、基礎平臺層、開(kāi)放接口層、應用系統層和交互層。采用此能耗管理系統可對某學(xué)院的幾十棟校園建筑進(jìn)行遠程、實(shí)時(shí)的能耗數據監測和采集，從而進(jìn)行能耗監測、統計、分析、診斷，為全面實(shí)施校園能耗管理的可視化監測、數字化管理、定額管理、量化評價(jià)等提供了強有力的支撐平臺。建筑能耗管理系統平臺從2014年開(kāi)始建設，現水、電、供熱等初期工程已經(jīng)建設完畢并開(kāi)始正式運行，運行效果良好。

2高校建筑能源管理系統平臺應用的總體框架和實(shí)現功能

某學(xué)院建筑能源監管綜合服務(wù)平臺近、遠期規劃主要包含如下若干子系統,該平合應用的總體框架和實(shí)現功能如圖2所示

1. 建筑電能計量管理系統

建筑電能監測管理系統實(shí)現用電管理、費用結算、數據統計分析、指標執行情況監督等多項功能。主要用于為各樓宇及用電部門(mén)進(jìn)行電能數據的實(shí)時(shí)監測和歷史數據的分析對比，為實(shí)現各部門(mén)用電的量化管理提供了基礎條件。

1. 建筑給水計量監管系統

給水計量監測管理系統可實(shí)時(shí)監測和采集用水管網(wǎng)各部位的積算水量,供控制中心及有關(guān)部門(mén)分析制定指標決策使用還可以及時(shí)發(fā)現漏水點(diǎn)，為故障檢修爭取時(shí)間并*大限度的減少浪費提高水資源使用效率和用水管理水平，從而實(shí)現給水管理的信息化、現代化。

1. 建筑供熱計量管理系統

基于溫度面積法的供熱計量管理系統，具有計量、系統管理兩大功能,系統由計*系統和遠程終端管理系統組成可以實(shí)現遠程監測每棟樓供熱的即時(shí)數據,如采暖房間溫度、供水、回水溫度等數據，將數據進(jìn)行匯總、統計分析，為供熱管理部門(mén)的科學(xué)供熱管理提供依據。

1. 網(wǎng)預付費管系統

網(wǎng)絡(luò )預付費管理系統采用基于校園網(wǎng)的實(shí)時(shí)通信與數據采集技術(shù)，結合內嵌加密通信協(xié)議的智能預付費水、電表該系統可實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化實(shí)時(shí)操作實(shí)時(shí)計量監控，可實(shí)現實(shí)時(shí)售退、實(shí)時(shí)通斷，有效地解決了收費難的問(wèn)題，并對用戶(hù)節約用水用電起到促進(jìn)作用。

1. 能效綜合分析系統

經(jīng)過(guò)大量基礎能耗數據的積累后，通過(guò)能效綜合分析系統的綜合數據提取與模型化處理可進(jìn)一步結合氣候變化等因素，實(shí)現能源指標的合理度評價(jià)、能耗走勢的科學(xué)預測。該系統的應用將為節能管理中長(cháng)期部署提供專(zhuān)家化的決策支持,為減少碳排放，實(shí)現低碳經(jīng)濟和可持續發(fā)展提供全面的信息支撐。

1. 能源計管理系統

主要用于為校內各樓宇及用能部門(mén)分配月度季度、年度用能計劃指標，并以分配的指標作為能耗使用情況超標預警、用能考核及獎懲的依據其中能耗數據模擬預測可實(shí)現功能:根據往期能源計劃指標完成情況及增長(cháng)數據,模擬生成當期及未來(lái)能耗指標預測數據，為管理層提供決策支持。

1. 能耗公系統

能耗公示分為社會(huì )公示和校園內部公示兩部分。提供單位的用能情況診斷信息;針對建筑、設備、部門(mén)等的用能情況評估。針對單體建筑單位面積能耗量、分類(lèi)能耗量、人均能耗量等指標進(jìn)行監管，動(dòng)態(tài)展示能耗排名、能耗成本排名等;提供能耗成本、年度節能率等報告，公示單位內部能耗情況及排名,以及本年度和上年度的能耗對比信息。

3用水、用電能耗監測與分析

3.1用水用電能監測

針對某學(xué)院的建筑實(shí)際情況，對具備設備安裝條件的17幢建筑樓宇進(jìn)行水、電能耗監測，并完成每棟樓宇的用水量、用電*總計量,對具備分類(lèi)分項條件的樓宇進(jìn)行分項計量。水、電能耗監測的建筑類(lèi)型包括:教學(xué)樓、食堂、學(xué)生公寓、行政樓、圖書(shū)館、后勤樓、鍋爐房、變電所等。該系統于2014年12月開(kāi)始試運行。

圖3(A)(B)分別是某學(xué)生公寓2015年6月25日~6月27日3(分別是星期四星期五星期六)的照明插座逐時(shí)用電量和逐時(shí)用水量變化柱狀圖。工作日6月25和26日和星期六27日的日用電*和日用水量均差別不大,3d平均的照明插座日用電量為77.0kW·h;3d平均的日用水量為34.4m。

圖4(A)(B)分別是某學(xué)生公寓2015年8月6日~8月8日3d(分別是星期四星期五、星期六)的照明插座逐時(shí)用電量和逐時(shí)用水量變化柱狀圖。此三天是暑假期間,3d平均的照明插座日用電*為32.1kw·h;3d平均的日用水量為5.54m與圖3中2015年6月25日~6月27日3d用電和用水相比分別減少58.3%和83.4%。

3.2用水、用電能耗對比分析

能耗管理系統可以對各建筑分項能耗數據進(jìn)行同比、環(huán)比對比分析[圖56分別為行政樓從2014年12月~2016年4月的月用電用水量對比圖對比分析圖中數據可以發(fā)現2016年3月和2015年3月相比用水和用電分別減少39.3%和19.4%兩的4月份節能率與3月份類(lèi)似。經(jīng)過(guò)調研，行政樓節電主要是因為采用了新型的LED節能燈具學(xué)校正在對各棟樓的燈具陸續進(jìn)行更換。學(xué)校后勤維修部門(mén)對系統監測到的一些可能漏水點(diǎn)進(jìn)行排查,發(fā)現并修復了一些漏水點(diǎn)，與往年相比,系統同期的用水量也有所降低圖56中2015年2月和2016年1月的月用電量和月用水量都為0是因為放寒假期間沒(méi)有管理人員值班，關(guān)閉了水電能耗管理系統，已向相關(guān)工作人員反映此問(wèn)題，以后會(huì )有所改進(jìn)。

4供熱能耗監測與分析

4.1供熱計量管理系統組成及在線(xiàn)監測

供熱計量管理系統應用在某學(xué)院的17幢教師住宅中，供熱計量的總建筑面積為197241該系統從2015年10月中開(kāi)始調試行供熱計量管理系統平臺可實(shí)時(shí)監控,系統可眉夜監控記錄各用戶(hù)的情況并實(shí)時(shí)記錄數據在整個(gè)監控系統中，系統管理員通過(guò)計算機界面顯示數據，可以直觀(guān)地觀(guān)察所有用戶(hù)熱能使用量、繳費信息、室內溫度等系統運行中的相關(guān)數據，一且發(fā)生異常情況，系統會(huì )自動(dòng)提供警告信息，實(shí)現可視化監測和管理[8]供熱計量管理系統由測溫、計量系統和遠程終端管理系統兩部分組成。測溫、計量系統組成及功能實(shí)現如下:

1)在每個(gè)單元高低供熱區的熱入口安裝熱計量表,計量該區域的采暖耗熱量;

2)在每戶(hù)的代表房間安裝溫度傳感器，用于測量室內溫度;

3)溫度傳感器將室內溫度數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送給無(wú)線(xiàn)數據接收器，無(wú)線(xiàn)數據接收器安裝在熱用戶(hù)門(mén)外的管道井內;

4)無(wú)線(xiàn)數據接收器把溫度數據發(fā)送到數據采集集中器中

5)數據采集集中器根據各個(gè)用戶(hù)的溫度數據、面積數據及供熱區熱計量表的熱能數據分攤熱量值，實(shí)現前臺分攤;

6)數據采集集中器通過(guò)GPRS方式將數據傳至遠程終端管理系統。

遠程終端管理系統接收數據采集集中器發(fā)送的數據，并遠程監測每棟樓供熱的即時(shí)數據如房間溫度、供水、回水溫度,對數據進(jìn)行匯總統計、分析和管理。

供熱計量管理系統還可以對各區和各戶(hù)的實(shí)時(shí)供熱情況分別進(jìn)行監測圖7為各區供熱監測實(shí)時(shí)數據截圖圖7中各列表示熱計量表編號、熱計景表通訊狀態(tài)、供暖分攤啟動(dòng)時(shí)間、黑計分攤熱量供水溫度、回水溫度數據接收時(shí)間等。

4.2供熱能耗分析

此供熱能耗管理平臺可實(shí)現對全部建筑、各樓、各單元、各區、各戶(hù)的日、月、年供熱量統計。圖8為某幢樓低區兩個(gè)單元的日供熱量對比圖。根據基本數據可以分析采暖耗熱量指標等數據。由于供熱計量管理系統是從2015年10月份采暖季開(kāi)始時(shí)進(jìn)行調試運行，系統調試初期數據不穩定，波動(dòng)較大,待以后有完整的一個(gè)或多個(gè)采暖季數據，可以對相關(guān)供熱指標進(jìn)行深入分析。

5 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供能源物聯(lián)網(wǎng)數據服務(wù)的平臺。用戶(hù)僅需購買(mǎi)安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數據服務(wù)。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語(yǔ)言、多終端數據訪(fǎng)問(wèn)。

（2）應用場(chǎng)所

本平臺適用于公寓出租戶(hù)、連鎖小超市、小型工廠(chǎng)、樓管系統集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。

（3）平臺結構

（4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現對各種監測數據的查詢(xún)、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進(jìn)行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢(xún)供配電室內各設備運行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數，并根據實(shí)際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢(xún)或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現從能源數據采集、過(guò)程監控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機結合起來(lái)，運用的數據處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線(xiàn)生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現全廠(chǎng)能源系統的統一調度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

◆預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶(hù)及權限分配，查看系統日志等功能；

2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進(jìn)行配置；

3）用戶(hù)管理：對商鋪用戶(hù)執行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢(xún)等操作；

4）售電管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作；

5）售水管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售水、退水、記錄查詢(xún)等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢(xún)，本系統所有的報表及記錄查詢(xún)，都支持excel格式導出。

預付費看板

◆充電樁管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監控、運營(yíng)分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數據監測，也可以實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。

監控頁(yè)面

◆安全用電

安全用電采用剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線(xiàn)溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發(fā)現的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實(shí)現第一時(shí)間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實(shí)現“防患于未然"的目的。

◆智慧消防

通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。原先針對“九小場(chǎng)所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"、用電管理“精細化"的實(shí)際需求。

結束語(yǔ)

在某學(xué)院的電能計量管理系統、給水計量監管系統和供熱計量管理系統基礎之上,建立了近期和遠期的高校建筑能耗管理平臺的應用框架和實(shí)施方案,該平臺可以對建筑的供暖、水電等各種能耗數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監測采集,在此基礎上進(jìn)行數據挖掘和多維統計分析，改變原有經(jīng)驗式的宏觀(guān)管理模式為精細化的數字管理模式,實(shí)現了高等院校建筑的合理用能及長(cháng)效有序節能管理，為校園公共建筑節能工作的全面落地實(shí)施和中、長(cháng)期節能規劃目標的確定提供了強有力的數據支撐。

參考文獻

［1］馬金星，節約型校園節能監管平合關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)與建筑能耗特性評價(jià)[D]，大連:大連理工大學(xué)，2011。

［2］關(guān)博文?；跓o(wú)線(xiàn)傳盛網(wǎng)絡(luò )的校園水電管理系統開(kāi)發(fā)[D]。吉林:東北電力大學(xué)，2014。

［3］王硯玲，楊志輝，王芳，張新全.哈爾濱某高校建筑能耗管理系統平臺開(kāi)發(fā)與應用

［4］安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版