摘要：近年來(lái)，我國的基礎建設飛速發(fā)展，儼然成為了名副其實(shí)的基建強國。與此同時(shí)，建筑行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)的是自然資源的快速消耗，對環(huán)境的負擔也日益沉重。針對市政工程而言，市政工程施工占用場(chǎng)地大，能源消耗設備轉運頻繁，能源消耗監測統計困難，節能環(huán)保舉步維艱。介紹了一種智慧能源管理系統，是在項目建設活動(dòng)中，通過(guò)在現場(chǎng)搭建能耗設備的數據采集平臺，以物聯(lián)網(wǎng)的形式，對能源消耗的各項數據進(jìn)行采集，并經(jīng)過(guò)軟件平臺進(jìn)行數字化的分析，實(shí)現建筑工程施工過(guò)程中能源的動(dòng)態(tài)管理及實(shí)時(shí)干預。對建筑工程施工實(shí)現節能降耗，提高人員節能意識有著(zhù)非常積極的作用。

關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)；能耗監測；數據分析；精細化管理

0引言

隨著(zhù)各行各業(yè)精細化管理改革的加速推進(jìn)，更是下大力度提升企業(yè)的管理水平。建筑行業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，在歷史的浪潮下，自然不能置身事外。日益增長(cháng)的建筑業(yè)與加速消耗的自然資源之間的矛盾正日漸凸顯，這就對建筑工程施工中的節能降耗提出了嚴峻的挑戰。在我國，當前的建筑工程施工仍是一項粗放型的行業(yè)，人力、物力、財力等資源投入量巨大。然而，建筑施工活動(dòng)流動(dòng)性大、機械化程度低、管理粗放，尤其對能源消耗的管理工作更是停留在手抄筆記的初級階段。同時(shí)，無(wú)論是現場(chǎng)管理人員還是直接參與施工生產(chǎn)的現場(chǎng)施工人員，節約能源意識淡薄，鋪張浪費而不自知。這是建筑施工領(lǐng)域的一大痛點(diǎn)，如何實(shí)現建筑施工能源的精細化管控，提高人員節能素質(zhì)是亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。

1智慧能源管理系統應用背景

北京新機場(chǎng)工作區工程－道橋及管網(wǎng)工程002標段是北京新機場(chǎng)工程中工作區工程的一部分，屬于市政公用工程，工程內容包含橋梁、道路、地下綜合管廊、管線(xiàn)及部分配套設施等。由于工程為線(xiàn)性工程，延線(xiàn)較長(cháng)，多區同時(shí)作業(yè)，資源投入量較大。機場(chǎng)項目屬于重點(diǎn)項目，是環(huán)境管理、資源節約管理的項目。為了更好地達到建設資源節約型工地，在工程開(kāi)工之初，項目決定采用信息化管理的手段，對施工現場(chǎng)所有的水、電、暖等能源進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，在監測過(guò)程中動(dòng)態(tài)管理，在異常情況下進(jìn)行有的放矢地干預，從而達到節約資源的作用。為此，我們在本工程中試點(diǎn)搭建了智慧能源管理系統。

2智慧能源管理系統

本案例工程作為試點(diǎn)項目，在項目施工現場(chǎng)采用智慧能源管理系統(以下簡(jiǎn)稱(chēng)管理系統)，管理系統依次經(jīng)由能源數據采集、能源數據傳輸及能源數據分析三個(gè)層面，對辦公區、生活區、施工現場(chǎng)的水電等能源進(jìn)行監測和控制。

2.1能源數據采集

施工現場(chǎng)的主要能源消耗為水和電，我們根據施工區域和施工需求，分類(lèi)設置用水用電設備。為了采集項目?jì)鹊哪茉聪臄祿?，需要在現場(chǎng)安裝能源計量?jì)x表，對水電的計量一般選擇電磁流量計、多功能電能表。在現場(chǎng)安裝前，應根據施工現場(chǎng)的實(shí)際情況，分區域策劃現場(chǎng)能源的使用部位及儀表安裝位置，以保證數據采集的精細化，便于進(jìn)行分類(lèi)管理。

2.2能源數據傳輸

為了能將現場(chǎng)采集的能耗數據方便快捷地上傳到系統服務(wù)器，要求在現場(chǎng)安裝的所有能源計量?jì)x表都具備遠程通信接口，同時(shí)，根據現場(chǎng)的條件選擇有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)的方式將計量?jì)x表進(jìn)行組網(wǎng)，連接到企業(yè)通信網(wǎng)關(guān)。本案例中，我們選擇的是有線(xiàn)方式對水電儀表進(jìn)行組網(wǎng)，利用RS－485總線(xiàn)連接到通信網(wǎng)關(guān)，然后由企業(yè)通信網(wǎng)關(guān)統一將數據轉發(fā)至管理系統平臺。通信網(wǎng)關(guān)采用無(wú)線(xiàn)數據傳輸模式，只需通過(guò)一張電話(huà)卡連接至GPRS網(wǎng)絡(luò )，即可實(shí)現數據在通信網(wǎng)關(guān)和數據存儲服務(wù)器之間的無(wú)縫傳輸。因此，通信網(wǎng)關(guān)的安裝不受地域限制，可就近安裝在各能耗設備上和各區域附近，這點(diǎn)對于施工場(chǎng)地大的市政工程來(lái)說(shuō)，大大節省了安裝成本。

2.3能源數據分析應用

根據施工現場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)的管理系統，利用采集上來(lái)的基礎數據，可以實(shí)現包括對能源的監控、統計、分析、診斷、預警、評估等一系列應用，具體應用情況如下。

2.3.1能耗分類(lèi)統計顯示功能

通過(guò)對施工現場(chǎng)不同區域、不同功能等復雜紛亂的能源消耗設備進(jìn)行分類(lèi)劃分，可以將多維度的能耗信息直觀(guān)展示出來(lái)，為實(shí)現項目能源的精細化管控打下堅實(shí)的基礎。管理系統支持能耗信息按區域查看、按設備類(lèi)型查看、按能耗類(lèi)型查看，同時(shí)支持各類(lèi)圖表的縱橫向對比查看。本案例工程中，根據現場(chǎng)的實(shí)際施工場(chǎng)地，我們將施工區劃分為了南區、中區、北區三個(gè)區域，三個(gè)區域平行施工，互不干擾。三個(gè)施工區分別設置有臨時(shí)用水用電設施，同時(shí)，辦公區、職工生活區、工人生活區等單獨設立，這些場(chǎng)地內的能耗信息可同時(shí)顯示在系統當中，信息查看方便快捷，一目了然。

2.3.2計算單位能源消耗

建筑工程施工中能源消耗量的高低，往往是通過(guò)單位能源消耗體現的。通過(guò)管理系統收集上來(lái)的能源消耗數據，結合工程項目的每月實(shí)際產(chǎn)值和建筑面積，可一鍵生成單位產(chǎn)值能耗和單位建筑能耗指標，真正實(shí)現能源的可視化、信息化與精細化管理。

傳統的工作方式中，我們需要每月對施工場(chǎng)地內的能源消耗量進(jìn)行統計，并手工計算單位產(chǎn)值能源消耗量和單位面積能源消耗量，如果施工場(chǎng)地大，分項復雜，則重復工作量大，費時(shí)費力?，F在，利用管理系統，我們只需每月輸入產(chǎn)值和建筑面積等數據，系統可自動(dòng)計算并生成表格，并且分類(lèi)清晰，省時(shí)省力，大大提高了工作效率。

2.3.3超量報警和預案處理功能

系統搭建初期，項目部需要根據工程特點(diǎn)和綠色文明施工的要求制定每月的能耗指標，并將這些指標設置為系統的能耗額定值，如果管理系統統計出的各項能耗統計數據超過(guò)了額定值，管理系統可以通過(guò)短信、微信等多種方式向用戶(hù)發(fā)出預警，并自動(dòng)記錄能耗超量的內容、超量部位及時(shí)間等，提醒用戶(hù)進(jìn)行人為干預或排查原因。同時(shí)，還可以對一些重要的能耗設備或能耗區域進(jìn)行預案設置，一旦這些設備出現了報警，管理系統可以自動(dòng)啟動(dòng)預案，對設備進(jìn)行切斷等處理。

2.3.4能耗需量分析

在整個(gè)建筑活動(dòng)周期中，各個(gè)階段的能源消耗量不是一成不變的，它會(huì )隨著(zhù)施工階段、施工內容和時(shí)間節點(diǎn)的變化而變化。管理系統搭建以后，根據每月的實(shí)際能耗數據，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地對能耗計劃進(jìn)行改進(jìn)，使其符合不同施工階段節能降耗的總體要求，進(jìn)而形成完整的針對不同階段的能耗考核制度，并納入項目管理考核體系，對項目人員進(jìn)行節能考核。當實(shí)際能耗小于需量值，對相關(guān)人員進(jìn)行獎勵，反之，則進(jìn)行處罰，并責成相關(guān)人員查找原因，避免情況再次發(fā)生。實(shí)現對能源消耗的動(dòng)態(tài)管控，提高人員節能意識，實(shí)現節能目標。

本案例工程中，根據項目實(shí)際情況，8月份我們對項目部生活區制定的用電指標量為:每月用電量不超過(guò)6000kW·h，即每天不超過(guò)200kW·h。通過(guò)系統監測，月初每日用電量經(jīng)常出現超標現象，長(cháng)此以往，本月勢必不能完成6000kW·h的用電指標。為查找用電超量原因，經(jīng)過(guò)多次對超標日用電曲線(xiàn)的對比發(fā)現，在上班時(shí)間段，生活區宿舍仍存在較大的用電量，因此我們分析，職工在上班期間，宿舍內可能存在燈具、空調等用電設備未關(guān)閉的情況。經(jīng)過(guò)突擊檢查，發(fā)現果然如預期分析一般，許多宿舍存在空調長(cháng)期打開(kāi)的現象。通過(guò)對相關(guān)宿舍人員的處罰教育，并制定相應的用電管理規定，職工生活區用電情況得到了的改善。

2.3.5報表統計和打印及歷史記錄查詢(xún)功能

建筑工程資料的收集與整理是一項極其繁瑣的工作，往往需要配備專(zhuān)人負責，而且如果資料統計一旦滯后，對過(guò)往數據的查找也相當困難。管理系統可以按日期提取各種能耗數據報表，省去了人工現場(chǎng)統計的麻煩;還可以對項目中各種能耗設備、同類(lèi)施工區域進(jìn)行平行和豎向對比，并自動(dòng)生成表格、柱狀圖、折線(xiàn)圖等多種類(lèi)型的對比數據圖表，同時(shí)還可以使用我們自己設定的計劃值與實(shí)際值對比分析的模板自動(dòng)生成報表，省去了人工分析計算的麻煩。這些圖表全部可以下載和打印，減少了人力資源的投入，提高了工作效率。另外，這些表格數據、運行參數、系統報警信息等自動(dòng)保存在服務(wù)器，用戶(hù)可以隨時(shí)在線(xiàn)進(jìn)行查詢(xún)。

3經(jīng)濟和社會(huì )效益分析

2017年5月，管理系統在項目?jì)却罱ㄍ瓿?，為管理系統建立前后3個(gè)月的能耗統計分析對比。本案例工程中，管理系統搭建完成之前，項目用水、用電平均月費用分別為24萬(wàn)元、3萬(wàn)元。管理系統搭建完成以后，月能耗總體費用平均下降達3.4萬(wàn)元，效益提升明顯。在過(guò)去，施工現場(chǎng)的違規用電、能源浪費等情況只能通過(guò)管理人員的定期檢查發(fā)現，而現在通過(guò)管理系統，就可以對施工現場(chǎng)內所有的能源消耗分區域、分設備地進(jìn)行控制和干預，化被動(dòng)為主動(dòng)，避免了能源無(wú)謂的浪費。同時(shí)，效益的直觀(guān)展現，能夠地促進(jìn)項目全體管理人員嚴格按照能耗考核制度辦事，提高員工節能環(huán)保的意識，讓大家都能夠自愿參與到項目的節能行動(dòng)中來(lái)。

其次，對于一個(gè)工期兩年的建筑工程項目，在施工現場(chǎng)搭建一個(gè)這樣的管理系統，按一次性投入費用和每月平均節約費用計算，這一部分的投入成本基本6個(gè)月內就可以回收。但是搭建管理系統所使用的水電儀表、通信設備等并非一次性投入，而是全部可以周轉使用，所以效益遠遠大于投入。

4 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：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

安全用電采用的剩余電流互感器、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)現及時(shí)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。

（5）系統硬件配置

5結語(yǔ)

隨著(zhù)全球能源短缺問(wèn)題的日益突出，人們開(kāi)始關(guān)注環(huán)境與發(fā)展問(wèn)題，我國也高度重視和積極推進(jìn)經(jīng)濟的可持續發(fā)展。大力提倡綠色文明施工，設立綠色施工科技示范工程等項目，就是為了推進(jìn)建筑施工領(lǐng)域節能減排的改革進(jìn)程。報告中強調，我國社會(huì )主要矛盾已經(jīng)轉化為人民日益增長(cháng)的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾，人們對美好生活的追求已經(jīng)不僅僅體現在物質(zhì)生活上的滿(mǎn)足，開(kāi)始更多地體現在資源持續利用和環(huán)境保護上?，F如今，為響應號召，幾乎所有的在施項目都在開(kāi)展節能降耗工作，但是具體的節能效果如何，無(wú)法衡量，降低了多少能源消耗，也不能計算。通過(guò)此管理系統在項目的實(shí)施，有效地解決了以上問(wèn)題。在管理系統實(shí)施前后，通過(guò)分析對比可以看出，項目部每月的能源費用支出均有很大的降低，不僅節約了項目成本，避免了資源的浪費，還對項目綠色施工科技示范工程目標起到了積極的推動(dòng)作用。另一方面，在提高員工主動(dòng)節能意識、提高企業(yè)競爭力等方面帶來(lái)了隱形效益，為建立資源節約型企業(yè)打下良好基礎。所以，此管理系統的實(shí)施不論是在經(jīng)濟效益還是在社會(huì )效益方面的貢獻都是顯而易見(jiàn)的。因此，在建設工程領(lǐng)域，這是一套非常有應用前景，可以在項目建設過(guò)程中大力推廣的系統。

參考文獻

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