提升節(jié)約型校園節(jié)能監(jiān)管平臺效用的實踐研究

高 翔

（復(fù)旦大學(xué)總務(wù)處，上海 200433）

隨著國內(nèi)高校節(jié)約型校園、綠色校園研究在理論和實踐層面上的進展，節(jié)約型社會建設(shè)的深入和學(xué)校節(jié)能降耗管理的進一步細化，建設(shè)節(jié)約型綠色校園成為了新時期的新目標[1]。建設(shè)節(jié)約型校園，能夠有效地解決高等學(xué)校辦學(xué)成本高、運營能耗高的內(nèi)部生存發(fā)展所面臨的問題。

早在1990年，復(fù)旦大學(xué)就成立了專門的節(jié)能管理工作機構(gòu)，進入21世紀，學(xué)校的節(jié)能工作步入了快速發(fā)展期，2010年進行《復(fù)旦大學(xué)節(jié)約型校園節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)示范項目》的申報，同年獲得了住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部/教育部劃撥的經(jīng)費資助。復(fù)旦大學(xué)在節(jié)約型校園協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組的領(lǐng)導(dǎo)下，把節(jié)約型校園發(fā)展規(guī)劃納入總體規(guī)劃，列入學(xué)校年度財政預(yù)算。以此為契機，學(xué)校走向了持續(xù)建設(shè)節(jié)約型校園的軌道。

作為節(jié)約型校園節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)重要組成部分的節(jié)能監(jiān)管平臺，由復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)院組織科研團隊自主開發(fā)。2012年4月復(fù)旦大學(xué)節(jié)能監(jiān)管平臺上線試運行，開始對各建筑的電耗、水耗數(shù)據(jù)進行采集，其后，根據(jù)學(xué)校各方的需求，研發(fā)團隊基于對復(fù)旦大學(xué)的管理模式和運作機制深刻的理解，不斷對平臺進行完善改進，所開發(fā)的節(jié)能監(jiān)管平臺不僅能夠完全滿足《高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)管理與技術(shù)導(dǎo)則》的要求，而且更能體現(xiàn)復(fù)旦大學(xué)的特色。2014年12月通過了住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部/教育部驗收測試，專家們認為復(fù)旦大學(xué)的節(jié)能監(jiān)管平臺的內(nèi)容和質(zhì)量達到了預(yù)期的要求。

一、研發(fā)節(jié)能監(jiān)管平臺，為節(jié)約型校園建設(shè)提供強有力的監(jiān)控手段

復(fù)旦大學(xué)節(jié)約型校園節(jié)能監(jiān)管平臺的建設(shè)，充分考慮節(jié)約型校園能源管理和自身發(fā)展的需求。節(jié)能監(jiān)管平臺的建設(shè)從根本上規(guī)范了能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計方式，利用計算機進行能耗分析，監(jiān)控用能情況，使學(xué)校用能環(huán)節(jié)明確、流程清晰、數(shù)據(jù)準確、能源管理的依據(jù)更加充分[2]。

復(fù)旦大學(xué)節(jié)能監(jiān)管平臺的體系架構(gòu)分為四個層次：一是數(shù)據(jù)采集層，通過智能電表、智能水表等獲取電耗及其相關(guān)電力參數(shù)、水耗等能源信息；二是數(shù)據(jù)傳輸層。將能源數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)議格式上傳至能源管理中心；三是數(shù)據(jù)處理存儲層。完成對能耗數(shù)據(jù)進行匯總、統(tǒng)計、分析、處理和存儲；四是數(shù)據(jù)展示層，對存儲層中的能耗數(shù)據(jù)實時或定期進行發(fā)布和展示。

該平臺具有《高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)管理與技術(shù)導(dǎo)則》要求的能耗實時查詢/監(jiān)測、能耗分析比較、安全報警、用能趨勢分析、各種統(tǒng)計報表、地理管理信息系統(tǒng)等功能，還具有對學(xué)校三級電表的管理、光華樓電力SCADA系統(tǒng)的獨立管理、運行在系統(tǒng)中的各種前置機接入平臺的其他子系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行檢測等功能。

軟件的運行離不開底層設(shè)備提供的信息，節(jié)能監(jiān)管平臺建設(shè)先后完成了智能表具、數(shù)據(jù)采集器等硬件設(shè)備的采購和施工安裝以及其他軟硬件系統(tǒng)的集成工作，共安裝智能電表1 138只、覆蓋建筑420棟，安裝智能水表253只、覆蓋建筑172棟。

節(jié)能監(jiān)管平臺是節(jié)約型校園建設(shè)的必要手段。平臺通過靈活、安全的網(wǎng)絡(luò)傳輸，對能耗信息進行集中、智能化管理，能夠幫助學(xué)校了解各校區(qū)、院系、重點用能單位的能耗狀況，為相關(guān)部門提供切合工作需要的數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)校園能耗的智能化管理，檢測故障的設(shè)備、表具，杜絕浪費提供有效管理，也為今后開展進一步的節(jié)能改造提供依據(jù)。

二、超大型建筑節(jié)能改造，發(fā)揮節(jié)約型校園建設(shè)示范引領(lǐng)作用

節(jié)約型校園建設(shè)不能一蹴而就，是一個持續(xù)建設(shè)的過程。持續(xù)不僅僅是在自然資源方面，還有教師資源、教學(xué)資源等，不僅保證校園的空間實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，同時也保證校園在教學(xué)、文化等方面實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[3]。復(fù)旦大學(xué)持續(xù)投入資金對超大型建筑——光華樓進行節(jié)能改造，是節(jié)約型校園持續(xù)建設(shè)的具體實踐。光華樓集教學(xué)、科研、辦公、會議、接待等功能于一身，由主樓和輔樓組成，是連體雙塔結(jié)構(gòu)，主樓為30層的雙塔，中間連接體為15層，建筑面積為12萬平方米的超大規(guī)模的綜合性建筑，其能源消耗總量也位于全校前列?？照{(diào)、照明及辦公設(shè)備（插座）占整體建筑能耗的78%，網(wǎng)絡(luò)機房及電梯其他用能等占總能耗的22%。復(fù)旦大學(xué)利用上海市建交委建筑節(jié)能專項扶持資金、學(xué)校自籌以及合同能源管理的方式，經(jīng)過對光華樓中央空調(diào)系統(tǒng)、墻體玻璃貼膜、照明燈具節(jié)能改造及分項計量器具改造，建立覆蓋電梯、空調(diào)、照明、動力等分項使用的節(jié)能監(jiān)管體系，以及覆蓋教學(xué)、科研、辦公、會議、接待等分類使用的節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)，經(jīng)第三方評估節(jié)能率22.5%。

對光華樓的改造是技術(shù)節(jié)能與管理節(jié)能并行，帶動行為節(jié)能、培育綠色校園文化，并對節(jié)能減排實施量化、指標化管理。通過對光華樓建立長效化的能耗管理機制以及長期持續(xù)的節(jié)能改造工作，可以起到示范引領(lǐng)作用，深入推進復(fù)旦大學(xué)邯鄲、張江、江灣、楓林等多個校區(qū)節(jié)能減排工作。今后，復(fù)旦大學(xué)光華樓建筑節(jié)能的成功經(jīng)驗，也可以推廣到全國的其他高等院校。

三、保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，為學(xué)校管理決策提供技術(shù)保障

軟件系統(tǒng)的整個使用壽命中，都將伴隨著系統(tǒng)維護工作的展開，軟件維護是一項綜合性很強的工作[4]。系統(tǒng)維護的目的是要保證系統(tǒng)正常而可靠地運行，并能使系統(tǒng)不斷得到改善和提高，以充分發(fā)揮作用。

節(jié)能監(jiān)管平臺是一個復(fù)雜的集成系統(tǒng)，需要將復(fù)旦大學(xué)各校區(qū)學(xué)生公寓電能計費系統(tǒng)、校區(qū)變電站的電力監(jiān)控系統(tǒng)、光華樓電力SCADA系統(tǒng)、以及采用有線、公網(wǎng)gprs無線、無線專網(wǎng)三種方式的水表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，接入到節(jié)能監(jiān)管平臺。同時，節(jié)能監(jiān)管平臺還管理著3臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、6臺前置機、分布在四個校區(qū)的5臺防火墻、38個數(shù)據(jù)采集器，節(jié)能監(jiān)管平臺數(shù)據(jù)庫中管理了包括實測點和計算點在內(nèi)的10萬多個數(shù)據(jù)測點。復(fù)旦大學(xué)節(jié)能監(jiān)管平臺能一直穩(wěn)定運行，由節(jié)能監(jiān)管平臺的維護團隊，每天進行硬件設(shè)備檢測、平臺系統(tǒng)維護、采集數(shù)據(jù)檢測，每周進行數(shù)據(jù)備份、異常數(shù)據(jù)檢測、測點和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)更新等大量復(fù)雜的工作。

在系統(tǒng)的運行過程中，隨著樓寓建筑的增加和改造、電網(wǎng)線路的調(diào)整均導(dǎo)致電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變更、智能表具/采集器由于損壞而發(fā)生更換、智能表具測點位置變更等，經(jīng)常要對節(jié)能監(jiān)管平臺的數(shù)據(jù)、測點信息進行維護和管理，面對龐大的數(shù)據(jù)量與頻繁的變更，靠手工處理，效率低下且容易出錯。因此，學(xué)校投資開發(fā)運行維護工具管理系統(tǒng)，能批量進行數(shù)據(jù)導(dǎo)入、批量數(shù)據(jù)更新，對虛擬點（計算點）進行管理和智能匹配，處理由于測點變更而異常的歷史數(shù)據(jù)。

有了穩(wěn)定的維護團隊以及智能化的運維管理工具，不僅能保證數(shù)據(jù)的正確性，大大提高了系統(tǒng)維護效率，而且平臺的平穩(wěn)運行，為學(xué)校的節(jié)約型校園的建設(shè)、管理、運營，提供強有力的技術(shù)保障。

四、充分利用能耗數(shù)據(jù)，發(fā)揮節(jié)能監(jiān)管平臺的實踐效用

復(fù)旦大學(xué)節(jié)能監(jiān)管平臺運行至今，積累的能耗數(shù)據(jù)約有550G左右，這些數(shù)據(jù)是一筆寶貴的財富，能為廣大師生的教學(xué)、科研提供豐富有效的研究數(shù)據(jù)。為充分發(fā)揮節(jié)能監(jiān)管平臺的實踐效用，在現(xiàn)有的節(jié)能監(jiān)管平臺的基礎(chǔ)上，構(gòu)建用能大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，使用數(shù)據(jù)挖掘算法，提高處理能耗大數(shù)據(jù)的速度，挖掘出應(yīng)對能耗高的有價值信息，根據(jù)直觀展示的可視化分析和數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果，給出用能預(yù)測性判斷，不僅可為學(xué)校能效管理提供理論支撐，還可為提升節(jié)能降耗科研水平提供第一手的原始數(shù)據(jù)，大大提升學(xué)校能效管理水平。此外，可對全校師生的用能行為進行多維交叉分析，探索出科研、教學(xué)和學(xué)生日常生活等不同領(lǐng)域的用能關(guān)鍵行為，評估用能的合理性，找出隱藏在用能現(xiàn)象背后的循環(huán)利用點或可以節(jié)約處，并給出合理化建議，改善師生的用能體驗。

在提升節(jié)能監(jiān)管平臺實踐效用基礎(chǔ)上，要充分尊重科學(xué)事實，根據(jù)學(xué)校條件的變化不斷完善改進系統(tǒng)，進一步研究能耗數(shù)據(jù)深度利用的各種途徑，采取多種可行措施，如節(jié)能技改，完善制度，提高意識，規(guī)范行為等，不斷提高節(jié)約型校園建設(shè)水平，為全國高校節(jié)約型校園建設(shè)樹立典范。

五、結(jié)語

復(fù)旦大學(xué)節(jié)能監(jiān)管平臺可對學(xué)校能耗數(shù)據(jù)進行采集、存儲、分析、處理，以及對系統(tǒng)相關(guān)的信息、設(shè)備、系統(tǒng)功能進行有效監(jiān)管，最大限度地發(fā)揮其實踐效用。學(xué)校以此為抓手，進行科研攻關(guān)，大力推廣節(jié)能器具、設(shè)備的應(yīng)用，采用節(jié)能新技術(shù)，提高能源資源的利用率，走出一條以創(chuàng)新為驅(qū)動的節(jié)約型校園建設(shè)的道路。

在節(jié)約型校園建設(shè)中，復(fù)旦大學(xué)的節(jié)能減排依然任務(wù)艱巨、責(zé)任重大，要貫徹落實節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策，把降低能耗，有效利用資源作為節(jié)約型校園建設(shè)的長期任務(wù)，持之以恒進行平臺設(shè)計改進，保持平臺長期可靠穩(wěn)定運行，健全學(xué)校能源利用制度，建立節(jié)能長效機制。進一步統(tǒng)一思想，牢固樹立創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，立足長遠、齊抓共管，采取更有效的政策措施，切實將節(jié)能減排工作推向深入，為學(xué)校實現(xiàn)綠色發(fā)展理念做出突出貢獻。