任秀峰

摘要：本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)學(xué)校水、電、熱能源的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。通過(guò)此平臺(tái)設(shè)計(jì)和應(yīng)用，不僅可以實(shí)現(xiàn)用能情況的計(jì)量，還可以根據(jù)用能行為實(shí)施控制策略，節(jié)能降耗并與后勤日常運(yùn)行維護(hù)有機(jī)結(jié)合。

關(guān)鍵詞：能源管控平臺(tái);信息化;運(yùn)行維護(hù)

中圖分類號(hào)：TK018 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）02-0137-02

0 引言

高校開(kāi)展節(jié)能信息化管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工作近20年，但目前建立的系統(tǒng)屬于第一代管控系統(tǒng)，主要以用能計(jì)量為主，缺乏對(duì)用能行為的控制，與后勤日常運(yùn)行維護(hù)脫離，不能滿足能源科學(xué)管理的需要。

本文提供一種基于運(yùn)行維護(hù)思想的能源管控平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，包括設(shè)備層、通訊層和管理層，不僅可以實(shí)現(xiàn)用能情況的計(jì)量，還可根據(jù)后勤運(yùn)行維護(hù)需要實(shí)施控制策略，該方案已用于部分高校平臺(tái)建設(shè)，提升了能源精細(xì)化管理能力。

1 平臺(tái)方案設(shè)計(jì)

管控平臺(tái)主要由三部分組成，平臺(tái)架構(gòu)圖如圖1所示。

1.1 設(shè)備層

設(shè)備層按照模塊化思想形成若干子系統(tǒng)進(jìn)行管理。各子系統(tǒng)主要由帶遠(yuǎn)程傳輸控制功能的計(jì)量?jī)x表、傳感器、控制器、執(zhí)行器組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)各能源用量的數(shù)據(jù)采集，末端能源控制設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

1.2 通訊層

通訊層是平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)的核心，主要基于電力載波技術(shù)和光纖環(huán)網(wǎng)，完成485總線協(xié)議、各種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議等轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的上傳（上行數(shù)據(jù)流）和控制指令的下發(fā)（下行數(shù)據(jù)流），上行數(shù)據(jù)流和下行數(shù)據(jù)流的功能可以不依賴于管理層而運(yùn)行。

1.3 管理層

管理層主要是下行數(shù)據(jù)流和上行數(shù)據(jù)流包含數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、封裝和解析，完成數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算、圖形（表）展示等工作。

2 子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 用電管控子系統(tǒng)

用電管控子系統(tǒng)包括三部分：變電站低壓電力監(jiān)測(cè)模塊、樓宇用電計(jì)量控制模塊、室外照明計(jì)量控制模塊。平臺(tái)建設(shè)中相關(guān)設(shè)備主要采用RS485協(xié)議或電力專用總線。

2.2 用水管控子系統(tǒng)

用水管控子系統(tǒng)包括兩部分：二次供水泵房管控模塊、樓宇用水計(jì)量控制模塊。平臺(tái)建設(shè)中相關(guān)設(shè)備主要采用電力載波或無(wú)限傳輸方式。二次供水泵房管控模塊完成采集儲(chǔ)水箱（罐）的液位，并控制電磁閥自動(dòng)補(bǔ)水。采集供水端管道壓力及電磁流量計(jì)的水流量，控制供水泵的變頻啟停，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。泵房?jī)?nèi)安裝溢水檢測(cè)探頭和視頻監(jiān)控設(shè)備，檢測(cè)泵房環(huán)境情況;樓宇用水計(jì)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(tǒng)

用熱管控子系統(tǒng)針對(duì)熱計(jì)量收費(fèi)背景下供熱管理，在樓宇供熱主干管線安裝熱計(jì)量表和電動(dòng)閥門(mén)，室溫最不利房間安裝溫度傳感器，完成樓宇用熱量計(jì)量，控制閥門(mén)開(kāi)度達(dá)到樓宇精細(xì)控溫。同時(shí)根據(jù)高校教學(xué)生活特點(diǎn)，下達(dá)時(shí)間控制策略控制閥門(mén)開(kāi)度對(duì)學(xué)生公寓、教學(xué)樓進(jìn)行分時(shí)段低溫運(yùn)行，經(jīng)綜合測(cè)算每日低溫運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)可達(dá)到10h，進(jìn)一步提高了節(jié)能降耗的能力。

2.4 空調(diào)管控子系統(tǒng)

空調(diào)管控子系統(tǒng)主要完成中央空調(diào)和凈化空調(diào)機(jī)組的管控，主要監(jiān)測(cè)和控制內(nèi)容包括空調(diào)給回水溫度、壓力，新風(fēng)和回風(fēng)溫度、濕度，過(guò)濾網(wǎng)潔凈度，冷卻塔風(fēng)扇工作狀態(tài)等，以空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)為主要著眼點(diǎn)，兼顧科學(xué)運(yùn)行，節(jié)能運(yùn)行。

3 平臺(tái)典型應(yīng)用

以某高校能源管控平臺(tái)項(xiàng)目實(shí)施為例，說(shuō)明平臺(tái)架構(gòu)典型應(yīng)用，功能框架見(jiàn)圖2。

3.1 設(shè)備層和通訊層

3.1.1 用電管控

采集裝置：對(duì)所有教學(xué)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(jīng)RS485協(xié)議和電力載波協(xié)議完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

控制裝置：對(duì)公共教學(xué)樓公共區(qū)域照明配電箱安裝KSKD系列單相用電控制器（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況加裝中間繼電器），按照時(shí)間段進(jìn)行照明自動(dòng)開(kāi)關(guān)，通訊通過(guò)電力載波協(xié)議完成;對(duì)室外路燈按路燈供電線路和站點(diǎn)設(shè)置安裝光照度控制器和單相用電控制器（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況加裝中間繼電器），根據(jù)市政路燈開(kāi)啟條件設(shè)置光照度控制器開(kāi)關(guān)照度（結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，一般設(shè)為200lx）。

3.1.2 用水管控

對(duì)30棟學(xué)生公寓和10棟教學(xué)樓供水入戶管線共113個(gè)點(diǎn)位安裝光電直讀水表、數(shù)字壓力傳感器，采集樓宇用水量（分自來(lái)水、中水）、入戶供水壓力，采集器采用KSKS系列供水采集器，經(jīng)RS485協(xié)議和電力載波協(xié)議完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換;入戶管線均安裝電動(dòng)閥門(mén)，安裝KSKV系列閥門(mén)控制器，根據(jù)水表流量和壓力設(shè)定控制策略解決水管突發(fā)跑冒滴漏情況的判斷和應(yīng)急處理。

3.2 管理層

管理層完成上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)的管理，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施中按照電力載波傳輸要求共安裝KSKA數(shù)據(jù)集中器39臺(tái)，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸情況加裝KSKB數(shù)據(jù)優(yōu)化器，數(shù)據(jù)通訊利用光纖專網(wǎng)。能源管控平臺(tái)控制中心設(shè)置2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器（其中數(shù)據(jù)服務(wù)器1臺(tái)，應(yīng)用服務(wù)器1臺(tái)），服務(wù)器安裝MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)軟件和配置軟件，數(shù)據(jù)采集頻率為1h/次，滿足系統(tǒng)高效運(yùn)行和數(shù)據(jù)歸檔要求。

平臺(tái)軟件采用B/S架構(gòu)，便于PC、手機(jī)、平板電腦等多途徑使用。平臺(tái)完成對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、實(shí)時(shí)計(jì)算，以及數(shù)據(jù)上報(bào)、能耗評(píng)價(jià)等。系統(tǒng)能夠快速查詢校內(nèi)部門(mén)的各類能源數(shù)據(jù)、報(bào)表、歷史曲線及學(xué)校的能耗公示等。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種基于運(yùn)行維護(hù)思想的高校能源管控平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，簡(jiǎn)單介紹了平臺(tái)設(shè)備選型和具體應(yīng)用。平臺(tái)利用光纖與電力載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)定傳輸，基于B/S框架建立平臺(tái)軟件。能源管控平臺(tái)服務(wù)于后勤日常運(yùn)行維護(hù)，對(duì)學(xué)校各類能源和設(shè)備遠(yuǎn)程計(jì)量和遠(yuǎn)程控制，從而達(dá)到節(jié)能降耗并與后勤日常運(yùn)行維護(hù)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步提升學(xué)校節(jié)能潛力和能源管理能力的目的。

參考文獻(xiàn)

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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