金元

（江蘇聯(lián)宏智慧能源股份有限公司，江蘇 南京210046）

在西南交通大學(xué)建立校園能源監(jiān)管系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)校園用能的實(shí)時(shí)在線分項(xiàng)、分類、分戶監(jiān)測(cè)以及自動(dòng)化監(jiān)控和節(jié)能控制、能耗數(shù)據(jù)采集以及存貯、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及分析、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸以及數(shù)據(jù)顯示、打印、發(fā)布等，使學(xué)校能源管理部門(mén)對(duì)各類能源系統(tǒng)進(jìn)行確實(shí)有效的監(jiān)控與管理。

1 建設(shè)目標(biāo)

西南交通大學(xué)校園能源監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的分布能源監(jiān)管系統(tǒng)技術(shù)，總體目標(biāo)為：

1.1 校內(nèi)能耗分項(xiàng)、分類、分戶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，精準(zhǔn)計(jì)量，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，數(shù)據(jù)采集以及存貯，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及分析，數(shù)據(jù)發(fā)布以及遠(yuǎn)傳；為學(xué)校提供參考或者決策依據(jù)；為校內(nèi)能源管理部門(mén)提供有力的決策依據(jù)。

1.2 以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的校內(nèi)能源數(shù)據(jù)為依據(jù)，為學(xué)校的能源賬單核對(duì)、能源質(zhì)量監(jiān)測(cè)、節(jié)能潛力分析、節(jié)能控制、節(jié)能驗(yàn)證、提高全校師生節(jié)能意識(shí)等提供高效手段，實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能提供強(qiáng)力工具，并增強(qiáng)校園建筑能耗的自動(dòng)化管理水平。

2 表計(jì)配置原則

2.1 電表的配置

2.1.1 變電所

在校內(nèi)每個(gè)變電所和低壓配電室內(nèi)，在低壓總進(jìn)線柜的總進(jìn)線回路以及各低壓出線回路上安裝多功能電力監(jiān)控終端或者數(shù)據(jù)采集器，采集回路各項(xiàng)電能數(shù)據(jù)。對(duì)原來(lái)沒(méi)有安裝電表的出線回路配置多功能電力監(jiān)控終端，對(duì)已安裝電表的回路配置數(shù)據(jù)采集器，采集的數(shù)據(jù)通過(guò)后臺(tái)軟件計(jì)算，并實(shí)現(xiàn)與原有的施耐德計(jì)量表計(jì)PM500 或PM800 模塊對(duì)接。得到學(xué)校的實(shí)時(shí)總用電量、大型建筑的分項(xiàng)用電以及各單體建筑用電數(shù)據(jù)等。

2.1.2 重點(diǎn)建筑

對(duì)九里校區(qū)：0 號(hào)教學(xué)樓，對(duì)犀浦校區(qū)：1 號(hào)教學(xué)樓、7 號(hào)教學(xué)樓、圖書(shū)館等重點(diǎn)建筑進(jìn)行電能耗數(shù)據(jù)詳細(xì)監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)樓層或分戶的照明電、動(dòng)力電分項(xiàng)計(jì)量監(jiān)管。對(duì)教室照明、電開(kāi)水器等電能消耗進(jìn)行智能遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能等；可通過(guò)遠(yuǎn)程操作管理，定量、定時(shí)控制用電，改變因?yàn)榉钦Ｓ秒姸粘傻睦速M(fèi)現(xiàn)象，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

2.2 水表的配置

學(xué)校犀浦校區(qū)有2 路市政總進(jìn)水，九里校區(qū)有4 路市政總進(jìn)水，在總進(jìn)水的后端進(jìn)行改造，加裝智能水表實(shí)現(xiàn)校園用水總計(jì)量。另外，把校園現(xiàn)有的機(jī)械水表改造為帶遠(yuǎn)傳接口的智能水表以獲得整個(gè)校園總的用水?dāng)?shù)據(jù)和各不同建筑單獨(dú)的用水?dāng)?shù)據(jù)。在一二級(jí)水量監(jiān)測(cè)中，運(yùn)用水平衡監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)水網(wǎng)用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行平衡計(jì)算以及定期增量分析，當(dāng)某個(gè)表計(jì)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)立即報(bào)警。傳感器選用山東濰坊市濰微科技有限公司的WZDS 系列產(chǎn)品，每塊水表需在表體上安裝1 個(gè)傳感器并配置1 臺(tái)水表數(shù)據(jù)采集器，通過(guò)水表的智能接口模塊讀取數(shù)據(jù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制器將智能水表接入到現(xiàn)場(chǎng)子網(wǎng)。

考慮到水表若采用GPRS無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)需要付流量費(fèi)，同時(shí)仍然需要敷設(shè)電源線，故本系統(tǒng)水表數(shù)據(jù)采集采用有線傳輸數(shù)據(jù)。采用水表數(shù)據(jù)采集器的通訊接口采用雙絞線連接，就近連到已建成的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制器，如果距離較遠(yuǎn)、布線不便或者子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)不夠，則需要按區(qū)域另建新的子網(wǎng)。

典型水表配置結(jié)構(gòu)圖如圖1。

2.3 燃?xì)獗砼渲?/h3>

學(xué)校34 個(gè)用氣點(diǎn)為食堂和各商鋪，所有用氣點(diǎn)均由市政用氣直接供給，由于市政用氣已有監(jiān)測(cè)平臺(tái)，故根據(jù)學(xué)校要求為燃?xì)饨尤氡O(jiān)管平臺(tái)預(yù)留軟件接口，用于對(duì)接市政用氣數(shù)據(jù)，從市政平臺(tái)直接讀取燃?xì)鈹?shù)據(jù)。

3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)

3.1 概況

本監(jiān)管系統(tǒng)采用Lonworks 雙絞線現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)，具備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活、傳輸媒介多樣、抗擾能力強(qiáng)、傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)Lonworks 網(wǎng)絡(luò)與Internet 無(wú)縫連接，也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控以及操作?，F(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)絡(luò)控制器、現(xiàn)場(chǎng)智能表計(jì)、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備組成?，F(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)控制器采用美國(guó)埃施朗公司的i.LON SmartServer。現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)中的智能網(wǎng)關(guān)采用NLA-GW100，該網(wǎng)關(guān)由江蘇聯(lián)宏智慧能源股份有限公司自主研發(fā), 是集接口轉(zhuǎn)換和定時(shí)時(shí)鐘于一體的智慧型網(wǎng)關(guān)，可方便的將帶RS232、RS485以及RS422 接口的設(shè)備接入到LonWorks 網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著各類能耗計(jì)量和監(jiān)控裝置的連接、能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、上傳以及節(jié)能控制命令下發(fā)至每個(gè)能耗監(jiān)控裝置的作用，是整個(gè)能源管理平臺(tái)可靠性以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定快速傳輸?shù)年P(guān)鍵所在。

3.2 子網(wǎng)配置

電能耗監(jiān)管系統(tǒng)是由九里校區(qū)和犀浦校區(qū)2 個(gè)校區(qū)的電力監(jiān)測(cè)子網(wǎng)構(gòu)成。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)子網(wǎng)共有15 個(gè)子網(wǎng)。即需要安裝網(wǎng)絡(luò)控制器共15 臺(tái)。兩校區(qū)需要安裝節(jié)點(diǎn)計(jì)量裝置——多功能電力監(jiān)控終端共452 個(gè)。電力監(jiān)測(cè)子網(wǎng)控制器位置確定在每個(gè)校區(qū)的配電室。 兩校區(qū)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)合計(jì)148 個(gè)，采用具有RS485 通訊功能的武漢盛帆DTS395 型電表，由于整個(gè)系統(tǒng)采用Lonworks 技術(shù)，需要將盛帆電表的RS485 信號(hào)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)onworks 信號(hào)，需采用聯(lián)宏公司生產(chǎn)的網(wǎng)關(guān)NLA-GW100，每個(gè)網(wǎng)關(guān)可以轉(zhuǎn)換25 個(gè)盛帆電表信號(hào)，故需配置6 個(gè)網(wǎng)關(guān)。水能耗監(jiān)管系統(tǒng)是由九里校區(qū)和犀浦校區(qū)2 個(gè)校區(qū)的水監(jiān)測(cè)子網(wǎng)構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)子網(wǎng)共有27 個(gè)子網(wǎng)。即需要安裝網(wǎng)絡(luò)控制器共27 臺(tái)。兩校區(qū)需要安裝遠(yuǎn)傳接口裝置——濰微水表傳感器共295 個(gè)。水表子網(wǎng)控制器位置確定在每個(gè)子網(wǎng)的中心建筑物內(nèi)。

4 對(duì)接購(gòu)電系統(tǒng)

學(xué)校目前采用愛(ài)立德、新中新、海融三套購(gòu)電系統(tǒng)，為充分利用原有建設(shè)成果，對(duì)犀浦校區(qū)前期投入的學(xué)生宿舍6840 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，九里校區(qū)前期投入的學(xué)生宿舍5002 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行整合利用集成。學(xué)校提供相應(yīng)接口，通過(guò)系統(tǒng)軟件與學(xué)生宿舍智能購(gòu)電系統(tǒng)進(jìn)行端口連接，采集宿舍電能數(shù)據(jù)。

5 主干通信網(wǎng)絡(luò)

學(xué)校本身的校園網(wǎng)已經(jīng)覆蓋到了校園內(nèi)的每一棟大樓，因此只需借用現(xiàn)有的校園網(wǎng)就可以達(dá)到能源數(shù)據(jù)的傳輸目的。然而實(shí)際上校園網(wǎng)絡(luò)本身架構(gòu)比較龐大和復(fù)雜，且歷來(lái)病毒、木馬等問(wèn)題較為嚴(yán)重，這些都不利于能源系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。同時(shí)考慮到校園內(nèi)部組建的光纖通信網(wǎng)絡(luò)其光纖有大量富余，給施工帶來(lái)了極大的便利且不增加太多額外的成本，因此，本系統(tǒng)將會(huì)在校園內(nèi)部組建能源系統(tǒng)專用的光纖網(wǎng)。每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)子網(wǎng)配置一個(gè)光電轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)用于該子網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)集成、傳輸。

6 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

6.1 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

采用先進(jìn)的Lonworks 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有優(yōu)良的實(shí)時(shí)性、靈活性、可靠性、擴(kuò)展性、施工方便。

6.2 計(jì)量信息接口技術(shù)

將水表、電表、油表、氣表、熱能表等各種能源計(jì)量裝置方便的接到現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)，在一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)水、電、油、氣、熱能等各類能耗的采集。

6.3 遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

采用先進(jìn)的遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的連續(xù)性與完整性，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠。

6.4 系統(tǒng)平臺(tái)與應(yīng)用軟件技術(shù)

采用分布式系統(tǒng)架構(gòu)，增強(qiáng)了系統(tǒng)平臺(tái)的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性以及執(zhí)行效率，實(shí)現(xiàn)高性能的系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)以及功能完善的應(yīng)用軟件技術(shù)。

6.5 系統(tǒng)可靠性與環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)

系統(tǒng)抗強(qiáng)電磁干擾、抗振動(dòng)、抗雷擊、抗潮濕、抗高溫、系統(tǒng)防誤操作、高M(jìn)TBF、低MTTR 等，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

6.6 計(jì)量裝置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求配置相應(yīng)表計(jì)，對(duì)重要和有節(jié)能潛力的回路配置多功能電力監(jiān)控終端，該終端具有測(cè)量電度、電流、電壓、功率因數(shù)、功率等電能參數(shù)，有遙信、遙控、遙測(cè)以及定時(shí)控制等功能。

7 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

能源管理系統(tǒng)采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的、安全可靠的、有自主產(chǎn)權(quán)的“快速分布式實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)”技術(shù)和關(guān)鍵產(chǎn)品搭建，平臺(tái)系統(tǒng)由能耗管控中心、通訊網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子網(wǎng)、智慧網(wǎng)關(guān)（用于采集第三方智能設(shè)備數(shù)據(jù)）、各種智能計(jì)量設(shè)備等組成。

整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2。

8 系統(tǒng)軟件

圖1

圖2

能源監(jiān)管系統(tǒng)有兩套軟件，一套是基于BS 架構(gòu)的客戶端軟件，一套是基于CS架構(gòu)的監(jiān)控版軟件。兩套軟件都具有數(shù)據(jù)查看、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及權(quán)限分級(jí)等功能，其中監(jiān)控版軟件還具備管控功能。根據(jù)大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，西南交通大學(xué)能源監(jiān)管系統(tǒng)采用BS架構(gòu)的客戶端軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢的需求，用CS架構(gòu)的監(jiān)控版軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的能源實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在西南交通大學(xué)節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)中配置智能儀表，可以方便與實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高變配電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。由于智能儀表均配置有網(wǎng)絡(luò)通信接口，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳與命令下發(fā)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，方便設(shè)備的維護(hù)和操作，減少了人員并提高了工作效率。特別是在目前能源供應(yīng)緊張的情況下，通過(guò)智能儀表對(duì)校園智能建筑內(nèi)所有水電氣能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)各類能耗設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀態(tài)，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，在校園能耗各方面都有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，功能完善，使學(xué)校的能源監(jiān)管系統(tǒng)達(dá)到國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先水平，對(duì)推動(dòng)四川乃至全國(guó)高等院校節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)具有非常重要的示范意義。