單聯(lián)進(jìn)

（濟(jì)南大學(xué)后勤管理與基建處，山東 濟(jì)南 250022）

1 建設(shè)能源監(jiān)管平臺(tái)的意義

智慧校園建設(shè)是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展進(jìn)入全新信息時(shí)代、數(shù)字時(shí)代的必然趨勢(shì)，高水平大學(xué)建設(shè)是智慧型校園、數(shù)字化校園的有機(jī)結(jié)合。學(xué)校依據(jù)實(shí)際情況，采用“統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施”的原則，建設(shè)適合大學(xué)特色的節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)，既要跟隨時(shí)代進(jìn)步，也要貼合自身實(shí)際。能源監(jiān)管平臺(tái)將有助于后勤保障工作及時(shí)順利的進(jìn)行，同時(shí)也將提升各部門溝通協(xié)作的便捷性，通過對(duì)學(xué)校不同建筑類型的水、電、暖等各用能監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并為各用能單位提供準(zhǔn)確的用能計(jì)量，初步實(shí)現(xiàn)二級(jí)計(jì)量?！澳茉幢O(jiān)管平臺(tái)建設(shè)的總體架構(gòu)是在校園網(wǎng)／無線網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過終端數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)所需計(jì)量的重點(diǎn)能耗部位及公共區(qū)域設(shè)施的用水、用電、用暖等能耗的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控管理，通過能源監(jiān)管平臺(tái)能夠直觀地監(jiān)視各水表、電表、熱表的數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)[1]”。能夠及時(shí)查看各個(gè)用能區(qū)域的歷史、實(shí)時(shí)能耗分項(xiàng)數(shù)據(jù)和匯總數(shù)據(jù)，為學(xué)校節(jié)約能源工作提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和詳備的計(jì)量分析依據(jù)。同時(shí)依據(jù)設(shè)置的用能限制條件對(duì)其進(jìn)行節(jié)能控制，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出或打印輸出，具備數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)表與能源消耗的日志功能。

2 能源監(jiān)管平臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)

能源監(jiān)管平臺(tái)由多系統(tǒng)集成架構(gòu)組成，包括用水監(jiān)測管理子系統(tǒng)、用電監(jiān)測管理子系統(tǒng)、中央空調(diào)能耗控制子系統(tǒng)、信息管理子系統(tǒng)以及供暖監(jiān)測管理等子系統(tǒng)?！捌脚_(tái)具備身份驗(yàn)證、數(shù)據(jù)采集、能源消耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、圖表顯示、指標(biāo)對(duì)比、能耗分析、報(bào)表管理、節(jié)能控制、數(shù)據(jù)上傳等諸多功能。達(dá)到了《高等學(xué)校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》的技術(shù)要求[2]”。

能源監(jiān)管平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)以住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、教育部等有關(guān)部門發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范為基礎(chǔ)（但不限于此）：

《高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)及管理技術(shù)導(dǎo)則（試行）》；《高等學(xué)校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)運(yùn)行管理技術(shù)導(dǎo)則》（建科[2009]163 號(hào)）；《高等學(xué)校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》（建科[2009]163 號(hào)）；《高等學(xué)校節(jié)約型校園指標(biāo)體系及考核評(píng)價(jià)辦法》（建科[2009]163 號(hào)）；《高等學(xué)校校園設(shè)施節(jié)能運(yùn)行管理辦法》（建科[2009]163 號(hào)）；《高等學(xué)校校園建筑能耗統(tǒng)計(jì)審計(jì)公示辦法》（建科[2009]163 號(hào)）；《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)軟件開發(fā)指導(dǎo)說明書》[3]。

3 能源監(jiān)管平臺(tái)的主要功能與參數(shù)

（1）“平臺(tái)支持多種類型的用能計(jì)量設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸采集設(shè)備，主要包括：電力監(jiān)測設(shè)備、電能表、流量計(jì)、冷熱量計(jì)、水表、燃?xì)獗淼?；并具有開發(fā)性的擴(kuò)展接口協(xié)議，可自由開發(fā)不同接口的程序；單個(gè)采集器的采集點(diǎn)數(shù)量不少于256 臺(tái)/套計(jì)量設(shè)備[4]”，最大可擴(kuò)展至320 個(gè)采集點(diǎn)。（2）平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)板載Intel. Atom.D525（1.8GHz/1MB）CPU；2.0GB DDR3；標(biāo)準(zhǔn)板載30G 內(nèi)存容量。（3）2 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)10/100/1000Mbps 的網(wǎng)絡(luò)接口，2kV 的電磁隔離安全防護(hù)，支持網(wǎng)絡(luò)喚醒（WOL）、網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)引導(dǎo)啟動(dòng)（PXE）的功能；支持靜態(tài)與動(dòng)態(tài)IP 地址獲??；支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括ARP、DNS、DHCP、HTTP、IP、ICMP、UDP、TCP、L/T645 -1997、CJ/T 188-2004、GB/T 19582-2008；支持網(wǎng)絡(luò)連接的自動(dòng)恢復(fù)功能，建立穩(wěn)固的TCP 連接；同時(shí)支持兩個(gè)及以上服務(wù)器的連接和通信；支持發(fā)現(xiàn)斷點(diǎn)自動(dòng)續(xù)傳功能，由于網(wǎng)絡(luò)傳輸故障等原因未能及時(shí)采集到的能耗數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸恢復(fù)正常之后，數(shù)據(jù)采集器會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的斷點(diǎn)續(xù)傳[5]。（4）數(shù)據(jù)采集器需支持同時(shí)向多個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器同步發(fā)送數(shù)據(jù)。（5）平臺(tái)數(shù)據(jù)采集器需具備本地配置與遠(yuǎn)程管理功能，支持軟件系統(tǒng)的升級(jí)擴(kuò)容功能。（6）平臺(tái)數(shù)據(jù)采集器具備支持或接受上位機(jī)的查詢、調(diào)整校時(shí)命令。（7）在個(gè)體計(jì)量裝置出現(xiàn)故障或更換維護(hù)時(shí)，不影響其他部位的數(shù)據(jù)采集器正常工作。（8）數(shù)據(jù)采集器在無人值守情況下，長時(shí)間無應(yīng)答時(shí)應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)至正常工作狀態(tài)。（9）支持同時(shí)使用4 個(gè)USB 2.0 的高速接口。（10）內(nèi)置一個(gè)高精度時(shí)鐘，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Mini PCI-E X1的擴(kuò)展槽[6]。（11）支持六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串口：其中有2 個(gè)支持RS-232 模式的、三個(gè)支持RS-485 模式的、一個(gè)Mbus 模式的[6]。（12）設(shè)置兩個(gè)SATA 接口，一個(gè)LPT、一個(gè)SIM 卡接口、一個(gè)鼠標(biāo)/鍵盤USB 2.0 接口或接針，防火墻看門狗以及定時(shí)器等基本功能[6]。（13）平臺(tái)需支持執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)的命令采集和定時(shí)自動(dòng)采集兩種采集數(shù)據(jù)模式，定時(shí)自動(dòng)采集與傳輸?shù)闹芷诳稍?min 到24h 的范圍內(nèi)靈活設(shè)置；具備三年以上的數(shù)據(jù)備份儲(chǔ)存容量。（14）平臺(tái)所有設(shè)備的工作溫度范圍：-25℃～85℃；相對(duì)濕度范圍：5%～95%非凝結(jié)狀體；儲(chǔ)存溫度范圍：-40℃～85℃無凝露。（15）低耗功率6W，待機(jī)功率≤0.1W。（16）支持有線網(wǎng)絡(luò)和GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)。

4 能源監(jiān)管平臺(tái)的設(shè)計(jì)原則

4.1 保持先進(jìn)性

能源監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)“是基于B/S 和C/S 的復(fù)合式結(jié)構(gòu)，監(jiān)管人員可以隨時(shí)通過Internet 瀏覽器在PC 機(jī)或手機(jī)遠(yuǎn)程登錄能源監(jiān)管平臺(tái)服務(wù)器。監(jiān)管人員根據(jù)各自的權(quán)限不同，可瀏覽不同區(qū)域的能源使用情況。工程師可以通過Internet 瀏覽器遠(yuǎn)程登錄服務(wù)器的后臺(tái)管理[7]”。根據(jù)用戶要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)管平臺(tái)的在線技術(shù)維護(hù)。

4.2 具備開放性

要求軟件系統(tǒng)必須預(yù)置開放功能，后期在接口及功能上只需要通過簡單的設(shè)置修改，通過內(nèi)置軟件的接口與新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，即能許可不同的產(chǎn)品融合構(gòu)成一個(gè)新的完整的能源監(jiān)管平臺(tái)。

4.3 保證安全性

能源監(jiān)管平臺(tái)所采用的數(shù)據(jù)庫管理儲(chǔ)存系統(tǒng)，“必須保證其原始數(shù)據(jù)的不可修改性，對(duì)用能進(jìn)行計(jì)量、統(tǒng)計(jì)和結(jié)算的模型等需在相應(yīng)的派生數(shù)據(jù)庫中運(yùn)行，且派生庫數(shù)據(jù)必須在授權(quán)許可后才能進(jìn)行修改，系統(tǒng)建立了完善可靠的安全防控措施，針對(duì)不同等級(jí)的用戶，分別設(shè)立與之相適應(yīng)的訪問瀏覽權(quán)限，以確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)與計(jì)費(fèi)的真實(shí)性、嚴(yán)肅性、準(zhǔn)確性和合法性。系統(tǒng)同時(shí)具有支持?jǐn)?shù)據(jù)的人工或自動(dòng)備份和恢復(fù)功能，以保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性[8]”。

4.4 系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性

能源監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中的總線承載能力、主板擴(kuò)展槽、軟件資源配置、模塊IO 節(jié)點(diǎn)等配置均預(yù)留一定的擴(kuò)展余量，以便今后根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活擴(kuò)展控制節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)采取網(wǎng)絡(luò)化的管理結(jié)構(gòu)模式，充分考慮到用戶的功能擴(kuò)展與業(yè)務(wù)變化需求，以方便、快捷、經(jīng)濟(jì)的方法實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容、變更等業(yè)務(wù)。

4.5 數(shù)據(jù)的完整性

由于用能數(shù)據(jù)具有連續(xù)性、傳遞性和累加性等特點(diǎn)，就必須要求能源監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)在任何情況下都不能丟失原始數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)的保存尤為重要。為確保數(shù)據(jù)的完整性，在數(shù)據(jù)采集、傳輸以及處理等環(huán)節(jié)均采用了多種安全、穩(wěn)妥的技術(shù)手段[8]。

4.6 身份認(rèn)證統(tǒng)一性

每個(gè)子系統(tǒng)采用統(tǒng)一身份驗(yàn)證，通過授權(quán)以網(wǎng)頁形式登陸，在任何地點(diǎn)均可以查詢、管理和操控系統(tǒng)。

5 利用監(jiān)管平臺(tái)查找跑冒滴漏

在能源監(jiān)管平臺(tái)初步實(shí)現(xiàn)二級(jí)計(jì)量的基礎(chǔ)上，查看分析各用能單位或公共建筑單位的用能數(shù)據(jù)，可以選擇統(tǒng)計(jì)類型，通過按日統(tǒng)計(jì)，查看近期或當(dāng)日的能源消耗狀況，能夠直觀地發(fā)現(xiàn)近期或當(dāng)前存在的問題，以便及時(shí)查跑堵漏，減少損失，降低不必要的消耗，示例如下：

（1）正常的用水消耗在夜間23 時(shí)至次日凌晨6 時(shí)的時(shí)段內(nèi)都應(yīng)該是低的，甚至是零消耗，如該樓的用水情況統(tǒng)計(jì)說明管道、閥門、水嘴都是好的，用就消耗，夜深人靜時(shí)不用就零消耗（見圖1）。（2）不正常的用水消耗，如該樓的用水情況統(tǒng)計(jì)說明該樓每小時(shí)最少消耗4m3水，最大消耗量是6m3，則是管道、閥門、水嘴的某個(gè)環(huán)節(jié)有問題，存在跑冒滴漏的隱患，消耗還不低，夜深人靜時(shí)也同樣在消耗（見圖2）。（3）正常的用電消耗，用能單位或用能建筑的用能性質(zhì)在合理的時(shí)段內(nèi)都應(yīng)該是低耗的或者是零消耗的，如2 號(hào)學(xué)生公寓的用電情況統(tǒng)計(jì)說明線路無損耗、該樓內(nèi)無大功率電器、無長明燈現(xiàn)象，用就消耗，夜深人靜時(shí)不用就零消耗（見圖3）；第八教學(xué)樓的用電情況統(tǒng)計(jì)說明該樓內(nèi)有低耗電器設(shè)備常開，每小時(shí)最低耗電3kWh，不排除有非正常用電消耗，但也算是合理的能耗范圍（見圖4）。（4）不正常的用電消耗，如第十教學(xué)樓，在這樣一座既無實(shí)驗(yàn)室又無辦公區(qū)的單純的教學(xué)樓里，在沒有學(xué)生上課的情況下，夜間0 時(shí)每小時(shí)耗電至少66kWh，上午10 時(shí)最高87kWh，用電時(shí)差不大，耗電量基數(shù)不低，說明有大功率電器設(shè)備不分晝夜一直在運(yùn)行（見圖5）。

圖1 正常的用水狀況圖（夜間無消耗）

圖2 非正常用水狀況圖（夜間仍然有消耗）

圖3 正常的用電消耗狀況圖（夜間無消耗）

圖4 低消耗用電狀況圖

圖5 非正常用電狀況圖（夜間持續(xù)高消耗）

6 結(jié)束語

通過能源監(jiān)管平臺(tái)的分級(jí)計(jì)量與數(shù)據(jù)分析，能夠及時(shí)檢查水、電、暖管網(wǎng)線路情況，處理原有線路與新建線路存在的交叉疊加問題。解決一線多樓和一樓多線、線路管網(wǎng)下粗上細(xì)等管線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不合理現(xiàn)象，減少分支多線損大的問題，在基建施工與維修改造的過程中，樹立合理的管線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)量的基本條件和實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的基本保證，以保證能源監(jiān)管平臺(tái)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，既便于計(jì)量管理，又利于根除安全隱患。為科學(xué)管理，建設(shè)智慧校園提供可靠的依據(jù)，從而不斷強(qiáng)化能源保障供應(yīng)能力。