摘要：依據(jù)本項(xiàng)目依托某學(xué)院的電能計(jì)量管理系統(tǒng)、給水計(jì)量監(jiān)管系統(tǒng)以及供熱計(jì)量管理系統(tǒng)等基礎(chǔ)平臺(tái)，制訂了高等學(xué)校建筑能耗綜合管理系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用的總體框架和方案，該系統(tǒng)可以對(duì)校園建筑的各種用能情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)能耗、進(jìn)行能效分析，并可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估和故障診斷等應(yīng)用研究，達(dá)到數(shù)據(jù)可視化、分析圖表化、能耗指標(biāo)化、管理數(shù)字化、消費(fèi)合理化，為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效有序校園節(jié)能管理，建設(shè)節(jié)約型校園提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞:建筑能耗管理；電能計(jì)量；給水計(jì)量；供熱計(jì)量；節(jié)約型校園

0引言

我國(guó)高度重視節(jié)能減排工作，在十六屆五中全會(huì)上確定了加快建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的重大決定，標(biāo)志著我國(guó)全面開始實(shí)施節(jié)能減排工作。在創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)的背景下，為有序而全面地推進(jìn)校園節(jié)能減排的工作，教育部于2007年發(fā)出《教育部關(guān)于開展節(jié)能減排學(xué)校行動(dòng)的通知》，標(biāo)志著高校校園建筑節(jié)能減排工作全面開始實(shí)施。近些年節(jié)能減排成為全國(guó)校園建設(shè)的一大主題。高校能耗計(jì)量及其管理的研究，是降低高校能耗、建設(shè)節(jié)約型校園的關(guān)鍵基礎(chǔ)。高等學(xué)校建筑規(guī)模大、人員密集，屬于大型公共建筑，能源消耗大，節(jié)約型校園建設(shè)意義重大。建設(shè)節(jié)約型校園建筑節(jié)能監(jiān)管體系能夠?qū)ㄖ芎膶?shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)、能效公示、用能結(jié)算，加強(qiáng)用能管理，實(shí)施節(jié)能改造，落實(shí)新建建筑物節(jié)能規(guī)劃與建設(shè)，推進(jìn)大學(xué)節(jié)約型校園建設(shè)各項(xiàng)工作，為全面推進(jìn)我國(guó)高等學(xué)校節(jié)約型校園建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)，為促進(jìn)建筑節(jié)能、創(chuàng)建節(jié)約型和諧社會(huì)、落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀提供有力的支持。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)則，建成后的學(xué)校建筑節(jié)能監(jiān)管體系以綜合能耗(水、電、熱等)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全校建筑物用能數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、分析與統(tǒng)計(jì)，根據(jù)校園建筑用能特點(diǎn)，為高校用能分類、分層次能耗定額制定提供數(shù)據(jù)支撐；總結(jié)高等學(xué)校的普遍用能規(guī)律，為高校建設(shè)、管理、改造提供管理經(jīng)驗(yàn)；通過數(shù)據(jù)整理和分析，為新時(shí)期國(guó)家開展建筑節(jié)能研究、規(guī)劃設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)資料。

1建筑能耗管理系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)及應(yīng)用框架

某學(xué)院是某市屬一所全日制普通本科高等院校，學(xué)校占地面積64.9×10m，建筑面積44.7x10m，擁有教學(xué)樓、辦公樓、體育館、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、圖書館、教學(xué)實(shí)驗(yàn)先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳感和采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，開發(fā)了建筑能耗監(jiān)管綜合平臺(tái)，高校建筑能耗管理系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)包括設(shè)備層、數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)平臺(tái)層、開放接口層、應(yīng)用系統(tǒng)層和交互層。采用此能耗管理系統(tǒng)可對(duì)某學(xué)院的幾十棟校園建筑進(jìn)行遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)的能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和采集，從而進(jìn)行能耗監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)、分析、診斷，為全面實(shí)施校園能耗管理的可視化監(jiān)測(cè)、數(shù)字化管理、定額管理、量化評(píng)價(jià)等提供了強(qiáng)有力的支撐平臺(tái)。建筑能耗管理系統(tǒng)平臺(tái)從2014年開始建設(shè)，現(xiàn)水、電、供熱等初期工程已經(jīng)建設(shè)完畢并開始正式運(yùn)行，運(yùn)行效果良好。

2高校建筑能源管理系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用的總體框架和實(shí)現(xiàn)功能

某學(xué)院建筑能源監(jiān)管綜合服務(wù)平臺(tái)近、遠(yuǎn)期規(guī)劃主要包含如下若干子系統(tǒng),該平合應(yīng)用的總體框架和實(shí)現(xiàn)功能如圖2所示

1. 建筑電能計(jì)量管理系統(tǒng)

建筑電能監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用電管理、費(fèi)用結(jié)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、指標(biāo)執(zhí)行情況監(jiān)督等多項(xiàng)功能。主要用于為各樓宇及用電部門進(jìn)行電能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和歷史數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，為實(shí)現(xiàn)各部門用電的量化管理提供了基礎(chǔ)條件。

建筑給水計(jì)量監(jiān)管系統(tǒng)

給水計(jì)量監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集用水管網(wǎng)各部位的積算水量,供控制中心及有關(guān)部門分析制定指標(biāo)決策使用還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏水點(diǎn)，為故障檢修爭(zhēng)取時(shí)間并*大限度的減少浪費(fèi)提高水資源使用效率和用水管理水平，從而實(shí)現(xiàn)給水管理的信息化、現(xiàn)代化。

1. 建筑供熱計(jì)量管理系統(tǒng)

基于溫度面積法的供熱計(jì)量管理系統(tǒng)，具有計(jì)量、系統(tǒng)管理兩大功能,系統(tǒng)由計(jì)*系統(tǒng)和遠(yuǎn)程終端管理系統(tǒng)組成可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)每棟樓供熱的即時(shí)數(shù)據(jù),如采暖房間溫度、供水、回水溫度等數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)分析，為供熱管理部門的科學(xué)供熱管理提供依據(jù)。

1. 網(wǎng)預(yù)付費(fèi)管系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)預(yù)付費(fèi)管理系統(tǒng)采用基于校園網(wǎng)的實(shí)時(shí)通信與數(shù)據(jù)采集技術(shù)，結(jié)合內(nèi)嵌加密通信協(xié)議的智能預(yù)付費(fèi)水、電表該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)操作實(shí)時(shí)計(jì)量監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)售退、實(shí)時(shí)通斷，有效地解決了收費(fèi)難的問題，并對(duì)用戶節(jié)約用水用電起到促進(jìn)作用。

1. 能效綜合分析系統(tǒng)

經(jīng)過大量基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)的積累后，通過能效綜合分析系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)提取與模型化處理可進(jìn)一步結(jié)合氣候變化等因素，實(shí)現(xiàn)能源指標(biāo)的合理度評(píng)價(jià)、能耗走勢(shì)的科學(xué)預(yù)測(cè)。該系統(tǒng)的應(yīng)用將為節(jié)能管理中長(zhǎng)期部署提供專家化的決策支持,為減少碳排放，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展提供全面的信息支撐。

1. 能源計(jì)管理系統(tǒng)

主要用于為校內(nèi)各樓宇及用能部門分配月度季度、年度用能計(jì)劃指標(biāo)，并以分配的指標(biāo)作為能耗使用情況超標(biāo)預(yù)警、用能考核及獎(jiǎng)懲的依據(jù)其中能耗數(shù)據(jù)模擬預(yù)測(cè)可實(shí)現(xiàn)功能:根據(jù)往期能源計(jì)劃指標(biāo)完成情況及增長(zhǎng)數(shù)據(jù),模擬生成當(dāng)期及未來能耗指標(biāo)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，為管理層提供決策支持。

1. 能耗公系統(tǒng)

能耗公示分為社會(huì)公示和校園內(nèi)部公示兩部分。提供單位的用能情況診斷信息;針對(duì)建筑、設(shè)備、部門等的用能情況評(píng)估。針對(duì)單體建筑單位面積能耗量、分類能耗量、人均能耗量等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)管，動(dòng)態(tài)展示能耗排名、能耗成本排名等;提供能耗成本、年度節(jié)能率等報(bào)告，公示單位內(nèi)部能耗情況及排名,以及本年度和上年度的能耗對(duì)比信息。

3用水、用電能耗監(jiān)測(cè)與分析

3.1用水用電能監(jiān)測(cè)

針對(duì)某學(xué)院的建筑實(shí)際情況，對(duì)具備設(shè)備安裝條件的17幢建筑樓宇進(jìn)行水、電能耗監(jiān)測(cè)，并完成每棟樓宇的用水量、用電*總計(jì)量,對(duì)具備分類分項(xiàng)條件的樓宇進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量。水、電能耗監(jiān)測(cè)的建筑類型包括:教學(xué)樓、食堂、學(xué)生公寓、行政樓、圖書館、后勤樓、鍋爐房、變電所等。該系統(tǒng)于2014年12月開始試運(yùn)行。

3.2用水、用電能耗對(duì)比分析

能耗管理系統(tǒng)可以對(duì)各建筑分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行同比、環(huán)比對(duì)比分析[圖56分別為行政樓從2014年12月~2016年4月的月用電用水量對(duì)比圖對(duì)比分析圖中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)2016年3月和2015年3月相比用水和用電分別減少39.3%和19.4%兩的4月份節(jié)能率與3月份類似。經(jīng)過調(diào)研，行政樓節(jié)電主要是因?yàn)椴捎昧诵滦偷腖ED節(jié)能燈具學(xué)校正在對(duì)各棟樓的燈具陸續(xù)進(jìn)行更換。學(xué)校后勤維修部門對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的一些可能漏水點(diǎn)進(jìn)行排查,發(fā)現(xiàn)并修復(fù)了一些漏水點(diǎn)，與往年相比,系統(tǒng)同期的用水量也有所降低圖56中2015年2月和2016年1月的月用電量和月用水量都為0是因?yàn)榉藕倨陂g沒有管理人員值班，關(guān)閉了水電能耗管理系統(tǒng)，已向相關(guān)工作人員反映此問題，以后會(huì)有所改進(jìn)。

4供熱能耗監(jiān)測(cè)與分析

4.1供熱計(jì)量管理系統(tǒng)組成及在線監(jiān)測(cè)

供熱計(jì)量管理系統(tǒng)應(yīng)用在某學(xué)院的17幢教師住宅中，供熱計(jì)量的總建筑面積為197241該系統(tǒng)從2015年10月中開始調(diào)試行供熱計(jì)量管理系統(tǒng)平臺(tái)可實(shí)時(shí)監(jiān)控,系統(tǒng)可眉夜監(jiān)控記錄各用戶的情況并實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中，系統(tǒng)管理員通過計(jì)算機(jī)界面顯示數(shù)據(jù)，可以直觀地觀察所有用戶熱能使用量、繳費(fèi)信息、室內(nèi)溫度等系統(tǒng)運(yùn)行中的相關(guān)數(shù)據(jù)，一且發(fā)生異常情況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提供警告信息，實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)測(cè)和管理[8]供熱計(jì)量管理系統(tǒng)由測(cè)溫、計(jì)量系統(tǒng)和遠(yuǎn)程終端管理系統(tǒng)兩部分組成。測(cè)溫、計(jì)量系統(tǒng)組成及功能實(shí)現(xiàn)如下:

1)在每個(gè)單元高低供熱區(qū)的熱入口安裝熱計(jì)量表,計(jì)量該區(qū)域的采暖耗熱量;

2)在每戶的代表房間安裝溫度傳感器，用于測(cè)量室內(nèi)溫度;

3)溫度傳感器將室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)通過無線方式發(fā)送給無線數(shù)據(jù)接收器，無線數(shù)據(jù)接收器安裝在熱用戶門外的管道井內(nèi);

4)無線數(shù)據(jù)接收器把溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集集中器中

5)數(shù)據(jù)采集集中器根據(jù)各個(gè)用戶的溫度數(shù)據(jù)、面積數(shù)據(jù)及供熱區(qū)熱計(jì)量表的熱能數(shù)據(jù)分?jǐn)偀崃恐?，?shí)現(xiàn)前臺(tái)分?jǐn)?

6)數(shù)據(jù)采集集中器通過GPRS方式將數(shù)據(jù)傳至遠(yuǎn)程終端管理系統(tǒng)。

遠(yuǎn)程終端管理系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)采集集中器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)每棟樓供熱的即時(shí)數(shù)據(jù)如房間溫度、供水、回水溫度,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)、分析和管理。

供熱計(jì)量管理系統(tǒng)還可以對(duì)各區(qū)和各戶的實(shí)時(shí)供熱情況分別進(jìn)行監(jiān)測(cè)圖7為各區(qū)供熱監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)截圖圖7中各列表示熱計(jì)量表編號(hào)、熱計(jì)景表通訊狀態(tài)、供暖分?jǐn)倖?dòng)時(shí)間、黑計(jì)分?jǐn)偀崃抗┧疁囟?、回水溫度?shù)據(jù)接收時(shí)間等。

4.2供熱能耗分析

此供熱能耗管理平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)全部建筑、各樓、各單元、各區(qū)、各戶的日、月、年供熱量統(tǒng)計(jì)。圖8為某幢樓低區(qū)兩個(gè)單元的日供熱量對(duì)比圖。根據(jù)基本數(shù)據(jù)可以分析采暖耗熱量指標(biāo)等數(shù)據(jù)。由于供熱計(jì)量管理系統(tǒng)是從2015年10月份采暖季開始時(shí)進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，系統(tǒng)調(diào)試初期數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，波動(dòng)較大,待以后有完整的一個(gè)或多個(gè)采暖季數(shù)據(jù)，可以對(duì)相關(guān)供熱指標(biāo)進(jìn)行深入分析。

5 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺(tái)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺(tái)。用戶僅需購(gòu)買安科瑞物聯(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(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語(yǔ)言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應(yīng)用場(chǎng)所

本平臺(tái)適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)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(yùn)維等領(lǐng)域。

（3）平臺(tái)結(jié)構(gòu)

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)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(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測(cè)'、遙信、遙控控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測(cè)和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

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(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)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(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

◆預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對(duì)建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對(duì)商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

◆充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營(yíng)的所有功能，包括城市級(jí)大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺(tái)遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁(yè)面

◆安全用電

安全用電采用剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測(cè)器，對(duì)引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然"的目的。

◆智慧消防

通過云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。針對(duì)“九小場(chǎng)所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細(xì)化"的實(shí)際需求。