能耗監(jiān)測系統(tǒng)在醫(yī)院中的研究與應(yīng)用

摘要：大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的百分之四，但總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的百分之二十二，大型公共建筑單位面積年耗電量達(dá)到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶和節(jié)能主要對(duì)象，做好公共建筑節(jié)能工作，對(duì)推動(dòng)和帶動(dòng)全社會(huì)節(jié)能工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，落實(shí)“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”重大戰(zhàn)略具有重要意義。本文介紹咸陽市朝陽醫(yī)院能耗監(jiān)測系統(tǒng)，采集現(xiàn)場配電室的電力儀表，儀表就地組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過Acrel-5000型建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)基地用電的監(jiān)測分析。

1、引言

統(tǒng)計(jì)顯示，我國建筑能耗約占全國總能耗的百分之二十八，在我國每年新建的20億平方米建筑中，其中百分之九十九是高能耗建筑；而既有的建筑中，僅有百分之四采取了節(jié)能措施。大型公共建筑不但能耗密度高，而且能源浪費(fèi)非常嚴(yán)重，具有巨大的節(jié)能空間，建筑節(jié)能的推廣已經(jīng)勢在必行，節(jié)能降耗，計(jì)量先行。

大力開展綠色建筑行動(dòng)，以綠色、循環(huán)、低碳理念指導(dǎo)城鄉(xiāng)建設(shè)，有利于提高資源能源使用效率，減少資源能源供需緊張矛盾；有利于降低社會(huì)總能耗，減少污染物排放，確保完成節(jié)能減排任務(wù);有利于推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，培育節(jié)能環(huán)保、新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè);有利于提高建筑健康性，提高群眾生產(chǎn)生活條件。各級(jí)、各部門要把開展綠色建筑行動(dòng)作為大力推進(jìn)文明建設(shè)的重要內(nèi)容，進(jìn)一步增強(qiáng)責(zé)任感和緊迫感，統(tǒng)籌規(guī)劃，狠抓落實(shí)，推動(dòng)城鄉(xiāng)建設(shè)走上綠色、循環(huán)、低碳的科學(xué)發(fā)展軌道，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。

系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、精細(xì)計(jì)量、數(shù)字傳感等先進(jìn)技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地采集水、電、油、氣等各種能耗數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)分析能耗狀況、輔助制定并不斷優(yōu)化節(jié)能方案、智能控制耗能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地核算節(jié)能量，具有在線計(jì)量、監(jiān)測、分析、控制、管理等功能，為用能單位實(shí)施定額控制、制定節(jié)能措施、提高節(jié)能效率、核定節(jié)能收益提供科學(xué)、有效的實(shí)時(shí)管控手段，是精細(xì)化、智能化、現(xiàn)代化的節(jié)能減排管理不可或缺的重要保障。

系統(tǒng)是由前端設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、管理平臺(tái)等主要部分構(gòu)成，功能上包含用電管理、用水管理、供熱管理、燃?xì)夤芾怼⑽飿I(yè)管理、維修管理、路燈管理、車輛管理、環(huán)境管理等若干個(gè)子系統(tǒng)，并可根據(jù)用戶需求擴(kuò)展其他的應(yīng)用子系統(tǒng)，能夠完成能耗監(jiān)測、能耗審計(jì)、信息公示、能耗結(jié)算、輔助系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上報(bào)、信息查詢、用戶服務(wù)等功能。

2、項(xiàng)目概況

咸陽市朝陽醫(yī)院位于陜西省咸陽市秦都區(qū)陳楊寨，此項(xiàng)目共有一間變配電室，值班室位于配電室旁邊。

本項(xiàng)目變配電室內(nèi)共有96只安科瑞電氣股份有限公司AMC系列多功能電表需要進(jìn)行能耗監(jiān)測。因此針對(duì)本項(xiàng)目的性質(zhì)，設(shè)計(jì)一套能耗系統(tǒng)，并在值班室配置一臺(tái)通訊管理機(jī)，對(duì)變配電室的電表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。電表的數(shù)據(jù)采集后按照能耗分類分項(xiàng)原則進(jìn)行分析展示。

本項(xiàng)目主要要解決基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)的智能化、自動(dòng)化、可視化、可量化的收集與存儲(chǔ)；建立能源管理平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)能源的集中化管理；深入分析能源消耗過程與趨勢；建立能耗監(jiān)測與公示平臺(tái)。通過對(duì)此項(xiàng)目的用電統(tǒng)一綜合管理，可以對(duì)各區(qū)域設(shè)備能源使用情況進(jìn)行查詢分析，幫助管理人員發(fā)現(xiàn)潛在的節(jié)能機(jī)會(huì)，提高能源利用效率，科學(xué)合理地管理能源使用，從而降低能源使用費(fèi)用，為建立節(jié)約型社會(huì)發(fā)揮作用。

3、系統(tǒng)架構(gòu)

現(xiàn)場采集子系統(tǒng)安裝在被監(jiān)測的大樓內(nèi)部，結(jié)構(gòu)如下所示：主要由計(jì)量表具、數(shù)據(jù)采集器、以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)3部分組成。

計(jì)量表具主要包括：普通網(wǎng)絡(luò)電量表、多功能網(wǎng)絡(luò)電量表、網(wǎng)絡(luò)水表等，未來可考慮接入冷熱量表、蒸汽表等，所有表具需要具備符合國家標(biāo)準(zhǔn)的RS-485底層通訊接口，上層協(xié)議按照住建部《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)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》的規(guī)范，采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議如：DL/T645-1997、CJ/T188-2004、GB/T19582-2008等協(xié)議。所選表具需具備國家計(jì)量監(jiān)督部門的認(rèn)證，并滿足各項(xiàng)電氣安全規(guī)范。

數(shù)據(jù)采集器采用完全符合住建部《分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》的要求，內(nèi)置近百種常用計(jì)量表具的通訊協(xié)議，并提供協(xié)議解析腳本實(shí)現(xiàn)新增表具的擴(kuò)展。產(chǎn)品提供4、8、16等多個(gè)接口版本選擇，按依照現(xiàn)場環(huán)境自由組成星型或總線型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，方便施工與調(diào)試。

以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用普通的以太網(wǎng)架構(gòu)，由路由器和交換機(jī)組成。采集服務(wù)和web服務(wù)需要該網(wǎng)絡(luò)的防火墻開放TCP端口80和UDP端口80，并且對(duì)其傳輸速率和數(shù)據(jù)包大小不受限制，以便數(shù)據(jù)傳輸和客戶端訪問能耗平臺(tái)網(wǎng)站。如果需要提供數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程服務(wù)，須允許外部網(wǎng)絡(luò)訪問管理平臺(tái)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫。

安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)以工作站主機(jī)、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程管理提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，它可以和其他樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)構(gòu)成復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該能耗系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4、系統(tǒng)軟件模塊

◆綜合能耗主界面

反映建筑物當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗，并計(jì)算得到單位面積能耗；

通過表計(jì)計(jì)量的主要為電能消耗，界面下方顯示電能的當(dāng)日逐時(shí)用能曲線；單擊每個(gè)分類能耗的上部區(qū)域，可跳轉(zhuǎn)到該分類能耗的用能分析主界面；

可通過下拉框切換建筑物，建筑物圖片可根據(jù)項(xiàng)目要求替換；

◆分類能耗主界面

反映某分類能耗（例如電）當(dāng)日及昨日同期、當(dāng)月及上月同期、當(dāng)年及上年同期的用能及對(duì)比，增長百分比及增加值；

反映某分類能耗過去48小時(shí)、過去31天、過去12個(gè)月、過去3年的用能趨勢；

反映某分項(xiàng)能耗的當(dāng)月用能餅圖；

反映某分類能耗當(dāng)年各月用能同比分析圖；

◆分類能耗支路用能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

可靈活選擇支路，并統(tǒng)計(jì)某段時(shí)間內(nèi)支路用能的日、月、周、季、年用能；

通過透視表功能強(qiáng)大，用戶可進(jìn)行多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合排序；

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可通過柱狀圖、點(diǎn)線圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示；

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel；

◆分類能耗支路非工作日用能

統(tǒng)計(jì)對(duì)各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通過系統(tǒng)靈活設(shè)置

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel；

◆分類能耗支路同比分析

統(tǒng)計(jì)各支路當(dāng)年每月用能及去年同期用能；

◆分類能耗支路用能集抄

查詢各支路任意兩個(gè)時(shí)間的表計(jì)讀數(shù)，并計(jì)算出差值；

時(shí)間精度到分鐘；

◆分類能耗支路分時(shí)段用能趨勢分析

可查詢?nèi)我恢纺扯螘r(shí)間內(nèi)的用能參數(shù)（例如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等），具體可查詢的參數(shù)與安裝的儀表和系統(tǒng)配置有關(guān)，查詢時(shí)不可跨月；

數(shù)據(jù)以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過鼠標(biāo)操作放大、縮小、移動(dòng)；可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序；

數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel;

◆配置選項(xiàng)

依照相關(guān)技術(shù)規(guī)范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面積、空調(diào)面積、建筑地址等，其中建筑面積等信息將用能單位面積能耗分析；

配置項(xiàng)目中使用的儀表的類型、型號(hào)、生產(chǎn)廠家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監(jiān)測參數(shù)信息，此處配置情況影響能耗統(tǒng)計(jì)、分時(shí)段用能統(tǒng)計(jì)、參數(shù)查詢功能；

配置項(xiàng)目中使用到的所有計(jì)量儀表，保存計(jì)量儀表的地址、變比、對(duì)應(yīng)的采集器、代碼、監(jiān)測回路的名稱等信息；

配置分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)時(shí)涉及到的計(jì)量表計(jì)、所占比例、運(yùn)算方式等信息，可根據(jù)項(xiàng)目情況靈活配置，此處配置信息將影響各分類能耗分項(xiàng)用能分析小模塊中的功能；

配置各部門用能對(duì)應(yīng)的計(jì)量儀表、運(yùn)算方式、所占比例以及部門用能計(jì)劃，完成此項(xiàng)配置后將啟用部門能耗分析功能模塊；

配置建筑物中某用能區(qū)域?qū)?yīng)的計(jì)量儀表、運(yùn)算方式、所占比例，完成此項(xiàng)配置后將啟用區(qū)域能耗分析功能模塊

5、系統(tǒng)建設(shè)的意義

1) 計(jì)量裝置設(shè)計(jì)安裝 能效監(jiān)測平臺(tái)搭建

通過梳理用戶的用能網(wǎng)絡(luò)，在各配電回路設(shè)置電能計(jì)量表計(jì)，為該項(xiàng)目搭建完整的用能計(jì)量體系。管理人員就可以通過軟件對(duì)項(xiàng)目內(nèi)用電做實(shí)時(shí)的監(jiān)控，同時(shí)能夠減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計(jì)量誤差。實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場儀表的回傳數(shù)據(jù)，對(duì)能耗進(jìn)行合理的管控和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正運(yùn)行中存在的能耗異常，隨時(shí)處理。按需設(shè)置重要設(shè)備的超標(biāo)預(yù)警值，超標(biāo)時(shí)醒目提醒并主動(dòng)記錄。

2) 用能數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ) 形成可視化趨勢圖

通過軟件可以直觀的看到各部門或區(qū)域的每小時(shí)用能的趨勢曲線圖，同時(shí)對(duì)各儀表采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，可以查詢歷史的數(shù)據(jù)記錄。

3) 確定高能耗范圍 診斷形成高耗原因

統(tǒng)計(jì)各區(qū)域、各樓層能源消耗，準(zhǔn)確定位能源消耗大戶，制定節(jié)能績效考核制度，推動(dòng)節(jié)能降耗的合理執(zhí)行。為用能主要設(shè)備建立運(yùn)行記錄檔案，結(jié)合設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)記錄，為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供依據(jù)。

4) 配置節(jié)能節(jié)電產(chǎn)品 改進(jìn)運(yùn)營管理模式

長期跟蹤記錄設(shè)備運(yùn)行過程中的能效分析評(píng)估結(jié)果，關(guān)注用能走向，為節(jié)能改造提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，在經(jīng)過節(jié)能改造之后，根據(jù)能耗監(jiān)測平臺(tái)對(duì)比節(jié)能實(shí)施效果。

5、總結(jié)

該系統(tǒng)適用于公共機(jī)構(gòu)、工礦企業(yè)、通信、交通、學(xué)校、園區(qū)、村鄉(xiāng)鎮(zhèn)、住宅群等實(shí)現(xiàn)的能耗計(jì)量、監(jiān)測、控制和管理，也能夠滿足各級(jí)政府的能源主管部門以及能源審計(jì)、評(píng)估、公正等第三方監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)加強(qiáng)用能管理、落實(shí)節(jié)能措施、開展節(jié)能工作、實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的需求。

審核編輯：符乾江