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高校能源监管平台设计与应用.doc

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高 校 能 源 监管 平 台 设 计与 应 用 胡志强 武 汉 大学 摘 要: 高等学校作为大型公共机构, 能源消耗状况越来越受到社会的关注。 传统的能耗 抄表计量方式因效率低、 准确性差, 已很难满足高校节约型校园建设的要求。 以 武汉大学能源监管平台建设项目为例, 详细讨论了能源监管平台建设的系统架 构、方案设计及功能实现。该平台以物联网技术为基础, 以云平台管理为核心, 实现了学校所有建筑能源 消耗的实时监测、 统计分析、 能耗预警、 定额管理等功 能, 为校园建筑节能潜力的挖掘、节能改造项目的论证提供了可靠的数据支持。 关键词 : 节约型校园; 能源; 监管平台; WEB; 目前, 我国普通高等学校已达两千多所, 高校的能源消耗不断攀升。 高校建筑以 大型公共建筑为主, 建筑面积大, 现有水电能管理模式主要是依靠人力对数据 进行查看、记录、反馈等操作[1,2], 这种非 常费时费力传统的抄表计量方式工 作量大、 计量准确性较低, 不利于建筑能耗数据的及时、 准确统计, 难以发现学 校用能管理的漏洞。 因此, 采用信息化、 自动化技术, 建设校园能源监管平台是 实现高校用能科学化管理、提高能源利用效率的迫切要求[3-5]。 1 平台简介 2015 年武汉大学启动了电力计量系统改造及节能监管平台建设, 本文以武汉大 学的能源监管平台建设项目为例, 主要介绍武汉大学的能源监管平台的架构、 设 计及功能实现。 通过该平台建设, 对学校水电资源使用实行实时计量监测, 并具 有分类分项统计、 对比 分析、 公示、 审计、 超 额预警、 定额管理等功 能。 项目建 成后, 将实现资源使用管理信息化、自动化, 提高资源利用效率。 2 系统架构 武汉大学能源监管平台管理系统采用 “一加 X”松耦合模块化设计, 满足现状 要求及应用软件后续迭代更新要求。 平台软件和各子系统或功能模块具备标准第 三方接口, 平台中各项子系统均可根据具体情况进行组合使用。 平台客户端采用Web 方式, 在浏览器上可以实时配置平台内各种硬件信息, 并 能实时监控设备的运行状况。 比如数据网关管理、 在线网关配 置、 表计管理、 在 线设备管理等功能。 能源监管平台内有短信平台, 当平台监测到异常状况时可以通过短信给相关人 员报警, 用户也能通过短信关键字查询平台内相关信息。 通过手机客户端可以管 理、查询平台内信息。 用户可以在浏览器上实现报表的浏览、打印、导出等工作;平台自带专业的报表 设计器, 用户可以根据自己的需求修改平台内的统计报表。 如图1 所示, 本系统的第三方接口采用 ESB 服务总线模式, 具有通用性、 标准性 和实用性, 并提供第三方系统对接所需要的全部软件及硬件接口, 如后期有特 殊的接口要求, 可以灵活地扩展定制开发 。ESB 适配器将从服务请求端传递过来 的消息转换成符合 ESB 中相应Web 服务接口标准要求的数据。 从而解决数据互操 作问题, 实现各个应用系统之间有效集成。 平台采用SOA 架构, 方便与第三方系统对接, 平台只需为第三方系统开发一套 适配器接口, 系统之间的数据和互操作指令通过 XML 文件传递。 平台通过第三方 接口能与校内现有的系统进行数据交互, 其中包括:统一门户认证系统接口、校 园一卡通接口、 学生宿舍管理系统接口、 房产管理系统接口、 学生公寓用电智能 化管理系统接口、支付系统接口、财务系统接口、三维数字校园管网接口、GIS 信息系统接口、 配电自动化系统接口、 供水自动化系统接口、 供水管网水力建模 系统接口等。 图1 系 统平台接口框图 下载原图 支持多样的设备通信接口, 平台使用的数据网关下行能兼容 RS485、M-BUS 的通 信接口, 并支持载波、微功率无线等通信接口, 上行能采用光纤通信的 IEEE802.3X 协议, 适用性强。 3 方案设计 学校主要能源消耗为电、 水类。 依据学校现有 水电供应现状设计平台, 分为用电 计量系统、用水计量系统, 平台进行实时数据采集, 并将数据传输到数据中心。 3.1 用电 计量管 理系 统设 计 用电计量管理系统的设计原则是对校园内的使用电能进行分类、 分项计量。 分项 用电是指照明、 空调、 动力、 特殊用电 等按建筑消耗的各类电能的主要用途划分 的数据收集对象。 系统基于B/S 模式开发, 采用实时通信与数据采集技术, 结合分布式数据库, 通过Web 发布, 使各用电单位能实时对本单位用电情况进行管理。 本系统还可以 实现用电数据统计分析、 费用结算等多项功能, 为实现各单位用电的量化管理提 供条件。其系统功能图如图 3 所示。 3.2 用水 计量管 理系 统设 计 如图3 所示, 用水计量管理子系统对学校供水实施三级监测点 (表) 水耗监测, 采用实时数据采集与通信, 通过对校园一级水表的实时计量, 获得能耗实时数 据, 系统对数据进行分 析并形成报表。 各单体可通过平台对本单位的用水情况进 行监控与管理。 本系统的建设实现了学校供水管网的监测, 用水量的统计分析的 智能化、实时化, 为节水降耗提供良好的技术支持。同时建立了安全报警机制, 实施分级预警。 有利于水漏失分析和用水异常情况识别, 并进行快速快处理和维 修, 避免资源浪费。 本系统使用标准通信协议和物理接口, 通过数据通信完整、 准确、 实 时地采集各 项数据, 并将数据向上传至数据中心。 在数据传输阶段, 通过工业现场总线自动 实时上传给数据中心, 实现了数据组织、 存储及交换的一致性, 保证数据的有效 管 理, 并支持查询服务。 由于学校供水系统的复杂性, 系统还实现了多途径数据采集, 使用不同数据数 据处理方法, 分析各供水子水系统的运行规律, 为实施节能降耗提供依据。 理的 信息化、自动化, 提高了资源利用效率, 为节约型校园建设打下了坚实的基础。 4 结束语 本文结合武汉大学节能监管平台讨论了基于高校资源综合监管平台建设, 并就 平台系统架构、 设计方案及功能实现等提出了解决方案。 本平台通过互联网技术, 对校园水电资源的使用实施多级实时计量监测, 并具有资源使用分类统计、 对比 分析、 公示、 审计、 上 报、 定额预警、 设备 监 测、 定额管理等功能。 平台的建设 实现了学校水电资源使用管 图2 电能电量管理子系统功能框图 下载原图 图3 用水计量子系统功能框图 下载原图 参考文献 [1] 通讯介质.自动抄表 技术的发展状况[J]. 电测与仪表, 2001 (10) :5-9. [2] 孙国银, 周尚礼.电 能计量自动抄表技术的现状与展望[J].信息话研究 2010 (10) :1-5. [3] 王毅, 张军国, 满 达等.高校节能监管平台设计及应用[J].建筑节能, 2014, 42 (11) :76-78. [4] 杨秀, 魏庆芃, 江亿.建筑能耗统计方法探讨[J].建筑节能, 2007, 35 (1) :20-23. [5] 王强, 潘吉仁.监管 平台建设看高校能源管理再创新[J].高校后勤研究, 2013 (1) :58-61. [6] 蒋元晨, 潘正珏.电 力管理信息系统中图形的 Web 发布[J].电力系统自动化, 2003, 27 (18) :61-64.
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