大型公共建筑电能监控系统应用研究

丁海萍 席强伟

(江西交通职业技术学院，江西南昌 330013)

0 引言

大型公共建筑经常被作为城市现代化的象征，但由于结构和用途的特殊性往往是耗能的大户，这类建筑的节能潜力亟待挖掘。据统计，我国建筑能耗占社会能耗的比重每年增加一个百分点以上，同时目前我国公共建筑每年每平方米能源消耗高过欧盟2倍以上。

实现对大型公共建筑的智能化管理，是降低建筑能耗的关键，其核心就是电力监控系统，一个对建筑物内的高低压配电设备进行统一监视和管理的智能电力监控系统平台。目前缺少一种能实现对大型公共建筑的电力进行智能化管理的系统。

1 方案提出

为了建立一种能实现对大型公共建筑的电力进行智能化管理的电能监控系统，提出了一种基于物联网技术的大型公共建筑电能监控系统。

该监控系统是通过如下途径实现的:一种基于物联网技术的大型公共建筑电能监控系统，整个系统分为三层，即主控层、中间层和现场层，如图1所示。

2 监控系统的组成

主控层位于中控室或值班室，一般配置高性能、高可靠性计算机、UPS不间断电源、打印机、报警装置等。电力监控软件安装在主控计算机上，通过软件的人机界面和各种管理功能实现对整个变配电系统的实时监控。

中间层位于现场层与主控层之间，主要完成现场层设备与主控计算机之间的网络通信连接、数据交换、通信协议转换和提高系统的实时性、兼容性和扩充性。可以通过以太网交换机方便地与其他系统进行连接和数据信息共享，对于大型的系统还可设置数据服务器和网关服务器与其他系统进行连接。

图1 大型公共建筑电能监控系统

现场层主要任务是将现场的各种配电系统的运行参数进行采集和测量，并将采集和测量的各种数据传输给监控系统。其主要设备是:嵌入式电能仪表、导轨式电能仪表、能断路器、四遥单元等。这些装置或仪表依据一次设备的需要进行配置，并装设在现场的配电屏或开关柜上。上述设备通过现场的RS485总线将检测到的各项电参数和状态信号实时传输到中间层。

3 智能监控管理系统的构建

3.1 方案架构

1)将各类建筑内使用电子远传智能仪表计量的能耗数据(如电、水、温湿度等)，实现将各类能耗数据统一实时采集与上传到中心服务器。数据传输可兼容有线(局域网RJ45网口)/无线(GPRS/CDMA)方式进行数据远程传输。2)将数据包传输到“节能监管平台”数据库中，海量历史数据被永久保存起来，便于日后调用、分析和参考。

3.2 实现效果

1)组织机构能耗。初期以独栋楼宇为监控单元，可提供各级组织机构用能数据。2)分项能耗查询。监控系统可以提供清晰完整的计量数据，可以逐层、逐项查询建筑用能情况。3)物联网能耗监测。结合GIS地理信息，以环境为背景，以建筑能耗数据为分析对象，可以直观的对耗能数据进行检测分析，同时应用手机，PDA等多项数据终端对耗能情况进行实施检测。4)目标管理。同类建筑可以通过总量以及各种分量进行分析对比，针对耗能较大的建筑进行耗能分析，查找能源消耗漏洞。5)能耗报警。可以根据已经采集的数据，针对各类建筑、组织机构的用电用能异常，通过专业分析提供有针对性的用能警报，提供及时的管理建议。6)分析诊断。采用建筑能耗分析诊断算法，根据采集能耗信息，用建筑模型能耗分析模式，发现建筑运行期的高能耗症结，给出明确的结论，从而使大量建筑的节能监管工作得以有效开展。7)用能优化控制。通过其他节能措施与监控系统的对接制定具体的节能减排措施。借助电能管理系统，建立管、监、控、研、节五位一体的管理机制，充分发挥电能监控系统的应用价值，节约成本，推动能源管理水平提高。可采取照明优化控制、智能光感照明、红外热感开关、空调群控、智能遮阳、建筑贴膜、风光互补供电等具体方案有针对性的达到节能减排的具体目标。

4 应用案例

4.1 照明情况

以某省交通职业技术学院第4，5教学楼为应用对象，安装电能监控系统通过时段分析得出两栋教学楼的照明情况，见表1。

表1 第4，5教学楼教室照明情况

4.2 改造方案

本项目为学校教室照明系统，主要由光源、线路、开关控制系统等组成。通过表1我们可以看出学院教室照明具有以下特点:无功耗损大;能效效率比较一般;节能潜力大。

现学院教室照明都是采用2×36 W日光灯光源为主，由于超高效节能条灯比传统日光灯照明效果好，使用寿命相当于2倍日光灯，启动更方便，各项性能都明显优于传统日光灯。因而根据现场情况可以采用不改变原来照明方式和结构，通用一支SL26的超高效节能条灯代替两支原36 W日光灯光源进行改造。

改造250间教室2×36 W的日光灯(每间教室按9套计算)，平均电价按0.60元/度计算，光源平均寿命周期为12 000 h，则寿命周期节能效益如表2所示。

表2 第4，5教学楼照明节能效益表

5 综合效益分析

采用本方案在全院实施，仅灯光照明一项可为学院每年节省214 156元电费。平均照明周期节约1 367 280元的照明电费。在大幅提高照明综合效果的同时，节能效果明显:节约照明用电50%以上，五年可以为学院节省电费1 070 780元以上;采用超高效节能条灯代替普通日光灯，减小总用电功率，电器线路负荷小，可延长线路电线使用时间。

在社会效益方面，通过节能改造后一年可以平均省电356 928多度，相当于减少燃煤消耗128 530多千克，从而减少了导致“温室效应”和酸雨的气体排放量，其中二氧化碳排放减少392 620多千克、二氧化硫排放减少3 212多千克、一氧化氮1 727多千克等。

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