校园建筑智能计量系统

郜红兵，乔虹，刘凤华

（安徽德诺科技股份公司，安徽 合肥 230001）

1 概述

随着国家的经济飞速发展，人民生活水平的不断提高，社会对能源的需求也在不断加大，这给能源的供给带来了巨大的压力，尤其是一些大中型的建筑，众多的企业实践和研究案例表明，数据分析在广度和深度上的拓展能够帮助企业增强竞争力，提升盈利能力。不过大数据对经济的影响绝不仅仅停留在微观企业层面和商业领域，它在经济信息统计和指导政策制定等方面也将发挥重要作用。

据统计，建筑的能源消耗主要在照明、空调、热水供应等一些动力设备上，如果能实现对校园能耗的采集与管控提高建筑能效，全球每年可减排7.15亿吨二氧化碳。今后经济建设的增长必然导致建筑需求的刚性增加，使得资源能源和环境保护面临的压力更大。如何挖掘数据进行校园建筑体的节能降耗工作，无疑给整个社会带来不可估量的经济效益和社会效益。

2 校园建筑能耗现状

随着我国建筑能耗总量上升，在能源总耗中占比达到34%。根据有关部门的统计我国高等院校的学生人数约占全国的3.3%，校园总能耗约占社会总能耗的10%；而在校大学生人均能耗约是全国居民人均能耗的4倍，在校大学生平均每人每年所消耗的资源远远高于全国居民每人每年的能耗指标。

我国高校虽然在往绿色节能型校园方向发展，但根据报告显示，全国范围内75%的高校未安装任何智能计量系统，建筑能耗现状缺乏有效的管理，资源浪费严重。为了工作顺利有效开展，需要学校管理部门主动与学校相关部门密切配合，齐抓共管，引导学生积极参与，形成良好节能氛围，以科学的发展观统领节能工作的全局，进一步做好节能工作，努力响应国家政策，提高全体师生员工的节能意识，为国家和高校的可持续发展做出更大的贡献。目前校园的用能数据多数只能靠人工统计，数据缺乏完整性、可靠性、连续性、可获得性，成本高，易出错，且统计数据单一，无法预测出未来时间段的电力负荷、电能，无法按需求进行准确的分层、分项计量，校园的管理者无法清楚的知道能耗的具体流向。人工抄表没有积累起可用于分析和查询的电力能源数据库。

随着节能意识的逐步提升，我国现提倡智能绿色建筑，这是对管理型节能方式的认可，围绕智能校园的能耗计量，实现水、电、气、热（冷/暖）领域统一能耗监控系统。在国内外诸多通信媒体中（如：红外线、RS-485专线、无线电、电话线、光纤、电力线及同轴电缆等）最经济、最方便、最有前途、最受关注的首推电力线载波通信技术。由于电力线分布无所不至，系统可以连接至各个建筑体（单个终端点），且无需重新布线，可以节省大量的人力物力，相对现有的有线、无线网络系统和平台通信具有无法比拟的优势，所以低压电力线载波数字传输技术是最受业界关注和欢迎的技术。

3 智能计量技术简介

对于校园内部办公楼、实验楼或师生公寓属于多个用户集中用电情况，可使用远程自动抄表技术，采集器采集电表数据，固定抄取能耗参数，电压、电流、功率、谐波等，通过电力载波技术传输，到达监控系统进行处理分析。校园建筑能耗大数据可做到实时监控并采集数据，数据准确性高达99.99%。管理人员可通过监控系统对校园内能耗数据进行查阅、下载，方便快捷。

通过在智能计量系统中完成信息接入、用户管理、日志系统、统计报表、统计分析、能耗管理、设备监测、设备监控等主要功能。例如：设备实时控制，结合时序策略，进行自动化远程控制，可通过远程开关、定时开关实现同时对建筑楼用水和用电的实时监控，远程抄读、直观便捷。

通过对校园计量可做到以下几点：

①依据校园的现状和需求，对校园的用能数据进行综合管理、分析和控制，以达到能源消耗可视化、能源使用安全化、节能增效管理化的整体解决方案。

②实现能耗数据在线监测分析，对各种用能数据进行统计、整理和分析、对监测点的远程智能控制；持续帮助校园管理人员提高能源管理的效率，并进行改进，发现技术和管理上的节能空间，实现能源管理数据化向高层次的转型。

③依托电力载波技术的骐骥能耗监控系统通过技术手段和管理方法全面实现对校园的能耗按年、月、日分类，可进行数据采集、分类计量、数据分析，对各项设备远程实时监测、故障报警，为建筑提供准确的能耗数据，预期可实现综合降低能耗，真正实现了人力无法解决的节约管理。

④最终目标通过完善对校园能源的计量，实现能源数据管理和分析，为校园节能潜力挖掘、节能效果评估、节能制度制定、制定合理的需量。管理结构调整等，提供清晰明了的数据支撑，从而提高校园改善能源的利用率。

系统架构

通过建立教育行业大平台建立数据中心，将省内所有的高校纳入到平台来，系统应具备能耗数据实时采集和通讯、远程传输、自动分类统计、数据分析、指标比对、图表显示、报表管理、数据储存、数据上传等功能；满足高校后勤对所有学校的能耗使用情况的了解、分析、汇总。为达到节能降耗目标值的实现，提供可靠的数据支持。

在数据中心配置云服务平台，构成整个系统的基础平台，由数据库服务器、应用服务器、Web服务器、分析服务器、大屏及网络设备构成。其中服务器可根据监控范围大小动态配置，以适应未来发展需求。服务器安装关系数据库和实时数据库系统。

各个高校也可以通过建立分平台，还可将非能耗系统完成节能降耗，降低学校的运营成本，减少人力成本，实现稳定发展，科学使用能源。

在高校实现对校园建筑及用能设施分类能耗统计或分项能耗统计：

①分类计量：电耗、热耗（集中供热）、燃气消耗、水资源消耗等。

②分项计量：根据实际条件按建筑规模、耗能规模并参照《大型公共建筑节能运行管理条例》对大型设施建筑制定能耗分项计量实施方案。列入分项能耗统计对象的新建建筑或设施应按空调、采暖、照明；工作用水、生活用水、绿化用水；还有燃气、汽油等用途设计独立的电力线路并配置数字计量仪表，对于既有建筑应根据条件逐步配置数字计量。

③分建筑物计量：可按照生活服务设施、行政办公设施、教学设施、学科研究设施、实验设施、实习设施等类别实施分类建筑物能耗计量。

④因系统具备很强的兼容性，还可将非能耗系统对接进来，如安防系统、门禁系统、OA系统等，实现多平台的统一。

4 建立能耗监控系统的优势

校园电力计量系统的核心技术在于表具计量的准确性、可靠性以及能耗监测管理平台的建立与应用。校园计量系统是一种节能降耗计量先行系统，假使每一栋校园建筑体都可以提供自身的各项能源数据，通过平台界面能让管理者更清楚能源的具体流向，有利于管理者开展节能降耗的工作。

系统采集监测点的数据信息，通过电力载波技术将数据上传至监控中心，实现对教室、办公室、实验室、师生公寓等校园建筑的统一集中管理，对校园改造或新建校园的电力计量体系的建设具有深远意义。采集的所有电力能源数据的汇聚将是预期配电状态及运维方法的决策依据。系统可连接至各个建筑体（单个终端点），无需重新布线，节省大量人力物力，相对有线、无线网络系统的通信具有无法比拟的优势。

5 效益分析

通过计量校园能耗，有效利用传统能源，通过对校园内供电、供气、供水的合理配置整合，将独立的能耗分类、分项计量整合、汇总，实现能耗数据的透明性。有序安排工作，节约能源，优化人力资源的使用，提升校园的管理水平。

通过对校园所有能耗计量、汇总和数据分析、挖掘，有利于经济信息统计和指导政策制定都有促进作用，利用大数据的优势，更加全面详细的分析校园的用能特点。简单来讲，相对传统经济统计而言，大数据引发的变革主要表现在四个方面：更快、更准、更广、更细。校园能耗计量也是大数据的体现，这些特性有益于未来行业政策和宏观经济决策。

6 总结

没有校园智能计量系统，就没有能耗管理，通过在高校内建立相应的能耗智能计量系统具有以下深远的意义：管理人员可通过系统得到准确的统计分析数据，并可以通过系统分析，预测能耗情况，清晰的了解当前用能情况与今后能耗走向趋势。学校师生通过能耗统计的结果，加强校园的节能减排建设，增加师生的节能意识，逐步提升绿色校园的节能文化。为今后校园的绿色建设提供基础，挖掘出更加有效地节能潜力，为粗放式的管理模式转变为科学的统一管理提供思路。