基于运行维护思想的高校能源管控平台设计和应用

任秀峰

摘要：本文基于物联网技术实现学校水、电、热能源的远程监测和控制。通过此平台设计和应用，不仅可以实现用能情况的计量，还可以根据用能行为实施控制策略，节能降耗并与后勤日常运行维护有机结合。

关键词：能源管控平台;信息化;运行维护

中图分类号：TK018 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）02-0137-02

0 引言

高校开展节能信息化管理系统开发和应用工作近20年，但目前建立的系统属于第一代管控系统，主要以用能计量为主，缺乏对用能行为的控制，与后勤日常运行维护脱离，不能满足能源科学管理的需要。

本文提供一种基于运行维护思想的能源管控平台设计方案，包括设备层、通讯层和管理层，不仅可以实现用能情况的计量，还可根据后勤运行维护需要实施控制策略，该方案已用于部分高校平台建设，提升了能源精细化管理能力。

1 平台方案设计

管控平台主要由三部分组成，平台架构图如图1所示。

1.1 设备层

设备层按照模块化思想形成若干子系统进行管理。各子系统主要由带远程传输控制功能的计量仪表、传感器、控制器、执行器组成，实现对各能源用量的数据采集，末端能源控制设备的远程控制。

1.2 通訊层

通讯层是平台功能实现的核心，主要基于电力载波技术和光纤环网，完成485总线协议、各种现场总线协议等转换，实现采集数据的上传（上行数据流）和控制指令的下发（下行数据流），上行数据流和下行数据流的功能可以不依赖于管理层而运行。

1.3 管理层

管理层主要是下行数据流和上行数据流包含数据的存储、封装和解析，完成数据的分析、计算、图形（表）展示等工作。

2 子系统设计

2.1 用电管控子系统

用电管控子系统包括三部分：变电站低压电力监测模块、楼宇用电计量控制模块、室外照明计量控制模块。平台建设中相关设备主要采用RS485协议或电力专用总线。

2.2 用水管控子系统

用水管控子系统包括两部分：二次供水泵房管控模块、楼宇用水计量控制模块。平台建设中相关设备主要采用电力载波或无限传输方式。二次供水泵房管控模块完成采集储水箱（罐）的液位，并控制电磁阀自动补水。采集供水端管道压力及电磁流量计的水流量，控制供水泵的变频启停，实现恒压供水。泵房内安装溢水检测探头和视频监控设备，检测泵房环境情况;楼宇用水计量控制模块采集楼宇用水量、供水压力。

2.3 用热管孔子系统

用热管控子系统针对热计量收费背景下供热管理，在楼宇供热主干管线安装热计量表和电动阀门，室温最不利房间安装温度传感器，完成楼宇用热量计量，控制阀门开度达到楼宇精细控温。同时根据高校教学生活特点，下达时间控制策略控制阀门开度对学生公寓、教学楼进行分时段低温运行，经综合测算每日低温运行时长可达到10h，进一步提高了节能降耗的能力。

2.4 空调管控子系统

空调管控子系统主要完成中央空调和净化空调机组的管控，主要监测和控制内容包括空调给回水温度、压力，新风和回风温度、湿度，过滤网洁净度，冷却塔风扇工作状态等，以空调系统运行维护为主要着眼点，兼顾科学运行，节能运行。

3 平台典型应用

以某高校能源管控平台项目实施为例，说明平台架构典型应用，功能框架见图2。

3.1 设备层和通讯层

3.1.1 用电管控

采集装置：对所有教学楼各总配电柜安装三相多功能电表采集三相电压、三相电流、用电量，采集器采用KSKD系列电能采集器，经RS485协议和电力载波协议完成数据转换。

控制装置：对公共教学楼公共区域照明配电箱安装KSKD系列单相用电控制器（根据现场情况加装中间继电器），按照时间段进行照明自动开关，通讯通过电力载波协议完成;对室外路灯按路灯供电线路和站点设置安装光照度控制器和单相用电控制器（根据现场情况加装中间继电器），根据市政路灯开启条件设置光照度控制器开关照度（结合现场情况，一般设为200lx）。

3.1.2 用水管控

对30栋学生公寓和10栋教学楼供水入户管线共113个点位安装光电直读水表、数字压力传感器，采集楼宇用水量（分自来水、中水）、入户供水压力，采集器采用KSKS系列供水采集器，经RS485协议和电力载波协议完成数据转换;入户管线均安装电动阀门，安装KSKV系列阀门控制器，根据水表流量和压力设定控制策略解决水管突发跑冒滴漏情况的判断和应急处理。

3.2 管理层

管理层完成上行数据和下行数据的管理，现场实施中按照电力载波传输要求共安装KSKA数据集中器39台，根据数据传输情况加装KSKB数据优化器，数据通讯利用光纤专网。能源管控平台控制中心设置2台数据服务器（其中数据服务器1台，应用服务器1台），服务器安装MySQL数据库软件和配置软件，数据采集频率为1h/次，满足系统高效运行和数据归档要求。

平台软件采用B/S架构，便于PC、手机、平板电脑等多途径使用。平台完成对数据的统计分析、实时计算，以及数据上报、能耗评价等。系统能够快速查询校内部门的各类能源数据、报表、历史曲线及学校的能耗公示等。

4 结语

本文提出了一种基于运行维护思想的高校能源管控平台设计方案，简单介绍了平台设备选型和具体应用。平台利用光纤与电力载波技术实现平台数据信息的稳定传输，基于B/S框架建立平台软件。能源管控平台服务于后勤日常运行维护，对学校各类能源和设备远程计量和远程控制，从而达到节能降耗并与后勤日常运行维护有机结合，进一步提升学校节能潜力和能源管理能力的目的。

参考文献

[1] 万力，王鹏.校园建筑节能监测系统的设计与应用[J].建筑电气，2010，29（10）：24-27.

[2] 李辉，张永坚，贾文杰，等.公共建筑节能监测系统建设运行技术探讨[J].建设科技，2015（19）：60-62.

Design and Application of  the Energy Management and Control Platform Based on Operation and Maintenance Idea

REN Xiu-feng

（Tianjin University of technology， Tianjin  300384）

Abstract：Based on the IOT，this paper realizes the remote monitoring and control of school water，electricity and thermal energy.Through the design and application of this platform， not only the measurement of energy consumption can be realized，but also the control strategy can be implemented according to the energy consumption behavior， energy saving and consumption reduction can be organically combined with the daily operation and maintenance of logistics.

Key words：energy management and control platform; informatization; operation and maintenance