【項目背景】

隨著中國社會經(jīng)濟發(fā)展進入新時代，低碳節(jié)能、生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展已成為共識，信息化、數(shù)字化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)突飛猛進，為學(xué)校建設(shè)智慧能源管理提供了條件。高校作為大型公共事業(yè)型單位，能源消耗巨大，電力消耗占總能耗80%以上，建設(shè)智慧能源管理中心，不僅具有重要的社會效益和經(jīng)濟效益，并且具有重要的示范意義。1，有利于建立高校節(jié)能工作的長久機制；2，有利于深化節(jié)約型校園的建設(shè)，創(chuàng)建的綠色校園；3，通過能源管理結(jié)合節(jié)約能源相關(guān)活動，培養(yǎng)學(xué)生高度社會責(zé)任感；4，通過節(jié)能減排，能源管控，踐行和助力中國2050實現(xiàn)碳中和的目標。

【需求分析】

學(xué)校設(shè)立能源管理與節(jié)能減排中心，根據(jù)近期和遠期需求，獨立部署一套管理功能完善的能源管理平臺，具備能源數(shù)據(jù)實時監(jiān)測、統(tǒng)計與分析、設(shè)備管理與AI預(yù)警、節(jié)能控制、碳足跡等相應(yīng)功能，同時平臺系統(tǒng)滿足后期擴展和融合要求，可形成高校智慧能源管理一體化平臺。

【技術(shù)路線】

『設(shè)計原則』

原則

系統(tǒng)設(shè)計符合國家有關(guān)技術(shù)標準、行業(yè)標準和有關(guān)的國際標準。

穩(wěn)定、實用原則

系統(tǒng)為基礎(chǔ)系統(tǒng)成熟可靠的產(chǎn)品，能根據(jù)本項目實際需求進行系統(tǒng)功能調(diào)整以及定制開發(fā)新的功能模塊。系統(tǒng)從方案設(shè)計、組織施工都堅持可靠性原則，提供優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)保障，保證系統(tǒng)質(zhì)量。系統(tǒng)在工程現(xiàn)場運行具有很高的可靠性，其平均無事故時間MTBF≥50000小時。

安全原則

系統(tǒng)保證系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)的安全，滿足電力二次系統(tǒng)安全防護要求，采用適當(dāng)?shù)募用芊雷o措施、數(shù)據(jù)備份措施、防病毒措施及防火墻技術(shù)，提供嚴格的用戶認證和權(quán)限管理手段。

開放性、高兼容性和可擴展性原則

采用開放式體系、分布式、模塊化設(shè)計，保證系統(tǒng)的開放性、可擴展性，適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展、新技術(shù)發(fā)展和設(shè)備的升級換代，滿足軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)的兼容及系統(tǒng)間互聯(lián)的要求，不同廠商提供的不同系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與不同廠商終端之間的集成，實現(xiàn)信息的互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享，避免形成信息孤島造成重復(fù)投資和浪費。

『系統(tǒng)構(gòu)架』

基于前端后端分離架構(gòu)，前端界面靈活迭代，后端服務(wù)穩(wěn)定運行；支持集群部署，可根據(jù)數(shù)據(jù)量彈性擴容，保障系統(tǒng)高可用性，避免單點故障。系統(tǒng)采用B/S的模式，系統(tǒng)總體上采用分層分布式體系結(jié)構(gòu)，按照縱向分為主站管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場測控層三大部分。

【建設(shè)方案】

『總體規(guī)劃』

在采集數(shù)據(jù)的傳輸中，主要有有線和無線兩種方式。考慮到能源管理系統(tǒng)要進行控制，實時性和可靠性要求都比較高，所以本方案采用有線的組網(wǎng)模式。各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，先集中到樓層采集器，樓層采集器通過用有線傳輸?shù)姆绞缴蟼鞯侥茉垂芾砥脚_，有線傳輸帶寬比較高，能過夠確保數(shù)據(jù)的實時性，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)阻塞的情況，同時由于有線方式傳輸可靠性高，避免了傳輸不可靠造成大面積采集數(shù)據(jù)不正常或者無法遠程控制的情況。

『系統(tǒng)建設(shè)』

本次計劃建設(shè)的能源管理系統(tǒng)是一套綜合了各種智能傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、電力電能管理等一系列專業(yè)技術(shù)的信息化管理與應(yīng)用系統(tǒng)，項目主要實現(xiàn)對單位內(nèi)部各分項能源進行實時監(jiān)測和統(tǒng)計分析。

能源管理系統(tǒng)把高校的能源消耗如：電、水、氣（汽）的使用過程數(shù)據(jù)，進行監(jiān)測、記錄、分析、指導(dǎo)。實時監(jiān)控高校各種能源的詳細使用情況，為負荷管理、節(jié)能降耗提供直觀科學(xué)的依據(jù)，促進管理水平的進一步提高及運營成本的進一步降低。使能源使用合理，控制浪費，達到節(jié)能減排，節(jié)能降耗，再創(chuàng)造效益的目的。通過數(shù)據(jù)分析，可以幫助高校對每棟建筑、每個建筑進行實時監(jiān)測，杜絕浪費，并可以幫助高校進一步優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，降低能源成本費用，提高能源利用效率。

【能源管理平臺功能設(shè)計】

『配電監(jiān)控』

站點概覽

用戶可以全面查看所選單個配電站點的各類監(jiān)控數(shù)據(jù)，包括用能趨勢、負荷、功率因數(shù)、月均負荷率等重要指標。通過這些數(shù)據(jù)，用戶能夠直觀了解配電站點的能耗變化、負荷波動情況，并及時發(fā)現(xiàn)潛在的能效問題或異常，幫助進行優(yōu)化管理和決策。

主系統(tǒng)圖

實時查看電氣設(shè)備的狀態(tài)變化、執(zhí)行動態(tài)動畫，并觸發(fā)特定事件，提升系統(tǒng)的可視化與操作體驗。

實時監(jiān)測

顯示各站點所有設(shè)備的實時狀態(tài)，并展示每個設(shè)備所采集的實時數(shù)據(jù)。幫助用戶實時掌握設(shè)備的運行情況，確保設(shè)備穩(wěn)定運行并及時發(fā)現(xiàn)潛在問題。

歷史曲線

展示關(guān)聯(lián)站點下所有監(jiān)測回路的各項電氣參數(shù)數(shù)據(jù)曲線，包括電壓、電流、功率、頻率等關(guān)鍵電氣參數(shù)的實時波動情況。

電量統(tǒng)計

展示關(guān)聯(lián)站點下各回路的分項電量數(shù)據(jù)，包括尖、峰、平、谷等不同電價時段的用電量。通過直觀的圖表，用戶可以清晰地看到各回路在不同時間段的電量消耗情況，并分析用電模式。

電費統(tǒng)計

展示關(guān)聯(lián)站點下各回路的分項電費監(jiān)控數(shù)據(jù)，前提是該站點已配置電價方案。通過該功能，用戶可以查看不同回路在各個電價時段（如尖、峰、平、谷等）的電費消耗情況。

對比分析

展示各站點回路的查詢數(shù)據(jù)的同比（與去年同一時間相比）和環(huán)比（與上個月或上個周期相比）的多柱狀圖。通過該圖表，用戶可以直觀地比較不同時間周期內(nèi)各回路的數(shù)據(jù)變化趨勢，幫助用戶發(fā)現(xiàn)趨勢、評估績效，并作出更有針對性的決策。

電量排名

可以展示用戶所選站點下所有設(shè)備的日、月、年用電排名，幫助用戶全面了解各設(shè)備在不同時間周期內(nèi)的用電情況。通過這些排名，用戶能夠快速識別哪些設(shè)備存在較高的能耗，采取針對性的節(jié)能措施，從而優(yōu)化整體能源使用，降低運營成本。

整點抄表

可以根據(jù)用戶選擇的查詢條件，生成對應(yīng)站點設(shè)備的原始值報表，幫助用戶深入了解每個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，為后續(xù)的故障診斷、設(shè)備維護和能源優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

電量預(yù)測

根據(jù)AI算法計算并顯示站點的預(yù)測用電量與實際用電量，用戶能夠清晰地看到預(yù)測用電量與實際用電量之間的差異，從而幫助發(fā)現(xiàn)能效問題、優(yōu)化用電策略，提高能源管理的效率與準確性。

負荷分析

顯示各站點設(shè)備的實時負荷數(shù)據(jù)曲線，并統(tǒng)計峰谷差，通過這項功能，用戶能夠更清晰地了解各站點設(shè)備的負荷情況及其波動范圍，從而優(yōu)化能源使用，發(fā)現(xiàn)潛在問題，并采取相應(yīng)的節(jié)能措施。

需量分析

通過計算和展示各站點的需量數(shù)據(jù)，以及需量產(chǎn)生的時間分布和頻次統(tǒng)計，用戶能夠更好地了解負荷需求的波動趨勢，識別高峰需求時段，進而進行合理的負荷調(diào)度和管理。

設(shè)備診斷

顯示變壓器與直流屏的關(guān)鍵監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)圖表、告警提醒等功能，幫助運維人員及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在問題，提高設(shè)備運行的可靠性和效率。

綜合月報

每月自動生成站點的用電綜合報告，并提供在線瀏覽或下載至本地保存的功能，旨在實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化處理與便捷訪問。通過此功能，系統(tǒng)將在每月的指定時間自動抓取站點的用電數(shù)據(jù)，生成詳細的用電報告。用戶可以在線瀏覽報告內(nèi)容，或者選擇下載報告文件以便本地存儲和查看。

『用水監(jiān)測』

管網(wǎng)分布

展示用戶使用QTouch繪制并上傳的用水管網(wǎng)圖，支持與數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，并提供動畫效果和事件響應(yīng)功能。

實時監(jiān)測

顯示用水站點所有設(shè)備的實時狀態(tài)，并展示每個設(shè)備所采集到的數(shù)據(jù)。通過這些實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析功能，用戶能夠及時識別潛在問題，優(yōu)化用水管理，提高系統(tǒng)的整體效率和可靠性。

歷史曲線

顯示用水站點各用水監(jiān)測設(shè)備實時采集并上傳的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)以圖表或列表的形式呈現(xiàn)，方便用戶進行直觀分析。

用水統(tǒng)計

展示各用水站點設(shè)備檢測到的日、月、年用水?dāng)?shù)據(jù)曲線圖，提供用戶對用水趨勢和模式的深入分析。幫助用戶識別高峰用水時段和低谷用水時段。

對比分析

展示各站點回路的用水?dāng)?shù)據(jù)的同比和環(huán)比分析，采用多柱狀圖的形式進行可視化。

用量排名

顯示各站點設(shè)備的日、月、年用水排名，為用戶提供直觀的用水情況對比。通過這種方式，用戶能夠更好地監(jiān)控各站點的用水情況，發(fā)現(xiàn)用水異常，優(yōu)化用水管理策略，提高整體水資源的使用效率。

『用氣監(jiān)測』

管網(wǎng)分布

實時查看電氣設(shè)備的狀態(tài)變化、執(zhí)行動態(tài)動畫，并觸發(fā)特定事件，提升系統(tǒng)的可視化與操作體驗。

實時監(jiān)測

顯示用氣站點所有設(shè)備的實時狀態(tài)，并提供每個設(shè)備所采集到的數(shù)據(jù)。實時監(jiān)控用氣站點的設(shè)備狀態(tài)，提高管理效率，確保設(shè)備安全可靠地運行。

歷史曲線

實時顯示站點各用氣監(jiān)測設(shè)備所采集并上傳的數(shù)據(jù)信息。

用氣統(tǒng)計

展示各站點設(shè)備檢測到的日、月、年用氣數(shù)據(jù)曲線圖，用戶可以直觀地觀察用氣量隨時間的變化趨勢。

對比分析

展示了各用氣站點回路的查詢數(shù)據(jù)，并通過同比和環(huán)比的多柱狀圖形式直觀地呈現(xiàn)了數(shù)據(jù)的變化趨勢和對比分析。用戶可以通過對比不同回路的數(shù)據(jù)，快速識別異常波動、趨勢變化或潛在問題，從而優(yōu)化用氣管理和資源配置，提高整體運行效率和經(jīng)濟效益。

用量排名

展示了用戶選擇的站點在不同時間維度下的用氣排名，了解各站點在不同周期內(nèi)的用氣情況，從而便于對比和分析站點的用氣效率和資源消耗。

『照明空調(diào)管控』

教室管控

與學(xué)期課表計劃對接，對該時段有課的教室，提前xx分鐘自動開啟教室照明空調(diào)用電，延后xx分鐘自動關(guān)閉；（課表對接）

無教學(xué)安排的教室，根據(jù)自習(xí)人數(shù)自行開啟一定數(shù)量未上課教室的照明空調(diào)用電，其余空余教室一律無法手動開啟；（自動開啟）

臨時用教室，根據(jù)使用者申請，可通過平臺或樓棟管理員app就地開啟；（臨時使用）

公共區(qū)域照明，設(shè)定時間（如23:00-7:00）統(tǒng)一斷電，統(tǒng)一開啟；應(yīng)急照明除外；

空調(diào)能通過后臺設(shè)定溫度范圍參數(shù)。

行政樓管控

設(shè)定時間（如23:00后），對所有辦公室照明統(tǒng)一斷電（不包括插座用電），可就地手動開啟；

空調(diào)能通過后臺設(shè)定溫度范圍參數(shù)。

『碳排統(tǒng)計』

通過集成的碳排放計算模型，能夠根據(jù)各站點的能源使用情況，實時計算并展示相應(yīng)的碳排放數(shù)據(jù)圖。通過這一功能，用戶可以快速識別高碳排放的能源消耗模式，為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、制定減排目標和提升環(huán)境可持續(xù)性提供有力的數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。

『報警管理』

實時查看單個或多個站點未操作報警信息的功能，還可以查看歷史已操作報警信息，旨在幫助管理員高效監(jiān)控平臺各站點的異常狀態(tài)。

『智能預(yù)警』

通過引入偏離模型和狼牙模型，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對各回路的電參數(shù)據(jù)進行全面分析。通過AI智能算法，系統(tǒng)能夠自動識別回路運行中的潛在風(fēng)險，并基于歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測信息，預(yù)測未來可能出現(xiàn)的故障或異常情況。平臺輸出詳細的診斷報告，報告中包含回路風(fēng)險評估、可能的故障點以及改進建議，幫助維護人員及早識別隱患、優(yōu)化維護策略，提升電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

『集控大屏』

以水、電、油、氣等能耗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提供綜合能源使用情況的實時監(jiān)控與分析，集中展示用電設(shè)備概況、實時負荷、電量統(tǒng)計、電費趨勢、碳排統(tǒng)計、告警概況等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為學(xué)校管理層的決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

【前端計量和節(jié)能改造服務(wù)】

『能耗采集』

總體規(guī)劃

在采集數(shù)據(jù)的傳輸中，主要有有線和無線兩種方式。有線方式的優(yōu)點在于通信穩(wěn)定，帶寬高，可一次性傳輸大量數(shù)據(jù)；缺點在于每個點都需要布線，有的地方可能還需要跨越道路樓宇等，布線成本過高。無線方式的優(yōu)點在于不用布線，不受安裝地點的限制，安裝方便；缺點是數(shù)據(jù)傳輸帶寬比較窄，受環(huán)境因素的影響通信可能出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，同時還需要新增無線通信的模塊和基站。

現(xiàn)場實施

針對已安裝表計的電能監(jiān)測，我們直接采用已經(jīng)安裝的表計，通過加裝或者更換一個現(xiàn)場采集器的方式，通過485總線，將電表數(shù)據(jù)采集到采集器，最后通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器。

在監(jiān)測點比較分散的地方，或者有線無法覆蓋不到的地方，我們計劃采用無線方式進行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)采集部分還是使用485總線，數(shù)據(jù)傳輸部分通過Lora模塊，以無線方式連接Lora基站，再通過Lora基站以太網(wǎng)有線接入數(shù)據(jù)中心綜合能源管理平臺。

對于新增的計量出線，如果已經(jīng)安裝有互感器，可通過加裝二次測量表的方式，通過開口互感器測量高壓電流互感器的一次線纜的二次電流，通過二次監(jiān)測模塊間接測量所在柜體的高壓電流數(shù)據(jù)，電壓數(shù)據(jù)通過母線PT的二次側(cè)通過接線段子直接引入二次監(jiān)測模塊電壓測量端子完成對該回路的所有電參量數(shù)據(jù)的實時采集。

所有二次監(jiān)測模塊通過485總線接入數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器再通過以太網(wǎng)有線接入數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)平臺。

『照明節(jié)能改造』

學(xué)校的傳統(tǒng)照明控制方式通常采用斷路器控制、蹺板開關(guān)控制、接觸器輔助控制等方式，這些控制方式簡單單一，大量燈具同時開關(guān)，節(jié)能效果差，而且操作繁瑣，管理不便，因此需要更加合的的控制方式實現(xiàn)高效智能管理和節(jié)能的目的。

學(xué)校智能照明控制管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控、節(jié)能管理每一盞燈，實現(xiàn)按需照明，從管理和節(jié)能兩個角度對學(xué)校照明系統(tǒng)等進行多方位、精細化節(jié)能控制和管理；

管理人員能在一個統(tǒng)一的燈聯(lián)網(wǎng)平臺上對整個校園的照明進行遙控、遙信、遙測,既能根據(jù)事先預(yù)約的各種照明節(jié)能模式自動運行，也可遠程手動控制到每一盞燈，及時監(jiān)測并發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，及時進行維護和管理，保證設(shè)備的可用性，延長設(shè)備的使用年限，提高校園的整體形象。

『空調(diào)節(jié)能改造』

目前教學(xué)樓、部分行政樓使用的是分體空調(diào)（掛機、柜地機或天井機）。

分體空調(diào)采用人工控制，手動開啟、關(guān)閉及溫度調(diào)節(jié)，可能存在“下課空調(diào)未關(guān)"、“溫度設(shè)置不合理"現(xiàn)象，管理方式粗放，存在較大節(jié)能空間。

為響應(yīng)節(jié)約用電政策，嚴格執(zhí)行夏季室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)置不得低于26攝氏度，冬季室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)置不得高于20攝氏度的規(guī)定，并做到無人時不開空調(diào)，進行分體空調(diào)改造是十分必要的。

【平臺價值】

建設(shè)一套智慧高校能碳管理平臺，統(tǒng)籌管理學(xué)校綜合能源運行、能耗分析、能源監(jiān)管、運維檢修、節(jié)能改造、雙碳管控等業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了高度信息化與自動化，科學(xué)管理、安全可靠，提高用能管理效率和水平，節(jié)約人力物力的同時，也提高了經(jīng)濟效益 。通過高校智慧能碳管理平臺，自動生成節(jié)能分析報告，通過分析投入產(chǎn)出經(jīng)濟指標，指導(dǎo)高校低碳能源建設(shè)和投資，達到整體節(jié)能20%以上的目標。