試論高校校園能源管理網(wǎng)絡平臺之構建
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王旭東1由 分享
摘要：近年來,高等學校在辦學規(guī)模、校園面積、師生數(shù)量等方面增長較快，對能源的消耗量也大幅提高。在這種情況下，高等學校作為社會的重要組成部分，創(chuàng)建節(jié)約型校園意義重大。文章通過對校園能源消耗現(xiàn)狀的研究，提出在高等學校構建基于網(wǎng)絡系統(tǒng)的能源管理平臺是實現(xiàn)節(jié)能降耗的重要手段。
關鍵詞：高校；校園能源；管理網(wǎng)絡平臺；數(shù)據(jù)采集
哥本哈根聯(lián)合國氣候會議向全世界傳遞了這樣一個信號：以節(jié)能減排為特征的“低碳”經(jīng)濟將成為人類社會未來的發(fā)展方向。而我國能源相對匱乏，更需要合理利用，并將其作為經(jīng)濟和社會發(fā)展的一項長遠戰(zhàn)略方針。近年來，我國高等教育得到較快發(fā)展，其辦學規(guī)模、校園面積及師生數(shù)量增長較快，能源消耗也大幅增加。高等院校作為社會的重要組成部分，要積極抑制能源不合理增長，制定長遠節(jié)能規(guī)劃，通過技術手段使節(jié)能目標落到實處。
高校能源管理的現(xiàn)狀
當前，高校為了降低能源消耗，制定了一系列節(jié)能減排、杜絕“跑冒滴漏”的措施，安裝了大量節(jié)能器具，同時加大了節(jié)能的宣傳力度。但對于能源的使用和管理還屬于粗放型。所用的能耗計量終端大多還是傳統(tǒng)的電子式或機械式計量表，由于其機械齒輪易于磨損，易造成數(shù)據(jù)誤差，計量儀表體積大而笨重，自身也會產(chǎn)生較大功耗。計量器具大多只具備一級考核，沒有二級及以下用能考核，這些是高校能源計量基礎設施的薄弱環(huán)節(jié)。很多高校為了滿足新校區(qū)教學、科研、生活的需要，雖然增加了大量的節(jié)能設備，但對能源的計量考核仍停留在原有水平上。
隨著高等學校招生、校園產(chǎn)業(yè)、科研開發(fā)的快速增長，高校能源管理部門的任務越來越重。由于缺少能源管理技術人員，在軟環(huán)境管理上資金投入不足，無法實現(xiàn)全方位的能耗監(jiān)控和計量，傳統(tǒng)單一的計量收費管理模式已遠遠不能適應高校的發(fā)展。因此，一些高校在新校區(qū)建設和老校區(qū)改造中，逐步引入了建筑自動化管理系統(tǒng)來進行建筑能耗的管理，以建立適應其發(fā)展的能源管理網(wǎng)絡平臺。
高校能源管理網(wǎng)絡平臺的構建
校園能源管理網(wǎng)絡平臺的構建旨在通過校園網(wǎng)絡實現(xiàn)校園能耗的管理和監(jiān)控，進行數(shù)據(jù)交換和共享，協(xié)調處理能耗用戶、設施設備之間的關系，改善并優(yōu)化能源環(huán)境。整個系統(tǒng)在技術上先進、簡便、實用。系統(tǒng)平臺主要由三個部分構建而成：對能源進行管理的系統(tǒng)平臺軟件，基于IP技術和電力載波技術的數(shù)據(jù)集中器或遠程抄表技術，采用電力線載波智能化網(wǎng)絡電表或射頻卡水表等計量終端。
能源管理系統(tǒng)應用軟件能源管理平臺是基于現(xiàn)代電子與信息技術，應用遠程網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)對能源的使用進行監(jiān)控，利用智能卡、電子采集器等技術對能源的使用進行有效控制的智能管理平臺。平臺的運行可以利用校園網(wǎng)絡。在技術和設備上可以使用當前較為成熟的網(wǎng)絡連接模式和電子設備，以保證整個系統(tǒng)平臺的穩(wěn)定、可靠，同時兼顧可擴展性和易維護性原則。整個系統(tǒng)以開放式架構，執(zhí)行相關的國際標準或工業(yè)標準，以保證各供應商產(chǎn)品的協(xié)同運行并考慮投資者的長遠利益。系統(tǒng)軟件可以做成以web-service為接口的多功能開放軟件，能夠用來管理、控制并配置水、電等能源表具與數(shù)據(jù)采集器。系統(tǒng)與目前的網(wǎng)絡系統(tǒng)相兼容，還可以匯總和報告能源使用中的突發(fā)事件，允許遠程配置能源表和數(shù)據(jù)集中器，調整計費率。允許系統(tǒng)遠程控制表具的開關，適應大小不同規(guī)模的系統(tǒng)運行，維系從表具、數(shù)據(jù)采集器，到服務器乃至整個系統(tǒng)的運行。 系統(tǒng)軟件還可以集成多個應用模塊組合，包括數(shù)據(jù)采集與轉換模塊、數(shù)據(jù)分析與匯總模塊、安全運行模塊、緊急事務處理模塊、數(shù)據(jù)庫與能源應對策略模塊等，系統(tǒng)平臺以視窗界面呈現(xiàn)，實現(xiàn)有效的能源策略分析。在上述模塊中，通過運行流程及時確認能源使用異常狀況，提供修正措施，使能源利用效益最大化，避免造成整個能源網(wǎng)內(nèi)的故障。
數(shù)據(jù)集中及遠程抄表技術用電數(shù)據(jù)遠程集中抄表利用電力線載波傳遞電表的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程集中抄表和收費控制。電力線遠程傳輸技術實現(xiàn)了智能設備的即插即用，數(shù)據(jù)集中器根據(jù)用戶的設定來采集和儲存來自電表的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集中器通過連接到TCP/IP的廣域網(wǎng)絡來實現(xiàn)遠程通信，可以將控制命令和數(shù)據(jù)文件下載到相關設備中，并控制一個電表或一組電表。通過具有擴頻載波通信技術的強抗干擾電力線，可以將校園用電設施設備的用電量遠程集中。數(shù)據(jù)集中器除了可以采集數(shù)據(jù)外，還可以增加控制過程，如安全檢測和遠程控制能力，在系統(tǒng)運行中監(jiān)測電表和線路的運行故障，以及任何人為改變相線連接的現(xiàn)象，有效防止故障和竊電現(xiàn)象的產(chǎn)生。同時，可進行遠程控制線路的切換和中繼調整，建立與能源管理平臺軟件的連接，通過軟件驅動的方式，實現(xiàn)對不同能耗設施設備及各種子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，基于標準的Microsoft架構和成熟的網(wǎng)絡服務（SQL Server等）以及通信協(xié)議（TCP/IP、HTTP、FTP等）與能源管理平臺互聯(lián)。能源數(shù)據(jù)可以利用校園網(wǎng)在不同的子系統(tǒng)或設施設備中采集而得，使用軟件協(xié)議無縫鏈接，實現(xiàn)遠程自動化采集。
數(shù)據(jù)采集終端高校的能耗設施設備以往所裝置的終端表具大多是傳統(tǒng)的計量器具，由于技術的更新?lián)Q代，終端表具的技術含量也大幅提升，采用單項電力線載波的LED電能表和CPU射頻卡表具等得到了廣泛應用。這些終端的使用，延長了表具的壽命，而且故障率極低，實現(xiàn)遠程抄表和收費控制，表具功耗也大為降低。以電表為例，具備電力線載波采集器的電表，可以輕松做到雙向電力線通信，同時可以記錄多個用電參數(shù)，包括供電質量、故障預警及異常報告等。
能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡平臺的主要特點和功能
主要特點系統(tǒng)平臺具有集中統(tǒng)一的管理能力，具有多級集中統(tǒng)一的管理中心，并實施科學合理的管理。同時系統(tǒng)以安全為核心，具有開放性，能有機地與校園網(wǎng)絡連接，融合成一個整體。隨著學校的發(fā)展變化，系統(tǒng)必須能適合多種規(guī)模，具備較強的可擴展性，能隨時適應對系統(tǒng)的擴容要求。系統(tǒng)還應具有兼容性和靈活性，能適應產(chǎn)品的升級換代。系統(tǒng)平臺所選擇的網(wǎng)絡及終端器具應標準化、規(guī)范化，要確保系統(tǒng)的安全性、可靠性、容錯性以及較強的自檢功能。
管理網(wǎng)絡平臺的功能實現(xiàn)校園能源管理網(wǎng)絡平臺，是通過對校園能源消耗數(shù)據(jù)的自動采集，進行集中統(tǒng)計和數(shù)據(jù)綜合分析，來實現(xiàn)校園內(nèi)能耗數(shù)據(jù)的共享、交換、檢測、管理以及控制。隨著能源管理的重要性日益提高，利用校園網(wǎng)絡實現(xiàn)能源使用的監(jiān)測、控制及管理是完全可行的。該平臺可以對能源使用設施和設備的能源使用情況進行監(jiān)視，設置模擬屏，對各耗能單元進行全局監(jiān)控。如整個系統(tǒng)或局部單元出現(xiàn)能耗異常，可立即顯示異常部位并示警，便于管理人員及時發(fā)現(xiàn)和處理異常情況。在運轉中，網(wǎng)絡管理平臺可以實現(xiàn)如下功能：數(shù)據(jù)采集功能、用能監(jiān)控功能、賬務管理功能、數(shù)據(jù)匯總和分析功能等。
結語
能源短缺仍將是今后制約我國國民經(jīng)濟發(fā)展的“瓶頸”。網(wǎng)絡化能源管理平臺的建立，符合我國能源發(fā)展的長遠戰(zhàn)略。該平臺的建立可以全面提升能源管理的技術層次，提高管理人員和能源使用者的節(jié)能意識，高效率地降低能耗。這一平臺的使用，可以有效節(jié)約能源，降低高校的運行成本，對社會低碳發(fā)展起到積極的作用。
參考文獻：
[1]劉永生.網(wǎng)絡化能源服務平臺NES[J].儀器儀表標準化與計量，2005，（2）.
[2]Opto SNAP PAC系統(tǒng)在紐約州立大學能源管理項目中的應用[OL].（2009-09-13）.http://www.gongkong.com/Common/Details.Aspx?c=1&m=1&l=1&Type=company&companyID=7-A014-AE7D2D3D9563&Id=7-A014-AE7D2D3D9563.
[3]吳弼人.平臺科學評估，挖掘耗能大戶節(jié)能潛力[J].華東科技，2009,（10）.
關鍵詞：高校；校園能源；管理網(wǎng)絡平臺；數(shù)據(jù)采集
哥本哈根聯(lián)合國氣候會議向全世界傳遞了這樣一個信號：以節(jié)能減排為特征的“低碳”經(jīng)濟將成為人類社會未來的發(fā)展方向。而我國能源相對匱乏，更需要合理利用，并將其作為經(jīng)濟和社會發(fā)展的一項長遠戰(zhàn)略方針。近年來，我國高等教育得到較快發(fā)展，其辦學規(guī)模、校園面積及師生數(shù)量增長較快，能源消耗也大幅增加。高等院校作為社會的重要組成部分，要積極抑制能源不合理增長，制定長遠節(jié)能規(guī)劃，通過技術手段使節(jié)能目標落到實處。
高校能源管理的現(xiàn)狀
當前，高校為了降低能源消耗，制定了一系列節(jié)能減排、杜絕“跑冒滴漏”的措施，安裝了大量節(jié)能器具，同時加大了節(jié)能的宣傳力度。但對于能源的使用和管理還屬于粗放型。所用的能耗計量終端大多還是傳統(tǒng)的電子式或機械式計量表，由于其機械齒輪易于磨損，易造成數(shù)據(jù)誤差，計量儀表體積大而笨重，自身也會產(chǎn)生較大功耗。計量器具大多只具備一級考核，沒有二級及以下用能考核，這些是高校能源計量基礎設施的薄弱環(huán)節(jié)。很多高校為了滿足新校區(qū)教學、科研、生活的需要，雖然增加了大量的節(jié)能設備，但對能源的計量考核仍停留在原有水平上。
隨著高等學校招生、校園產(chǎn)業(yè)、科研開發(fā)的快速增長，高校能源管理部門的任務越來越重。由于缺少能源管理技術人員，在軟環(huán)境管理上資金投入不足，無法實現(xiàn)全方位的能耗監(jiān)控和計量，傳統(tǒng)單一的計量收費管理模式已遠遠不能適應高校的發(fā)展。因此，一些高校在新校區(qū)建設和老校區(qū)改造中，逐步引入了建筑自動化管理系統(tǒng)來進行建筑能耗的管理，以建立適應其發(fā)展的能源管理網(wǎng)絡平臺。
高校能源管理網(wǎng)絡平臺的構建
校園能源管理網(wǎng)絡平臺的構建旨在通過校園網(wǎng)絡實現(xiàn)校園能耗的管理和監(jiān)控，進行數(shù)據(jù)交換和共享，協(xié)調處理能耗用戶、設施設備之間的關系，改善并優(yōu)化能源環(huán)境。整個系統(tǒng)在技術上先進、簡便、實用。系統(tǒng)平臺主要由三個部分構建而成：對能源進行管理的系統(tǒng)平臺軟件，基于IP技術和電力載波技術的數(shù)據(jù)集中器或遠程抄表技術，采用電力線載波智能化網(wǎng)絡電表或射頻卡水表等計量終端。
能源管理系統(tǒng)應用軟件能源管理平臺是基于現(xiàn)代電子與信息技術，應用遠程網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)對能源的使用進行監(jiān)控，利用智能卡、電子采集器等技術對能源的使用進行有效控制的智能管理平臺。平臺的運行可以利用校園網(wǎng)絡。在技術和設備上可以使用當前較為成熟的網(wǎng)絡連接模式和電子設備，以保證整個系統(tǒng)平臺的穩(wěn)定、可靠，同時兼顧可擴展性和易維護性原則。整個系統(tǒng)以開放式架構，執(zhí)行相關的國際標準或工業(yè)標準，以保證各供應商產(chǎn)品的協(xié)同運行并考慮投資者的長遠利益。系統(tǒng)軟件可以做成以web-service為接口的多功能開放軟件，能夠用來管理、控制并配置水、電等能源表具與數(shù)據(jù)采集器。系統(tǒng)與目前的網(wǎng)絡系統(tǒng)相兼容，還可以匯總和報告能源使用中的突發(fā)事件，允許遠程配置能源表和數(shù)據(jù)集中器，調整計費率。允許系統(tǒng)遠程控制表具的開關，適應大小不同規(guī)模的系統(tǒng)運行，維系從表具、數(shù)據(jù)采集器，到服務器乃至整個系統(tǒng)的運行。 系統(tǒng)軟件還可以集成多個應用模塊組合，包括數(shù)據(jù)采集與轉換模塊、數(shù)據(jù)分析與匯總模塊、安全運行模塊、緊急事務處理模塊、數(shù)據(jù)庫與能源應對策略模塊等，系統(tǒng)平臺以視窗界面呈現(xiàn)，實現(xiàn)有效的能源策略分析。在上述模塊中，通過運行流程及時確認能源使用異常狀況，提供修正措施，使能源利用效益最大化，避免造成整個能源網(wǎng)內(nèi)的故障。
數(shù)據(jù)集中及遠程抄表技術用電數(shù)據(jù)遠程集中抄表利用電力線載波傳遞電表的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程集中抄表和收費控制。電力線遠程傳輸技術實現(xiàn)了智能設備的即插即用，數(shù)據(jù)集中器根據(jù)用戶的設定來采集和儲存來自電表的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集中器通過連接到TCP/IP的廣域網(wǎng)絡來實現(xiàn)遠程通信，可以將控制命令和數(shù)據(jù)文件下載到相關設備中，并控制一個電表或一組電表。通過具有擴頻載波通信技術的強抗干擾電力線，可以將校園用電設施設備的用電量遠程集中。數(shù)據(jù)集中器除了可以采集數(shù)據(jù)外，還可以增加控制過程，如安全檢測和遠程控制能力，在系統(tǒng)運行中監(jiān)測電表和線路的運行故障，以及任何人為改變相線連接的現(xiàn)象，有效防止故障和竊電現(xiàn)象的產(chǎn)生。同時，可進行遠程控制線路的切換和中繼調整，建立與能源管理平臺軟件的連接，通過軟件驅動的方式，實現(xiàn)對不同能耗設施設備及各種子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，基于標準的Microsoft架構和成熟的網(wǎng)絡服務（SQL Server等）以及通信協(xié)議（TCP/IP、HTTP、FTP等）與能源管理平臺互聯(lián)。能源數(shù)據(jù)可以利用校園網(wǎng)在不同的子系統(tǒng)或設施設備中采集而得，使用軟件協(xié)議無縫鏈接，實現(xiàn)遠程自動化采集。
數(shù)據(jù)采集終端高校的能耗設施設備以往所裝置的終端表具大多是傳統(tǒng)的計量器具，由于技術的更新?lián)Q代，終端表具的技術含量也大幅提升，采用單項電力線載波的LED電能表和CPU射頻卡表具等得到了廣泛應用。這些終端的使用，延長了表具的壽命，而且故障率極低，實現(xiàn)遠程抄表和收費控制，表具功耗也大為降低。以電表為例，具備電力線載波采集器的電表，可以輕松做到雙向電力線通信，同時可以記錄多個用電參數(shù)，包括供電質量、故障預警及異常報告等。
能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡平臺的主要特點和功能
主要特點系統(tǒng)平臺具有集中統(tǒng)一的管理能力，具有多級集中統(tǒng)一的管理中心，并實施科學合理的管理。同時系統(tǒng)以安全為核心，具有開放性，能有機地與校園網(wǎng)絡連接，融合成一個整體。隨著學校的發(fā)展變化，系統(tǒng)必須能適合多種規(guī)模，具備較強的可擴展性，能隨時適應對系統(tǒng)的擴容要求。系統(tǒng)還應具有兼容性和靈活性，能適應產(chǎn)品的升級換代。系統(tǒng)平臺所選擇的網(wǎng)絡及終端器具應標準化、規(guī)范化，要確保系統(tǒng)的安全性、可靠性、容錯性以及較強的自檢功能。
管理網(wǎng)絡平臺的功能實現(xiàn)校園能源管理網(wǎng)絡平臺，是通過對校園能源消耗數(shù)據(jù)的自動采集，進行集中統(tǒng)計和數(shù)據(jù)綜合分析，來實現(xiàn)校園內(nèi)能耗數(shù)據(jù)的共享、交換、檢測、管理以及控制。隨著能源管理的重要性日益提高，利用校園網(wǎng)絡實現(xiàn)能源使用的監(jiān)測、控制及管理是完全可行的。該平臺可以對能源使用設施和設備的能源使用情況進行監(jiān)視，設置模擬屏，對各耗能單元進行全局監(jiān)控。如整個系統(tǒng)或局部單元出現(xiàn)能耗異常，可立即顯示異常部位并示警，便于管理人員及時發(fā)現(xiàn)和處理異常情況。在運轉中，網(wǎng)絡管理平臺可以實現(xiàn)如下功能：數(shù)據(jù)采集功能、用能監(jiān)控功能、賬務管理功能、數(shù)據(jù)匯總和分析功能等。
結語
能源短缺仍將是今后制約我國國民經(jīng)濟發(fā)展的“瓶頸”。網(wǎng)絡化能源管理平臺的建立，符合我國能源發(fā)展的長遠戰(zhàn)略。該平臺的建立可以全面提升能源管理的技術層次，提高管理人員和能源使用者的節(jié)能意識，高效率地降低能耗。這一平臺的使用，可以有效節(jié)約能源，降低高校的運行成本，對社會低碳發(fā)展起到積極的作用。
參考文獻：
[1]劉永生.網(wǎng)絡化能源服務平臺NES[J].儀器儀表標準化與計量，2005，（2）.
[2]Opto SNAP PAC系統(tǒng)在紐約州立大學能源管理項目中的應用[OL].（2009-09-13）.http://www.gongkong.com/Common/Details.Aspx?c=1&m=1&l=1&Type=company&companyID=7-A014-AE7D2D3D9563&Id=7-A014-AE7D2D3D9563.
[3]吳弼人.平臺科學評估，挖掘耗能大戶節(jié)能潛力[J].華東科技，2009,（10）.