新集衛生院能耗監測系統的設計與應用

【摘要】：針對醫院建筑能耗高且能源管理不合理的問(wèn)題，利用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通訊技術(shù)、計量控制技術(shù)等信息化技術(shù)，實(shí)現能源資源分類(lèi)分項計量和能源資源運行監管功能，清晰描述建筑內總的用能現狀；實(shí)時(shí)監測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數，識別有效負荷與無(wú)效能耗，從而可通過(guò)技術(shù)或行為節能方式，實(shí)現建筑的有效節能。

1  項目概述

本項目為揚州市新集衛生院能耗管理系統，位于揚州市新集鎮，地上五層，建筑面積8344.2㎡，共85個(gè)用電回路，分布在樓層配電井，Acrel-5000能耗系統采集該部分能源信息并重點(diǎn)解決基礎能耗數據的智能化、自動(dòng)化、可視化、可量化的收集與存儲，從而降低能源使用費用，為建立節約型社會(huì )發(fā)揮作用。

2  能耗在線(xiàn)監測系統的設計

整個(gè)能耗在線(xiàn)監測系統的設計是以《國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據傳輸技術(shù)導則》、《江蘇省國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑用電分項計量系統設計標準》等相關(guān)技術(shù)導則為基礎，建設符合用戶(hù)實(shí)際需求的能耗在線(xiàn)監測系統，整個(gè)系統完成了建筑內部能耗計量?jì)x表和能耗數據采集裝置的安裝，實(shí)現從建筑采集能耗數據，遠程傳輸數據，數據統計與展示的功能。整個(gè)系統包括能耗數據的原始采集、能耗數據的在線(xiàn)傳輸、能耗數據的在線(xiàn)分析診斷等，通過(guò)能耗計量裝置的安裝，實(shí)現能耗數據的原始采集；通過(guò)通訊管理機的安裝，實(shí)現能耗數據的在線(xiàn)傳輸；通過(guò)能耗數據的采集存數，形成可視化趨勢，確定較高能耗范圍 診斷形成高耗原因；通過(guò)后期的配置節能節電產(chǎn)品 改進(jìn)運維管理模式，進(jìn)行節能降耗；通過(guò)節能降耗前后數據對比，查看節能降耗實(shí)施效果。

2.1 能耗數據的原始采集

      能耗數據的原始采集是整個(gè)能耗在線(xiàn)監測系統的基礎，是整個(gè)能耗在線(xiàn)監測系統的基本構成元素，指依據國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類(lèi)的劃分，建筑能耗應包括耗電量，耗水量，耗氣量，集中供熱耗熱量，集中供冷耗冷量和其他能源消耗量，分項能耗數據是指分類(lèi)能耗數據中的一類(lèi)或多類(lèi)再細分為若干項。如電能又可以分為4類(lèi)分項，插座照明用電，空調用電，特殊用電和動(dòng)力用電，且每一個(gè)分項又可再分為若干子項。插座照明用電包括了建筑內部主要工作區域照明，普通設備用電等?？杉毞譃椴遄彰饔秒?，應急照明及走廊用電，室外照明用電三個(gè)子項?？照{用電主要是指為建筑內部提供制冷和制熱所消耗的電能，其也包括兩個(gè)子項，冷熱站電能使用和空調末端電能使用。動(dòng)力用電是為建筑內提供動(dòng)力服務(wù)使用的電能，包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機用電三個(gè)子項。這些分類(lèi)分項數據要在采集器內部進(jìn)行計算和存儲，并定時(shí)與數據中心建立連接發(fā)送原始數據。本建筑中，涉及到的能耗信息主要包括耗電量，按照分類(lèi)、分項計量系統的設計要求，本建筑中用電計量采用多功能電度表，在各樓層照明配電箱、空調配電箱、動(dòng)力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表，實(shí)現電能的分項采集。

      本項目采用安科瑞電氣多功能電表，能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過(guò)面板按鈕設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus-RTU通信協(xié)議，所有多功能電表有功電度計量精度達到0.5級，

2.2 數據傳輸

數據傳輸是指原始分類(lèi)分項數據經(jīng)由數據采集器通過(guò)Internet或GPRS等遠程通訊方式將能耗原始數據從有離散分布的建筑群上傳到數據中心，并將數據進(jìn)行處理，完成原始數據存儲的過(guò)程。在該過(guò)程中，數據采集器將定時(shí)采集到的數據進(jìn)行累加，形成可擴展標示語(yǔ)言（XML）格式的數據包，數據包中不僅包含需要上傳的數據還包括對應的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對要傳輸的數據包進(jìn)行加密處理，一般采用128位aes加密處理以保證數據的可靠并進(jìn)行上傳工作。整個(gè)系統的數據傳輸網(wǎng)絡(luò )包括現場(chǎng)計量采集裝置與采集器之間的485網(wǎng)絡(luò )以及采集器與數據中心之間以太網(wǎng)，現場(chǎng)計量采集裝置與采集器之間通過(guò)RS-485的總線(xiàn)方式，實(shí)現計量采集裝的手拉手式的連接，接入采集器，每路485總線(xiàn)連接計量采集裝置的數量在25只左右；采集器與數據中心之間通過(guò)建筑內部智能化網(wǎng)絡(luò )實(shí)現數據的遠傳傳輸，整個(gè)系統的網(wǎng)絡(luò )結構如下圖所示：

2.3 能耗在線(xiàn)監測系統軟件功能設計

能耗綜合主界面

通過(guò)綜合能耗主界面可以反映醫院當年用能各分類(lèi)能耗和折算為標準煤的綜合能耗，并計算單位面積能耗。

分項用電數據統計

將電耗進(jìn)行逐時(shí)、逐日、逐月、逐年統計。統計數據采用餅圖、柱狀圖、線(xiàn)圖、區域圖等各種圖形展示方式，直觀(guān)反映各項統計數據的數值、趨勢和分布情況。

用電支路趨勢分析

統計各區域、各設備電能消耗，準確定位用電消耗回路，制定節能績(jì)效考核制度，推動(dòng)節能降耗的有效執行。為用能設備建立運行記錄檔案，長(cháng)期跟蹤記錄設備運行過(guò)程中的能效分析評估結果，結合設備維護保養記錄，為設備的運行維護提供依據。

能耗數據同環(huán)比分析

將各種類(lèi)型和各主要耗能設備的能耗與去年同期值和上月值進(jìn)行同比環(huán)比分析，檢驗節能效果，根據分析結果執行節能績(jì)效考核，以及節能目標的修正。

能耗數據分時(shí)統計

      將能源類(lèi)型、負載類(lèi)型、區域能耗按照時(shí)間區分，按時(shí)、天、月、年、工作日、非工作日等對用能數據進(jìn)行對比分析，掌握能源具體消耗情況?？蓪⒚刻煊媚馨磿r(shí)段設置峰、平、谷，統計各時(shí)段能耗，降低閑時(shí)能耗。

電能數據實(shí)時(shí)監測和預警

通過(guò)高精度智能儀表以技術(shù)手段實(shí)現自動(dòng)化全實(shí)時(shí)、高密度的實(shí)時(shí)用能監測，減少用能的“跑、冒、滴、漏"和計量誤差。實(shí)時(shí)監視現場(chǎng)儀表的回傳數據，對電能進(jìn)行合理的管控和預警，及時(shí)發(fā)現并改正運行中存在的用電異常，隨時(shí)處理。按需設置重要設備的超標預警值，超標時(shí)醒目提醒并主動(dòng)記錄。

3、能耗在線(xiàn)監測系統建設的意義

1、建立建筑能耗計量體系，針對公建的用電結構，能正確無(wú)誤的統計進(jìn)出線(xiàn)回路，通過(guò)統計分析，幫助用戶(hù)弄清能源消耗明細，使能源消耗可視化，消除用能盲區；

2、對采集數據存儲，并形成可視化圖表，為節能降耗和能源績(jì)效的考核提供數據支持，診斷出高能耗點(diǎn)：管理人員可通過(guò)系統采集數據，針對性的對各個(gè)回路同比及環(huán)比分析，通過(guò)分析可找出高能耗點(diǎn)，降低成本，節約能源；

3、系統可以及時(shí)通過(guò)短信和APP推送，及時(shí)提醒用戶(hù)能源消耗的異常，來(lái)提高用能的安全，達到節能的效果。

4、結束語(yǔ)

能耗管理系統的應用，不但能減輕相關(guān)人員的工作負擔，提供工作效率，而且直觀(guān)的統計分析結果更能有效地幫助管理者根據能耗能源損耗情況，做出正確的分析，對提高公共建筑能耗系統的利用率，真正實(shí)現建筑能耗系統的功能具有重要意義。