【項目背景】

隨著中國社會經濟發(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、數字化和物聯網技術突飛猛進，為學校建設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，建設智慧能源管理中心，不僅具有重要的社會效益和經濟效益，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，創(chuàng)建的綠色校園；3，通過能源管理結合節(jié)約能源相關活動，培養(yǎng)學生高度社會責任感；4，通過節(jié)能減排，能源管控，踐行和助力中國2050實現碳中和的目標。

【需求分析】

學校設立能源管理與節(jié)能減排中心，根據近期和遠期需求，獨立部署一套管理功能*的能源管理平臺，具備能源數據實時監(jiān)測、統(tǒng)計與分析、設備管理與AI預警、節(jié)能控制、碳足跡等相應功能，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。

【技術路線】

『設計原則』

原則

系統(tǒng)設計符合國家有關技術標準、行業(yè)標準和有關的國際標準。

穩(wěn)定、實用原則

系統(tǒng)為基礎系統(tǒng)成熟可靠的產品，能根據本項目實際需求進行系統(tǒng)功能調整以及定制開發(fā)新的功能模塊。系統(tǒng)從方案設計、組織施工都堅持可靠性原則，提供優(yōu)質的售后服務保障，保證系統(tǒng)質量。系統(tǒng)在工程現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)及其數據的安全，滿足電力二次系統(tǒng)安全防護要求，采用適當的加密防護措施、數據備份措施、防病毒措施及防火墻技術，提供嚴格的用戶認證和權限管理手段。

開放性、高兼容性和可擴展性原則

采用開放式體系、分布式、模塊化設計，保證系統(tǒng)的開放性、可擴展性，適應電網發(fā)展、新技術發(fā)展和設備的升級換代，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，實現信息的互聯互通、數據共享，避免形成信息孤島造成重復投資和浪費。

『系統(tǒng)構架』

基于前端后端分離架構，前端界面靈活迭代，后端服務穩(wěn)定運行；支持集群部署，可根據數據量彈性擴容，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構，按照縱向分為主站管理層、網絡通訊層和現場測控層三大部分。

【建設方案】

『總體規(guī)劃』

在采集數據的傳輸中，主要有有線和無線兩種方式?？紤]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模式。各監(jiān)測點的數據，先集中到樓層采集器，樓層采集器通過用有線傳輸的方式上傳到能源管理平臺，有線傳輸帶寬比較高，能過夠確保數據的實時性，不會出現數據阻塞的情況，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據不正常或者無法遠程控制的情況。

『系統(tǒng)建設』

本次計劃建設的能源管理系統(tǒng)是一套綜合了各種智能傳感器、網絡通信、物聯網、云計算、電力電能管理等一系列專業(yè)技術的信息化管理與應用系統(tǒng)，項目主要實現對單位內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）的使用過程數據，進行監(jiān)測、記錄、分析、指導。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的依據，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。通過數據分析，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)化用能結構，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)控數據，包括用能趨勢、負荷、功率因數、月均負荷率等重要指標。通過這些數據，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

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

歷史曲線

展示關聯站點下所有監(jiān)測回路的各項電氣參數數據曲線，包括電壓、電流、功率、頻率等關鍵電氣參數的實時波動情況。

電量統(tǒng)計

展示關聯站點下各回路的分項電量數據，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

展示關聯站點下各回路的分項電費監(jiān)控數據，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據的同比（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各回路的數據變化趨勢，幫助用戶發(fā)現趨勢、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備的日、月、年用電排名，幫助用戶全面了解各設備在不同時間周期內的用電情況。通過這些排名，用戶能夠快速識別哪些設備存在較高的能耗，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

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

電量預測

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

負荷分析

顯示各站點設備的實時負荷數據曲線，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備的負荷情況及其波動范圍，從而優(yōu)化能源使用，發(fā)現潛在問題，并采取相應的節(jié)能措施。

需量分析

通過計算和展示各站點的需量數據，以及需量產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度和管理。

設備診斷

顯示變壓器與直流屏的關鍵監(jiān)測數據，通過實時數據監(jiān)控、歷史數據圖表、告警提醒等功能，幫助運維人員及時發(fā)現和處理潛在問題，提高設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，旨在實現數據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據，生成詳細的用電報告。用戶可以在線瀏覽報告內容，或者選擇下載報告文件以便本地存儲和查看。

『用水監(jiān)測』

管網分布

展示用戶使用QTouch繪制并上傳的用水管網圖，支持與數據進行關聯，并提供動畫效果和事件響應功能。

實時監(jiān)測

顯示用水站點所有設備的實時狀態(tài)，并展示每個設備所采集到的數據。通過這些實時監(jiān)測和數據分析功能，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)測設備實時采集并上傳的數據信息。數據以圖表或列表的形式呈現，方便用戶進行直觀分析。

用水統(tǒng)計

展示各用水站點設備檢測到的日、月、年用水數據曲線圖，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數據的同比和環(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』

管網分布

實時查看電氣設備的狀態(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備的實時狀態(tài)，并提供每個設備所采集到的數據。實時監(jiān)控用氣站點的設備狀態(tài)，提高管理效率，確保設備安全可靠地運行。

歷史曲線

實時顯示站點各用氣監(jiān)測設備所采集并上傳的數據信息。

用氣統(tǒng)計

展示各站點設備檢測到的日、月、年用氣數據曲線圖，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據，并通過同比和環(huán)比的多柱狀圖形式直觀地呈現了數據的變化趨勢和對比分析。用戶可以通過對比不同回路的數據，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。

『照明空調管控』

教室管控

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

無教學安排的教室，根據自習人數自行開啟一定數量未上課教室的照明空調用電，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，設定時間（如23:00-7:00）統(tǒng)一斷電，統(tǒng)一開啟；應急照明除外；

空調能通過后臺設定溫度范圍參數。

行政樓管控

設定時間（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；

空調能通過后臺設定溫度范圍參數。

『碳排統(tǒng)計』

通過集成的碳排放計算模型，能夠根據各站點的能源使用情況，實時計算并展示相應的碳排放數據圖。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)化能源結構、制定減排目標和提升環(huán)境可持續(xù)性提供有力的數據支持和決策依據。

『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)。

『智能預警』

通過引入偏離模型和狼牙模型，結合大數據分析技術，對各回路的電參數據進行全面分析。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險，并基于歷史數據和實時監(jiān)測信息，預測未來可能出現的故障或異常情況。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、氣等能耗數據為基礎，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、告警概況等關鍵數據，為學校管理層的決策提供數據依據。

【前端計量和節(jié)能改造服務】

『能耗采集』

總體規(guī)劃

在采集數據的傳輸中，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據；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；缺點是數據傳輸帶寬比較窄，受環(huán)境因素的影響通信可能出現不穩(wěn)定情況，同時還需要新增無線通信的模塊和基站。

現場實施

針對已安裝表計的電能監(jiān)測，我們直接采用已經安裝的表計，通過加裝或者更換一個現場采集器的方式，通過485總線，將電表數據采集到采集器，最后通過光纖網絡傳輸至服務器。

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據通信，數據采集部分還是使用485總線，數據傳輸部分通過Lora模塊，以無線方式連接Lora基站，再通過Lora基站以太網有線接入數據中心綜合能源管理平臺。

對于新增的計量出線，如果已經安裝有互感器，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據，電壓數據通過母線PT的二次側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據的實時采集。

所有二次監(jiān)測模塊通過485總線接入數據采集器，數據采集器再通過以太網有線接入數據中心系統(tǒng)平臺。

『照明節(jié)能改造』

學校的傳統(tǒng)照明控制方式通常采用斷路器控制、蹺板開關控制、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，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高效智能管理和節(jié)能的目的。

學校智能照明控制管理系統(tǒng)可以實現遠程監(jiān)控、節(jié)能管理每一盞燈，實現按需照明，從管理和節(jié)能兩個角度對學校照明系統(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)一的燈聯網平臺上對整個校園的照明進行遙控、遙信、遙測,既能根據事先預約的各種照明節(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)現設備故障，及時進行維護和管理，保證設備的可用性，延長設備的使用年限，提高校園的整體形象。

『空調節(jié)能改造』

目前教學樓、部分行政樓使用的是分體空調（掛機、柜地機或天井機）。

分體空調采用人工控制，手動開啟、關閉及溫度調節(jié)，可能存在“下課空調未關"、“溫度設置不合理"現象，管理方式粗放，存在較大節(jié)能空間。

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

【平臺價值】

建設一套智慧高校能碳管理平臺，統(tǒng)籌管理學校綜合能源運行、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，實現了高度信息化與自動化，科學管理、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，通過分析投入產出經濟指標，指導高校低碳能源建設和投資，達到整體節(jié)能20%以上的目標。