新集衛(wèi)生院綜合樓、急診樓能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

徐霜
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

【摘要】：針對(duì)醫(yī)院建筑能耗高且能源管理不合理的問(wèn)題，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)量控制技術(shù)等信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源資源分類分項(xiàng)計(jì)量和能源資源運(yùn)行監(jiān)管功能，清晰描述建筑內(nèi)總的用能現(xiàn)狀；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數(shù)，識(shí)別有效負(fù)荷與無(wú)效能耗，從而可通過(guò)技術(shù)或行為節(jié)能方式，實(shí)現(xiàn)建筑的有效節(jié)能。

1  項(xiàng)目概述

       本項(xiàng)目為揚(yáng)州市新集衛(wèi)生院能耗管理系統(tǒng)，位于揚(yáng)州市新集鎮(zhèn)，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(tǒng)采集該部分能源信息并解決基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)的智能化、自動(dòng)化、可視化、可量化的收集與存儲(chǔ)，從而降低能源使用費(fèi)用，為建立節(jié)約型社會(huì)發(fā)揮作用。

2  能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

       整個(gè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以《國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》、《江蘇省國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑用電分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則為基礎(chǔ)，建設(shè)符合用戶實(shí)際需求的能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)完成了建筑內(nèi)部能耗計(jì)量?jī)x表和能耗數(shù)據(jù)采集裝置的安裝，實(shí)現(xiàn)從建筑采集能耗數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與展示的功能。整個(gè)系統(tǒng)包括能耗數(shù)據(jù)的原始采集、能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸、能耗數(shù)據(jù)的在線分析診斷等，通過(guò)能耗計(jì)量裝置的安裝，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的原始采集；通過(guò)通訊管理機(jī)的安裝，實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸；通過(guò)能耗數(shù)據(jù)的采集存數(shù)，形成可視化趨勢(shì)，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(jié)能節(jié)電產(chǎn)品 改進(jìn)運(yùn)維管理模式，進(jìn)行節(jié)能降耗；通過(guò)節(jié)能降耗前后數(shù)據(jù)對(duì)比，查看節(jié)能降耗實(shí)施效果。

2.1 能耗數(shù)據(jù)的原始采集

       能耗數(shù)據(jù)的原始采集是整個(gè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是整個(gè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素，指依據(jù)國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類的劃分，建筑能耗應(yīng)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(xiàng)能耗數(shù)據(jù)是指分類能耗數(shù)據(jù)中的一類或多類再細(xì)分為若干項(xiàng)。如電能又可以分為4類分項(xiàng)，插座照明用電，空調(diào)用電，特殊用電和動(dòng)力用電，且每一個(gè)分項(xiàng)又可再分為若干子項(xiàng)。插座照明用電包括了建筑內(nèi)部主要工作區(qū)域照明，普通設(shè)備用電等?？杉?xì)分為插座照明用電，應(yīng)急照明及走廊用電，室外照明用電三個(gè)子項(xiàng)。空調(diào)用電主要是指為建筑內(nèi)部提供制冷和制熱所消耗的電能，其也包括兩個(gè)子項(xiàng)，冷熱站電能使用和空調(diào)末端電能使用。動(dòng)力用電是為建筑內(nèi)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(jī)用電三個(gè)子項(xiàng)。這些分類分項(xiàng)數(shù)據(jù)要在采集器內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)，并定時(shí)與數(shù)據(jù)中心建立連接發(fā)送原始數(shù)據(jù)。本建筑中，涉及到的能耗信息主要包括耗電量，按照分類、分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本建筑中用電計(jì)量采用多功能電度表，在各樓層照明配電箱、空調(diào)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(xiàn)電能的分項(xiàng)采集。

       本項(xiàng)目采用安科瑞電氣多功能電表，能分別測(cè)量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù)，可通過(guò)面板按鈕設(shè)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(jì)量精度達(dá)到0.5級(jí)，

2.2 數(shù)據(jù)傳輸

       數(shù)據(jù)傳輸是指原始分類分項(xiàng)數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器通過(guò)Internet或GPRS等遠(yuǎn)程通訊方式將能耗原始數(shù)據(jù)從有離散分布的建筑群上傳到數(shù)據(jù)中心，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的過(guò)程。在該過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集器將定時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，形成可擴(kuò)展標(biāo)示語(yǔ)言（XML）格式的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包中不僅包含需要上傳的數(shù)據(jù)還包括對(duì)應(yīng)的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行加密處理，一般采用128位aes加密處理以保證數(shù)據(jù)的可靠并進(jìn)行上傳工作。整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)包括現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量采集裝置與采集器之間的485網(wǎng)絡(luò)以及采集器與數(shù)據(jù)中心之間以太網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量采集裝置與采集器之間通過(guò)RS-485的總線方式，實(shí)現(xiàn)計(jì)量采集裝的手拉手式的連接，接入采集器，每路485總線連接計(jì)量采集裝置的數(shù)量在25只左右；采集器與數(shù)據(jù)中心之間通過(guò)建筑內(nèi)部智能化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳傳輸，整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

2.3 能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

能耗綜合主界面

       通過(guò)綜合能耗主界面可以反映醫(yī)院當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗，并計(jì)算單位面積能耗。

分項(xiàng)用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

       將電耗進(jìn)行逐時(shí)、逐日、逐月、逐年統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用餅圖、柱狀圖、線圖、區(qū)域圖等各種圖形展示方式，直觀反映各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢(shì)和分布情況。

用電支路趨勢(shì)分析

       統(tǒng)計(jì)各區(qū)域、各設(shè)備電能消耗，準(zhǔn)確定位用電消耗回路，制定節(jié)能績(jī)效考核制度，推動(dòng)節(jié)能降耗的有效執(zhí)行。為用能設(shè)備建立運(yùn)行記錄檔案，長(zhǎng)期跟蹤記錄設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的能效分析評(píng)估結(jié)果，結(jié)合設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)記錄，為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供依據(jù)。

能耗數(shù)據(jù)同環(huán)比分析

       將各種類型和各主要耗能設(shè)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(yàn)節(jié)能效果，根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績(jī)效考核，以及節(jié)能目標(biāo)的修正。

能耗數(shù)據(jù)分時(shí)統(tǒng)計(jì)

       將能源類型、負(fù)載類型、區(qū)域能耗按照時(shí)間區(qū)分，按時(shí)、天、月、年、工作日、非工作日等對(duì)用能數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，掌握能源具體消耗情況?？蓪⒚刻煊媚馨磿r(shí)段設(shè)置峰、平、谷，統(tǒng)計(jì)各時(shí)段能耗，降低閑時(shí)能耗。

電能數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警

       通過(guò)智能儀表以技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全實(shí)時(shí)、高密度的實(shí)時(shí)用能監(jiān)測(cè)，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計(jì)量誤差。實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)儀表的回傳數(shù)據(jù)，對(duì)電能進(jìn)行合理的管控和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正運(yùn)行中存在的用電異常，隨時(shí)處理。按需設(shè)置重要設(shè)備的超標(biāo)預(yù)警值，超標(biāo)時(shí)醒目提醒并主動(dòng)記錄。

3、能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的意義

       1、建立建筑能耗計(jì)量體系，針對(duì)公建的用電結(jié)構(gòu)，能正確無(wú)誤的統(tǒng)計(jì)進(jìn)出線回路，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，幫助用戶弄清能源消耗明細(xì)，使能源消耗可視化，消除用能盲區(qū)；

       2、對(duì)采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并形成可視化圖表，為節(jié)能降耗和能源績(jī)效的考核提供數(shù)據(jù)支持，診斷出高能耗點(diǎn)：管理人員可通過(guò)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，針對(duì)性的對(duì)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(jié)約能源；

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

4、結(jié)束語(yǔ)

       能耗管理系統(tǒng)的應(yīng)用，不但能減輕相關(guān)人員的工作負(fù)擔(dān)，提供工作效率，而且直觀的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果更能有效地幫助管理者根據(jù)能耗能源損耗情況，做出正確的分析，對(duì)提高公共建筑能耗系統(tǒng)的利用率，真正實(shí)現(xiàn)建筑能耗系統(tǒng)的功能具有重要意義。