新集衛(wèi)生院綜合樓、急診樓能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設計與應用

劉丹
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

【摘要】：針對醫(yī)院建筑能耗高且能源管理不合理的問題，利用計算機網(wǎng)絡技術、通訊技術、計量控制技術等信息化技術，實現(xiàn)能源資源分類分項計量和能源資源運行監(jiān)管功能，清晰描述建筑內(nèi)總的用能現(xiàn)狀；實時監(jiān)測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數(shù)，識別負荷與無效能耗，從而可通過技術或行為節(jié)能方式，實現(xiàn)建筑的節(jié)能。

1  項目概述

       本項目為揚州市新集衛(wèi)生院能耗管理系統(tǒng)，位于揚州市新集鎮(zhèn)，地上五層，建筑面積8344.2㎡，共85個用電回路，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能耗數(shù)據(jù)的智能化、自動化、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(jié)約型社會發(fā)揮作用。

2  能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計

       整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計是以《辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數(shù)據(jù)傳輸技術導則》、《江蘇省辦公建筑和大型公共建筑用電分項計量系統(tǒng)設計標準》等相關技術導則為基礎，建設符合用戶實際需求的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，整個系統(tǒng)完成了建筑內(nèi)部能耗計量儀表和能耗數(shù)據(jù)采集裝置的安裝，實現(xiàn)從建筑采集能耗數(shù)據(jù)，遠程傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計與展示的功能。整個系統(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，通過能耗計量裝置的安裝，實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的原始采集；通過通訊管理機的安裝，實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸；通過能耗數(shù)據(jù)的采集存數(shù)，形成可視化趨勢，確定較高能耗范圍 診斷形成高耗原因；通過后期的配置節(jié)能節(jié)電產(chǎn)品 改進運維管理模式，進行節(jié)能降耗；通過節(jié)能降耗前后數(shù)據(jù)對比，查看節(jié)能降耗實施效果。

2.1 能耗數(shù)據(jù)的原始采集

       能耗數(shù)據(jù)的原始采集是整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎，是整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本構成元素，指依據(jù)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(shù)據(jù)是指分類能耗數(shù)據(jù)中的一類或多類再細分為若干項。如電能又可以分為4類分項，插座照明用電，空調(diào)用電，特殊用電和動力用電，且每一個分項又可再分為若干子項。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，室外照明用電三個子項?？照{(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，其也包括兩個子項，冷熱站電能使用和空調(diào)末端電能使用。動力用電是為建筑內(nèi)提供動力服務使用的電能，包括電梯用電、水泵用電、通風機用電三個子項。這些分類分項數(shù)據(jù)要在采集器內(nèi)部進行計算和存儲，并定時與數(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、分項計量系統(tǒng)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(diào)配電箱、動力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表，實現(xiàn)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(shù)和電能等參數(shù)，可通過面板按鈕設置倍率。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(shù)據(jù)傳輸

       數(shù)據(jù)傳輸是指原始分類分項數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器通過Internet或GPRS等遠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)進行處理，完成原始數(shù)據(jù)存儲的過程。在該過程中，數(shù)據(jù)采集器將定時采集到的數(shù)據(jù)進行累加，形成可擴展標示語言（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)還包括對應的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進行加密處理，一般采用128位aes加密處理以保證數(shù)據(jù)的可靠并進行上傳工作。整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡包括現(xiàn)場計量采集裝置與采集器之間的485網(wǎng)絡以及采集器與數(shù)據(jù)中心之間以太網(wǎng)，現(xiàn)場計量采集裝置與采集器之間通過RS-485的總線方式，實現(xiàn)計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)中心之間通過建筑內(nèi)部智能化網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠傳傳輸，整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構如下圖所示：

2.3 能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能設計

能耗綜合主界面

       通過綜合能耗主界面可以反映醫(yī)院當年用能各分類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(shù)據(jù)統(tǒng)計

       將電耗進行逐時、逐日、逐月、逐年統(tǒng)計。統(tǒng)計數(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，直觀反映各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢和分布情況。

用電支路趨勢分析

       統(tǒng)計各區(qū)域、各設備電能消耗，準確定位用電消耗回路，制定節(jié)能績效考核制度，推動節(jié)能降耗的執(zhí)行。為用能設備建立運行記錄檔案，長期跟蹤記錄設備運行過程中的能效分析評估結(jié)果，結(jié)合設備維護保養(yǎng)記錄，為設備的運行維護提供依據(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備的能耗與去年同期值和上月值進行同比環(huán)比分析，檢驗節(jié)能效果，根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績效考核，以及節(jié)能目標的修正。

能耗數(shù)據(jù)分時統(tǒng)計

       將能源類型、負載類型、區(qū)域能耗按照時間區(qū)分，按時、天、月、年、工作日、非工作日等對用能數(shù)據(jù)進行對比分析，掌握能源具體消耗情況?？蓪⒚刻煊媚馨磿r段設置峰、平、谷，統(tǒng)計各時段能耗，降低閑時能耗。

電能數(shù)據(jù)實時監(jiān)測和預警

       通過高精度智能儀表以技術手段實現(xiàn)自動化全實時、高密度的實時用能監(jiān)測，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量誤差。實時監(jiān)視現(xiàn)場儀表的回傳數(shù)據(jù)，對電能進行合理的管控和預警，及時發(fā)現(xiàn)并改正運行中存在的用電異常，隨時處理。按需設置重要設備的超標預警值，超標時醒目提醒并主動記錄。

3、能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設的意義

       1、建立建筑能耗計量體系，針對公建的用電結(jié)構，能正確無誤的統(tǒng)計進出線回路，通過統(tǒng)計分析，幫助用戶弄清能源消耗明細，使能源消耗可視化，消除用能盲區(qū)；

       2、對采集數(shù)據(jù)存儲，并形成可視化圖表，為節(jié)能降耗和能源績效的考核提供數(shù)據(jù)支持，診斷出高能耗點：管理人員可通過系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，針對性的對各個回路同比及環(huán)比分析，通過分析可找出高能耗點，降低成本，節(jié)約能源；

       3、系統(tǒng)可以及時通過短信和APP推送，及時提醒用戶能源消耗的異常，來提高用能的安全，達到節(jié)能的效果。

4、結(jié)束語

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

作者簡介：
劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電