西安建筑科技大学：校园智慧能源平台新应用

文/张龙 李洋 张运新

西安建筑科技大学：校园智慧能源平台新应用

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西安建筑科技大学作为全国第二批、西北第一家节约型校园节能监管平台试点院校，于2013年11月份顺利通过住建部和财政部等部门的验收。我校节能监管平台主要采用目前先进的、高可靠性的“校园高速以太网+LonWorks现场监控网+M-Bus仪表总线”的网络技术和相关产品构建，系统由能耗监管中心、主干通信网络、现场监控网络、各种具有远程通信接口的智能计量装置、智能网关等组成。在实现校园用能的实时在线分类、分项、分户监测及自动化监控和节能控制、能耗数据自动采集与存贮、数据统计与分析、数据远程传输和数据显示打印、发布等功能的同时，通过这些功能使学校能源管理部门对能源使用进行有效的监控与管理，为校园节能降耗研究、设计与改（建）造提供参考数据；对已实施节能改造的建筑提供节能效果真实数据。

节能监管平台结构

西安建筑科技大学节能监管平台的建设，充分考虑校园智慧能源管理的发展需求，符合物联网三层架构，三个层次，分别为：包括智能仪表、现场控制器在内的现场设备层；包括智能设备联网的现场控制网络和光纤主干通信网构成的通信网络层；面向校园能源管理需求的系统应用层，包括流程化监控界面、实时监测和控制功能，以及能源统计、分析、预测、调度等功能。

高校作为教书育人的阵地，在生态文明建设、绿色大学引领方面具有思想先导、科技支撑、典型示范的社会功能。

关键技术措施与项目实施

LonWorks现场控制网络技术

节能监管平台的建设需从现场数据采集、现场控制网络、数据传输等方面关键技术综合考虑，以满足节能监管平台的建设需求。从能源管理的实时计量、监测和自动化节能控制的需求出发，选择LonWorks现场控制网络作为西安建筑科技大学节能监管平台的现场控制网络，其特点在于：

Lonworks控制网络是全球通用控制网络技术，以先进的技术体系成为国际标准，并成为国家标准；

具备分布式高速实时的特点，传输速率78K bps；

LonWorks控制网络技术在建筑智能化、工业、交通、智能电网领域得到广泛应用；

一对双绞线上可挂接多个不同的智能节能设备，可实现智能表计、智能终端直接联网，便于构建基于局域网或Internet的远程电能监管平台，节省安装费用；

集能源实时在线计量、能源质量监测、能源自动化控制于一体，实现系统化能源管理的目的。

项目实施

西安建筑科技大学校园内各变电所之间有电缆沟相连，变电所和大楼之间都有管线沟通，光缆敷设方便。考虑到数据的稳定和可靠，主干通信网络采用能源系统专用的光纤环网。整个节能监管平台分为23个子网，通过光纤交换机相连组成一个光纤环网，对全校的能源实现监控和管理。

电表安装：在变电所低压配电柜及楼层配电箱上嵌入式安装多功能电力监控终端；在宿舍集中安装单相多功能电力监控终端。

解决方案

能源分类分项与分户在线计量

实时监测所有10KV变电所低压总进线、进水管获得校区总用电量、用水量；实时监测所有10KV变电所低压出线回路、校内主要建筑的低压总进线、建筑分项用电回路，获得所有建筑的总用电量，分项用电量；实时监测每幢建筑每个楼层的低压总进线，获得每个楼层（部门）的总用电量；实时监测每幢楼的进水管及每个食堂的进水管，获得每幢建筑用水量及食堂用水量。通过对一级和二级水表的分析，可以实时掌握校园整体用水现状以及水平衡情况。

配电监控和安全监控

实时监测变配电站主要配电回路的有功功率、电量、功率因数等数据，进行变压器负荷率分析、配电网各级负荷、线损分析和三相电流平衡分析，有效防止偷电、漏电、过载等情况的发生，并且有针对性地对配电系统进行优化。

通过遥视、遥信手段，对变配电所进行实时监控，提高安全管理水平。

照明节能控制

教室照明系统节能控制

采用照明智能控制终端主动检测室内人员活动、环境光强度等，智能开启、关闭光源；可通过远程管理结合课程表设置功能，定时、定量控制室内光源；能够有效改变长明灯等浪费现象，节约电能。

路灯节能控制

通过经纬度设置，根据对应的日落日出时间，自动开关灯，这样既节约了电能，也使得管理更加人性化。

空调系统节能控制

多联机空调节能控制

通过监控中心计算机对图书馆内各组多联机集中空调系统进行监控管理，通过节能监管平台的网络化控制，实现联网集中监控各项功能：分温、分区、定时、定温控制；工作时间、非工作时间控制；非空调使用季节自动断电控制；末端用能定额计量统计。

单体空调节能控制

采用在供电回路上安装智能插座来对分体空调进行远程计量、控制。不仅可对各种电力参数进行实时测量，还可以实时测量房间温度，做到分温、分区、分时控制单体空调。 同时在空调季节非工作时段、非空调季节进行切断控制，大幅减少待机能耗。

供暖系统节能控制

北方高校供热能耗占校园总能耗的50%以上。学校通过在教学办公区域安装气候补偿系统及分时分温系统对各相关楼宇供暖管网的运行参数进行实时监测、控制，并根据室外温度的变化自动调节供暖水温。平台根据回水温度，室内温度的变化分时段自动调节进入楼宇的供暖水流量，从而做到需热供热合理。

分户用电监控和预付费管理

通过自主开发和技术对接，将学生宿舍用电管理并入学校一卡通系统。从系统本身，实现了对学生宿舍、校内各部门及商户的用电情况实时监控，从而可以解决管理恶性负载、超负荷自动断电、欠费断电等一系列问题。

通过后台可以查看每个宿舍的电压、电流、功率、电量等电力参数，从而对宿舍用电进行实时的管理。可以设置功率上限值，实现超负荷跳闸，过流跳闸等。还可查看表剩余电量，系统根据剩余电量通知用户交费，提高宿舍用电的管理水平。

节能教育及科研基地功能

高校作为教书育人的阵地，在生态文明建设、绿色大学引领方面具有思想先导、科技支撑、典型示范的社会功能。我校利用建筑节能监管平台，将能源管理进行开放，与校内相关学院建立技术合作，引导研究生参与相关课题研究，本科生进行实践锻炼。努力放大节能监管平台作用。将节约的校园文化变为一种时尚和潮流，使现代大学生都具有节约的传统美德，并将这种美德辐射到每个家庭、影响整个社会。

效益分析

西安建筑科技大学节约型校园建筑节能监管平台2013年11月通过联合验收，系统一方面利用控制技术实现直接管理，另一方面利用不同类别校园建筑的用能在线监测、查询、统计、分析，为进一步开展校园建筑能效公示、能源审计提供在线数据，为开展有重点的节能改造和节能管理指明方向。

2014学校委托能源审计公司对学校能耗监管平台进行系统评估。报告反馈出：2011年，我校在电力、采暖、用水等方面采取多项行之有效的节能措施，加强用能管理，通过实施多项节能项目改造等，2012年度，同比2011年减少用电231.88万千瓦时，同比2011年节电率达到23.29 %，减少热力消耗56251.41 吉焦，比较2011年，节热率达到28.34 %，减少用水2.32 万吨，同比2011年降低1.99 %，累计节约能源折合标准煤2806.39 吨，取得相当显著的节能效果。

（作者单位：1为西安建筑科技大学，2为江苏联宏自动化系统有限公司）