浅析能耗管理系统在大型机场中的应用

摘要：近年来，随着我国机场建设脚步的加快，机场建设中对能耗管理的自动化程度和要求越来越高。机场在运营中会消耗大量的水、电、气等各种资源，如何降低机场运营成本，在保持高质量服务水平的基础上减少能耗，将“耗能大户”转化为“节能大户”已成为机场运营管理工作的重点之一。文章利用国内前沿科技，综合了其他大型项目多位能耗设计专家的经验，为萧山国际机场三期(T4)能耗计量系统打造出了一套适应性强的平台系统，经过平台多阶段测试，可保证能耗管理系统正式上线后持续为机场提供稳定的运行服务，减轻机场能耗管理的负担。

0项目概况

杭州萧山国际机场三期(T4)项目位于浙江省杭州市 萧山区机场原址，总建筑面积达 150 万 m2 ，本期建设范围为新建航站楼及陆侧交通中心工程旅客航站楼及北三指廊。该项目为浙江省大通道建设十大标志性项目，也是第19届亚洲运动会重要基础配套项目，三期扩建整体项目按满足 2030年机场旅客吞吐量 9000 万人次要求设计，主要建设新建航站楼(设计能力5000万人次)、陆侧交通中心53万m2、 商业开发(宾馆及办公)17万m2、能源中心以及相关市政 配套设施等，同时在新建航站楼地下配套建设机场高铁站。三期扩建项目投运后，萧山机场以“平安、绿色、智慧、 人文”四型机场建设作为重点工作清单，在绿色机场建设方面，杭州萧山国际机场三期(T4)已获得绿色建筑设计评价标识。

1系统架构及设计要点

多项研究表明，能耗管理整套系统由珠海派诺提供，系统覆盖本期建 设全部智能电表与水表(智能电表3080块，智能水表518块)，根据项目整体设计原则，能耗管理系统前端采集信号 均采用无卤低烟阻燃耐火B级控制线缆敷设；将前端数据通 过控制线缆采集至弱电间内的派诺通信管理机，由通信管理机的网络端口上传至机场三期的机电综合网，网络传输层及核心层均采用赫斯曼专业级工业交换机。

该系统平台内所有数据以Web API、http 等方式将分类分项形式通过机电综合网核心交换机转发至IBMS接口、电力监控系统、热力交换站系统，通过外网(专线)转发 至杭州市能源管理综合平台。

2系统管理平台性能

能耗综合管理服务平台满足《能源管理体系 要求》(GB/T 23331—2012)，作为整个机场能耗统筹管理及日常使用*核心的板块之一，是机场重点把控的质量控制对象。该系 统采用构件化的软件架构，提供成套工具方便用户实现数 据模型建立、组件装配、系统界面组态、系统备份等一系 列完备功能，在该平台实际开发以及实际应用上，同时保 证如下性能。

(1)可靠性。平台具备自诊断功能， 依靠珠海派诺 Pi- MonitorDiagnosis 诊断工具对 CPU、内存、硬盘、网络等 提供后台实时监测及网络、硬件故障预警功能，保障平台 可持续不间断工作。

平台通过对 IIS 应用程序池设置自动定时回收机制， 保障资源的有效利用和及时回收，避免平台长时间运行导 致的资源不足和瘫痪宕机现象。

平台通过数据仓储技术和数据预处理技术对数据进行 加工处理，提升访问性能和可靠性，主要包括可通过异常 数据判定规则对数据品质进行判断，识别出负数、过大、过小、空数等垃圾数据，结合告警规则判断并产生告警事 件；将小时、天、月、年等颗粒度的能耗数据按分类、分区 域等多种维度进行汇总。

(2)易用性。易用性是平台性能的重要体现之一，由系统平台架构师引导，依据运营方会议或书面形式提供后 续设计需要的资料，明确 UI 风格、操作习惯、功能提示等 方面，所有的功能界面与操作流程保持一致，并为其提供 丰富的列表指示、帮助文档以及符合要求的操作说明书等，使用户操作易于掌握和使用，减轻操作者的负担，软件使用满意度高。

(3)可维护性。该平台可在不影响其他模块的情况下，修复现有平台中的问题或缺陷，并拥有完善的异常日志管 理模块，当出现异常状况时可提供详细的异常信息。同时，可为运营方单独提供操作性强的维护手册，在发生问题后 运营方可根据错误代码在手册中检索问题处理的详细步骤 与方法。

(4)集成能力。该项目要求平台具备高度集成能力，利用第三方接口服务，直接跳转访问其他系统应用或从其他系统接入数据，平台和应用系统的集成分专业类别不同，也有不同的集成深度，主要包括信息共享、流程统一、数据互动等。

3系统数据处理流程

数据采集服务主要实现对计量仪表的原始数据、人工 录入数据、第三方系统转发数据的采集、存储和转发。

平台支持多种标准协议采集或第三方系统数据转发， 同时具备快速规约开发能力，根据设计要求，该平台支持 通过 Modbus TCP、Modbus RTU、IEC104 等标准协议采集设 备数据， 支持通过 Web Service、Web API、OPC、ODBC 等 标准协议采集第三方系统数据。通过对异常数据或不完整 数据进行自动补采，针对无法补采的数据可提供算法修复 或人工补录修复，常用的数据修复算法有平均值算法和历 史插值算法等。

4平台组态

能源管理系统采用构件化的软件技术设计，每个功能模块都是由多个质量可靠的独立组件搭建而成，每个组件实现特定的业务。功能业务及界面模块也可自由组态，只需很小的改动即可快速响应用户需求的变更，大幅度提高了软件效率和用户满意度。

该机场通过 Pi-ModelManager 工具对区域、分类分项、配电等数据模型进行自定义，自定义内容包括模型类别、 名称、数据结构、数据源等。

平台组件的数据源及显示方式可根据需要进行组态配 置，即同一个组件针对不同应用场景可配置显示单维度数据图、多维度数据图、多种数据呈现方式组合等不同内容及方式表现。平台也可配置多个组件联动显示，当一个组件显示内容发生变化时，会联动其他组件同步刷新显示， 实现多个组件之间的互联互通。

运营单位可通过Pi-ModelManager 关联的 SVG 组态工具进行图形组态，该工具提供图元编辑、事件绑定、数据绑定等功能。

5机场能耗管理平台的系统集成

平台支持应用集成和数据集成两种方式，可集成第三方系统或设备的数据，实现多个系统之间的信息互通和共享。通过“共享 Cookie”的单点登录方式实现与第三方系统的集成，用户在浏览器端输入具备相关权限的账号密码 登录平台后，无须再次认证即可访问其他已集成的第三方系统，在同一个系统上实现多个系统的操作和应用。

6机场能耗管理平台管理层的安全设计

该系统采用异地容灾、统一管理的方式，每天执行一次增量备份，每30d 执行一次完整备份，通过网络将备份 数据存放至异地IDC机房托管，并制订相应的灾难恢复计划。一旦灾难发生，异地数据备份管理软件通过互联网将备份数据传至主机系统，可在极短时间内完成数据切换， 保障系统稳定运行。

当系统发生硬件等故障时，系统前端采集器可支持数 据30d的存储时间，待恢复正常后进行数据重传。数据采集设备具备良好的自恢复能力，出现异常时，可以自动重连，恢复通信能力，还可以根据需要进行远程系统修改和升级。

在整条采集数据链传输采用加密的私有协议，在没有密钥的情况下，无法解析出原始数据，可有效保障数据从计量设备到采集器之间的传输安全。

平台提供完善的权限管理和验证功能，严格定义不同级别用户的页面权限、数据权限和操作权限，确保不同角色用户登录系统后仅能查看和操作已授权的界面和数据， 保证平台数据的安全性。

7能耗预测分析

机场的能耗预测分析与天气、旅客量、航班数等因素 的关联性较大，且与时间呈周期性相关。因此，能源管理系统可根据历史能耗数据，结合未来一段时间的天气情况、航班数等数据预测未来能耗，帮助机场管理人员进行能源调度，合理规划安排照明、空调等设备的启停使用。另外，能耗预测及趋势分析技术还可帮助机场财务人员完成年度用能费用预算。

8 Acrel-EIOT能源物联网云平台

（1）概述

Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网数据中台，建立统一的上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户仅需购买安科瑞物联网传感器，选配网关，自行安装后扫码即可使用手机和电脑得到所需的行业数据服务。

该平台提供数据驾驶舱、电气安全监测、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等功能，并支持多平台、多语言、多终端数据访问。

（2）应用场所

本平台适用于公寓出租户、连锁小超市、小型工厂、楼管系统集成商、小型物业、智慧城市、变配电站、建筑楼宇、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。

（3）平台结构

万鑫18202180327

（4）平台功能

◆电力集抄

电力集抄模块可以实现对各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示，以保证配电室的环境友好。在智能化方面实现供配电监控系统的遥测'、遥信、遥控控制，对系统进行综合检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室内各设备运行（包括历史和实时参数，并根据实际情况进行日报、月报和年报查询或打印，提高工作效率，节约人力资源。

变压器监控

配电图

◆能耗分析

能耗分析模块采用自动化、信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来，运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡、有效利用能源，提高能源质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。

能耗概况

◆预付费管理

1）登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；

2）系统配置：对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置；

3）用户管理：对商铺用户执行开户、销户、远程分合闸、批量操作及记录查询等操作；

4）售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；

5）售水管理：对已开户的表进行远程售水、退水、记录查询等操作；

6）报表中心：提供售电、售水财务报表、用能报表、报警报表等查询，本系统所有的报表及记录查询，都支持excel格式导出。

预付费看板

◆充电桩管理

通过物联网技术，对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，包括城市级大屏、交易管理、财务管理、变压器监控、运营分析、基础数据管理等功能。

◆智能照明

智能照明通过物联网技术对安装在城市各区域的室内照明、城市路灯等照明回路的用电状态进行不间断地数据监测，也可以实现定时开关策略配置及后台远程管理和移动管理等，降低路灯设施的维护难度和成本，提升管理水平，并达到一定节能减挂的效果。

监控页面

◆安全用电

安全用电采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流和剩余电流）进行不间断的数据跟踪与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给企业管理人员，指导企业实现第一时间的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的。

◆智慧消防

通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。填补了原先针对“九小场所”和危化品生产企业无法有效监控的空白，适应于所有公建和民建，实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”、用电管理“精细化”的实际需求。

（5）系统硬件配置

9结束语

随着能耗监测系统发展的深入，各类品牌百家齐放，但对机场项目而言，在整套专业系统的搭建和应用上更注重具有功能强大、可靠安全、操作方便等特点。文章研究了杭州萧山国际机场三期(T4)的能耗系统建设实践，对未来新建的民航机场项目具有一定的参考意义。

审核编辑：汤梓红