能耗监测系统在医院中的研究与应用

摘要：大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的百分之四，但总能耗却占全国城镇总耗电量的百分之二十二，大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300KWh，为普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是节能大户和节能主要对象，做好公共建筑节能工作，对推动和带动全社会节能工作，实现节能减排目标，落实“转方式、调结构”重大战略具有重要意义。本文介绍咸阳市朝阳医院能耗监测系统，采集现场配电室的电力仪表，仪表就地组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-5000型建筑能耗监测系统实现整个基地用电的监测分析。

1、引言

统计显示，我国建筑能耗约占全国总能耗的百分之二十八，在我国每年新建的20亿平方米建筑中，其中百分之九十九是高能耗建筑；而既有的建筑中，仅有百分之四采取了节能措施。大型公共建筑不但能耗密度高，而且能源浪费非常严重，具有巨大的节能空间，建筑节能的推广已经势在必行，节能降耗，计量先行。

大力开展绿色建筑行动，以绿色、循环、低碳理念指导城乡建设，有利于提高资源能源使用效率，减少资源能源供需紧张矛盾；有利于降低社会总能耗，减少污染物排放，确保完成节能减排任务;有利于推动建筑产业优化升级，培育节能环保、新能源等战略性新兴产业;有利于提高建筑健康性，提高群众生产生活条件。各级、各部门要把开展绿色建筑行动作为大力推进文明建设的重要内容，进一步增强责任感和紧迫感，统筹规划，狠抓落实，推动城乡建设走上绿色、循环、低碳的科学发展轨道，推动经济社会协调、可持续发展。

系统采用物联网、云计算、精细计量、数字传感等先进技术，能够实时、准确地采集水、电、油、气等各种能耗数据，动态分析能耗状况、辅助制定并不断优化节能方案、智能控制耗能设备的运行状态、实时准确地核算节能量，具有在线计量、监测、分析、控制、管理等功能，为用能单位实施定额控制、制定节能措施、提高节能效率、核定节能收益提供科学、有效的实时管控手段，是精细化、智能化、现代化的节能减排管理不可或缺的重要保障。

系统是由前端设备、传输网络、数据中心、管理平台等主要部分构成，功能上包含用电管理、用水管理、供热管理、燃气管理、物业管理、维修管理、路灯管理、车辆管理、环境管理等若干个子系统，并可根据用户需求扩展其他的应用子系统，能够完成能耗监测、能耗审计、信息公示、能耗结算、辅助系统、数据上报、信息查询、用户服务等功能。

2、项目概况

咸阳市朝阳医院位于陕西省咸阳市秦都区陈杨寨，此项目共有一间变配电室，值班室位于配电室旁边。

本项目变配电室内共有96只安科瑞电气股份有限公司AMC系列多功能电表需要进行能耗监测。因此针对本项目的性质，设计一套能耗系统，并在值班室配置一台通讯管理机，对变配电室的电表进行数据采集。电表的数据采集后按照能耗分类分项原则进行分析展示。

本项目主要要解决基础能耗数据的智能化、自动化、可视化、可量化的收集与存储；建立能源管理平台、实现能源的集中化管理；深入分析能源消耗过程与趋势；建立能耗监测与公示平台。通过对此项目的用电统一综合管理，可以对各区域设备能源使用情况进行查询分析，帮助管理人员发现潜在的节能机会，提高能源利用效率，科学合理地管理能源使用，从而降低能源使用费用，为建立节约型社会发挥作用。

3、系统架构

现场采集子系统安装在被监测的大楼内部，结构如下所示：主要由计量表具、数据采集器、以太网网络系统3部分组成。

计量表具主要包括：普通网络电量表、多功能网络电量表、网络水表等，未来可考虑接入冷热量表、蒸汽表等，所有表具需要具备符合国家标准的RS-485底层通讯接口，上层协议按照住建部《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》的规范，采用符合国家标准的通讯协议如：DL/T645-1997、CJ/T188-2004、GB/T19582-2008等协议。所选表具需具备国家计量监督部门的认证，并满足各项电气安全规范。

数据采集器采用完全符合住建部《分项能耗数据传输技术导则》的要求，内置近百种常用计量表具的通讯协议，并提供协议解析脚本实现新增表具的扩展。产品提供4、8、16等多个接口版本选择，按依照现场环境自由组成星型或总线型拓扑网络，方便施工与调试。

以太网网络系统采用普通的以太网架构，由路由器和交换机组成。采集服务和web服务需要该网络的防火墙开放TCP端口80和UDP端口80，并且对其传输速率和数据包大小不受限制，以便数据传输和客户端访问能耗平台网站。如果需要提供数据远程服务，须允许外部网络访问管理平台服务器的数据库。

安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系统以工作站主机、通讯设备、测控单元为基本工具，为大型公共建筑的实时数据采集及远程管理提供了基础平台，它可以和其他楼宇自动化系统进行数据转发构成复杂的监控系统。该能耗系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如系统结构图所示：

系统结构图

4、系统软件模块

◆综合能耗主界面

反映建筑物当年用能各分类能耗和折算为标准煤的综合能耗，并计算得到单位面积能耗；

通过表计计量的主要为电能消耗，界面下方显示电能的当日逐时用能曲线；单击每个分类能耗的上部区域，可跳转到该分类能耗的用能分析主界面；

可通过下拉框切换建筑物，建筑物图片可根据项目要求替换；

◆分类能耗主界面

反映某分类能耗（例如电）当日及昨日同期、当月及上月同期、当年及上年同期的用能及对比，增长百分比及增加值；

反映某分类能耗过去48小时、过去31天、过去12个月、过去3年的用能趋势；

反映某分项能耗的当月用能饼图；

反映某分类能耗当年各月用能同比分析图；

◆分类能耗支路用能统计报表

可灵活选择支路，并统计某段时间内支路用能的日、月、周、季、年用能；

通过透视表功能强大，用户可进行多种数据统计，并对数据进行组合排序；

统计数据可通过柱状图、点线图、堆积图、饼图等多种图表展示；

统计数据可导出至Excel；

◆分类能耗支路非工作日用能

统计对各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通过系统灵活设置

统计数据可导出至Excel；

◆分类能耗支路同比分析

统计各支路当年每月用能及去年同期用能；

◆分类能耗支路用能集抄

查询各支路任意两个时间的表计读数，并计算出差值；

时间精度到分钟；

◆分类能耗支路分时段用能趋势分析

可查询任一支路某段时间内的用能参数（例如电压、电流、功率、功率因数等），具体可查询的参数与安装的仪表和系统配置有关，查询时不可跨月；

数据以图表或表格的形式显示，图表可通过鼠标操作放大、缩小、移动；可对数据进行排序；

数据可导出至Excel;

◆配置选项

依照相关技术规范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面积、空调面积、建筑地址等，其中建筑面积等信息将用能单位面积能耗分析；

配置项目中使用的仪表的类型、型号、生产厂家等基本信息，并添加该型仪表所能提供的监测参数信息，此处配置情况影响能耗统计、分时段用能统计、参数查询功能；

配置项目中使用到的所有计量仪表，保存计量仪表的地址、变比、对应的采集器、代码、监测回路的名称等信息；

配置分项能耗统计时涉及到的计量表计、所占比例、运算方式等信息，可根据项目情况灵活配置，此处配置信息将影响各分类能耗分项用能分析小模块中的功能；

配置各部门用能对应的计量仪表、运算方式、所占比例以及部门用能计划，完成此项配置后将启用部门能耗分析功能模块；

配置建筑物中某用能区域对应的计量仪表、运算方式、所占比例，完成此项配置后将启用区域能耗分析功能模块

5、系统建设的意义

1) 计量装置设计安装 能效监测平台搭建

通过梳理用户的用能网络，在各配电回路设置电能计量表计，为该项目搭建完整的用能计量体系。管理人员就可以通过软件对项目内用电做实时的监控，同时能够减少用能的“跑、冒、滴、漏”和计量误差。实时监视现场仪表的回传数据，对能耗进行合理的管控和预警，及时发现并改正运行中存在的能耗异常，随时处理。按需设置重要设备的超标预警值，超标时醒目提醒并主动记录。

2) 用能数据采集存储 形成可视化趋势图

通过软件可以直观的看到各部门或区域的每小时用能的趋势曲线图，同时对各仪表采集回来的数据进行实时存储，可以查询历史的数据记录。

3) 确定高能耗范围 诊断形成高耗原因

统计各区域、各楼层能源消耗，准确定位能源消耗大户，制定节能绩效考核制度，推动节能降耗的合理执行。为用能主要设备建立运行记录档案，结合设备维护保养记录，为设备的运行维护提供依据。

4) 配置节能节电产品 改进运营管理模式

长期跟踪记录设备运行过程中的能效分析评估结果，关注用能走向，为节能改造提供可靠的数据支撑，在经过节能改造之后，根据能耗监测平台对比节能实施效果。

5、总结

该系统适用于公共机构、工矿企业、通信、交通、学校、园区、村乡镇、住宅群等实现的能耗计量、监测、控制和管理，也能够满足各级政府的能源主管部门以及能源审计、评估、公正等第三方监管机构对加强用能管理、落实节能措施、开展节能工作、实现节能目标的需求。

审核编辑：符乾江