节约型校园节能监管平台建设

作者:满达

满达（北京林业大学北京 100000）

作者简介：满达，北京林业大学总务处与产业管理处节能办公室主任，研究方向：校园节能减排。

　　摘要：建设节约型校园是当今社会为高校建设提出的时代要求，住建部和财政部、教育部早已联合推进节约型校园建设工作，加强高等院校节能监管平台的建设，使得校园节能纳入许多高校的重点实施计划之中。本文介绍了北京林业大学的节能监管平台建设情况，给出该平台的总体设计方案，可以实现能耗数据统计和分析，为提高学校的能耗利用率提供决策依据。

关键词：节约型校园；节能；监管平台中图分类号：TP311

0 引言

根据《中国统计年鉴2014》数据显示，截止至2014年，我国普通高等学校已达到2491所，其中在校学生超过4600万，校园建筑总面积达5.9亿平方米，占全国城镇总面积的2.8%，高等学校的能源消耗占据社会总能耗的1/10[1]。为了更好地执行建设节约型社会的基本方针，国家住房和城乡建设部、教育部、财政部提出要建立高等学校校园节能工作的长久机制，推进和深化节约型校园的建设，建设校园节能监管系统[2]。北京林业大学具有生态、环保的学科优势，长期以来，非常关注能源和环境问题，积极响应党中央、国务院关于建设资源节约型、环境友好型社会的重要战略部署，把建设节约型校园作为学校建设工作的重点，经过多年努力，节能工作取得了一定的成效，先后被评为“北京市节水先进单位”、“北京市节约用水先进集体”、北京市“节约型学校”建设优秀案例、“全国节水科技创新工作先进校园”、“全国高校节能工作先进单位”等，并于2014年建成了节约型校园节能监管平台，本文围绕该平台的建设展开详细的阐述。

1 概述

1.1学校建筑概况

北京林业大学现有校园面积703亩，正在建设的鹫峰校区占地面积750亩，学校实验林场占地面积11627亩，总占地面积12330亩。学校内建筑物较多，共有55栋（不含住宅），建筑面积近44万平方米（包括学研中心）。而且校内常驻人口较多，截至2013年12月，学校在校生31947人，教职工1806人。

1.2学校能耗状况

北京林业大学现阶段能源消费以电力、天然气、水为主。现有自来水一级供水表12个、中水处理站1座、高压变电站14座，供暖燃气锅炉房2座，浴室锅炉房1座，分布于学校的校园区和生活区，供学校教学、科研、学生宿舍和教职工家属区宿舍用水用能。其中电力主要用于教学科研、行政办公、学生宿舍生活用电、后勤服务用电；天然气主要用于学生公共浴室热水供应、冬季供暖；北京林业大学作为以综合性大学，教学科研设备众多，耗能较大，加上建筑面积和人口数量均较多，因此能源和水的消耗量较大。

2 项目设计与规划

2.1项目目标

节能监管平台建设总体目标为：

(1)各种建筑能耗实时分类、分项、分部门精确计量，计量数据远程传输，数据采集与存贮，数据统计与分析，数据发布与远传；

(2)为学校、科研单位、设计与工程实施单位的节能研究、设计与建设（改造）提供参考或决策依据；

(3)为建筑能耗统计、审计、监管与执法部门提供准确能耗数据；为建筑能源管理部门提供决策依据。

(4)以实时监测能源数据为依据，为学校的能源利用诊断、能源质量监测、能源账单核对、节能控制、节能潜力分析、节能效果验证、能源调度、保障健康与舒适环境、提高全民节能意识等提供有效手段，实现有效节能，并提高校园能源的自动化管理水平。

2.2设计方案

本系统的整体设计方案是充分利用校园已有光纤资源，采用具有国际先进水平的分布式控制网络系统技术，通过光纤主干环网与LonWorks分布式实时控制网络的无缝连接构建现代化校园节能监管平台。按照功能划分的详细方案包括以下五个方面：

(1)校园总体水、电、气的分类总计量：用电总计通过各变电所低压进线累加实现；用水总计通过在各总管网上安装计量表计，数据累加获得；用气计量利用手动录入模块由管理员手动输入审核合格的气耗数据。

(2)以建筑为单位，综合统计建筑物的能源消耗，详细监测建筑各单体建筑水、电的分类总计量，对单体建筑的用能计量重点考虑在在单体建筑的进户端进行计量。通过单体建筑的用能计量分析不同类型建筑的用电特点及用电量，为校园后续节能改造及用电定额管理提供有效依据。

(3)集成校园水平衡测试项目中安装的各类校园总表、区域总表及建筑总表等数据采集至节能监管平台，利用软件自动进行各级水平衡分析。通过对水平衡的分析实现自来水管网状态的实时监测，以便及时发现管网跑、冒、滴、漏等异常状况，及时进行故障排查与处理，减少无谓消耗。

(4)路灯照明的智能控制，根据光照度及经纬度等条件下自动控制路灯的运行或关闭实现节能。

(5)以节能监管中心的部分分体空调为节能控制试点，通过温度控制、时段控制、在非空调时间、空调季节的非工作时段控制等手段减少用能及待机能耗，大幅降低空调能耗。

节能监管平台的建设在软、硬件的配置上，充分考虑节能监管平台建设分步实施、逐步推进的原则，为后期校内能源管理设备和能耗设备的自动化的节能控制预留接口。系统软硬件平台具有可扩展性、开放性、实时性、稳定性、先进性。

3 系统架构

节能监管平台基于先进的、安全可靠的“分布式高速实时控制网络”构建，系统由监管中心、主干通信网络、现场监控网络三大部分组成。整体系统结构如图1所示：

图1整体系统结构图

3.1监管中心

校园能源监管中心设置在学研中心，监管中心建设按GB50174-93《电子计算机机房设计规范》执行。监管中心硬件配置包括：监控工作站、数据库服务器、数据交换机、大屏幕显示设备以及UPS电源系统。监控工作站上安装的建筑能源监管系统业主版软件采用的是C/S架构，用户可通过客户端软件查询信息或发布控制命令，并通过大屏幕显示，同时还开发了相应的B/S架构系统。数据库服务器基于MySQL数据库管理软件实现系统中所有数据的存储和管理。数据交换机和其他建筑物内的交换机相连接，实现数据的汇总，并通过学研中心的校园网口连接外网。

3.2主干通信网络

学校的校园网通过光纤通信的方式连接了校园内的每栋楼，并在标本馆汇聚，且光纤均有预留。因此可以利用该预留光纤组建节能监管平台专用光纤网络，校园节能监管平台独立光纤网结构分布如图2所示：

图2节能监管平台独立光纤网结构分布图

为了保证可靠性独立光纤分布网从标本馆到每个楼宇均留有4芯光纤（2用2备）。

3.3现场监控网络

本系统现场监控网络采用LonWorks双绞线控制网络，具有拓扑结构灵活、传输介质和方式多样、传输速度快、抗干扰能力强等优点，而且 LonWorks 现场网络采用了P-CSMA/CD技术可实时通信、网络的LONTALK通信协议符合国际标准可真正实现产品的互换性、网络极容易扩充、修改和维护[3,4]。此外，LonWorks网络与Internet无缝连接，可以实现远程监控与远程操作。

现场网络由网络控制器、智能网关以及各类智能表计等组成，典型的现场监控网络结构如图3所示。

图3典型现场网络结构图

其中网络控制器用于实现LonWorks现场控制网络至以太网的路由功能，向上通过系统通讯主干网与中心系统服务器主进行通信，向下通过双绞线与现场子网各终端设备进行通信，完成终端设备的数据采集和转发，实现遥测、遥信、遥控等功能，同时起到协议规约转换作用。带有LonWorks接口的智能表计可以直接接入网络，而具有其他通信协议接口的智能表计可以通过智能网关接入。

4 监管平台软件功能设计

监管平台软件包括两套：一套为基于B/S架构的中心版软件，一套是基于C/S架构的业主版软件。两套软件都具有数据查询、权限分级等功能，其中业主版软件还具备管理控制功能。

4.1 B/S系统功能

B/S系统主要包括六大模块：计量与监测、能源质量监测与改善、自动化监测与节能控制、水网监测与水平衡分析、安全用能管理、能耗公示与审计。实现的主要功能包括：

1.能耗监测、统计及公示：实时查询某表计的当前状态和读数，并以曲线的形式显示，如图4所示。公示校园总体能耗、建筑分类分项能耗、部门能耗、人均能耗、面积能耗等信息。