淺談機(jī)場(chǎng)能源管理系統(tǒng)改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路

馮長(zhǎng)杰

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

__【摘要】__針對(duì)國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)用能設(shè)備類型多、分布區(qū)域廣、采集設(shè)備數(shù)量大的特點(diǎn)，從改造的角度分析了能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及系統(tǒng)選擇，為機(jī)場(chǎng)能源管理系統(tǒng)改造項(xiàng)目提供了一定的參考。

__【關(guān)鍵詞】__能源管理；能源消耗量；能流梳理；數(shù)據(jù)采集

0引言

國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)能源管理系統(tǒng)改造項(xiàng)目是在原有手動(dòng)計(jì)量、自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表或傳統(tǒng)能源管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，以達(dá)到更節(jié)能、更高效、更便捷的目的。很多機(jī)場(chǎng)在探索節(jié)能改造的途徑，但多數(shù)機(jī)場(chǎng)改造難度較大，存在能流梳理困難、多期系統(tǒng)接口不統(tǒng)一等問題，難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本文基于某機(jī)場(chǎng)能源管理系統(tǒng)改造項(xiàng)目，選用了先進(jìn)的人工智能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)，重點(diǎn)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)能流梳理的方法和思路進(jìn)行闡述，解決了大多機(jī)場(chǎng)能源管理系統(tǒng)改造項(xiàng)目中難以突破的現(xiàn)實(shí)困難，提供了一種機(jī)場(chǎng)能源管理系統(tǒng)改造方案。

１機(jī)場(chǎng)能源管理系統(tǒng)現(xiàn)狀及需求分析

機(jī)場(chǎng)一般設(shè)有飛行區(qū)、航站區(qū)、辦公生活區(qū)、塔臺(tái)、通訊導(dǎo)航站、氣象觀測(cè)站、供油站、機(jī)務(wù)維修區(qū)、消防應(yīng)急、貨運(yùn)站等區(qū)域設(shè)施，具有面積大、分布廣、負(fù)荷密集、供電容量大等特點(diǎn)。與之對(duì)應(yīng)的機(jī)場(chǎng)能源管理現(xiàn)狀是目前大多還處于分散化、人工記錄或簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程抄表、經(jīng)驗(yàn)管理的落后水平，對(duì)于能源消耗沒有一個(gè)清晰、高效、透明的系統(tǒng)支撐，無法便捷、快速地掌握機(jī)場(chǎng)的用能狀況，無法集中、自動(dòng)和實(shí)時(shí)監(jiān)控各類用能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和用能負(fù)荷的變化情況。

機(jī)場(chǎng)能源管理系統(tǒng)對(duì)于系統(tǒng)的安全性和可靠性要求極高，航空級(jí)的設(shè)施水平和服務(wù)水平也決定了機(jī)場(chǎng)對(duì)管理水平的高度要求。

對(duì)于機(jī)場(chǎng)能源管理改造項(xiàng)目，實(shí)施過程中會(huì)面臨以下新的挑戰(zhàn)：

（1）機(jī)場(chǎng)面積大，并且對(duì)于無線等通訊方式有嚴(yán)格管制，通訊組網(wǎng)難度遠(yuǎn)大于一般園區(qū)以及其他單體建筑。

（2）在多種因素作用下只能在夜間停航期施工不停航施工不允許長(zhǎng)時(shí)間停水、停電、更換設(shè)備。

（3）項(xiàng)目包含１０ｋＶ高低壓配電系統(tǒng)，項(xiàng)目實(shí)施過程中需要具備豐富的專業(yè)電力項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)與供配

電系統(tǒng)對(duì)接，以降低項(xiàng)目實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。

（4）能效管理功能需根據(jù)需求不斷完善，系統(tǒng)需定制化功能。

（5）新老系統(tǒng)對(duì)接，充分利用原有系統(tǒng)，降低項(xiàng)目實(shí)施成本。

（6）系統(tǒng)不同于簡(jiǎn)單抄表系統(tǒng)，軟件功能要求更為多樣，不僅實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，同時(shí)具備能耗分析、區(qū)域管理、設(shè)備臺(tái)賬管理等功能。面對(duì)目前機(jī)場(chǎng)能源管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)，對(duì)已投入使用的改造升級(jí)項(xiàng)目，要根據(jù)項(xiàng)目的具體需求制定詳細(xì)的實(shí)施方案，進(jìn)行系統(tǒng)能流的梳理以及傳感器和智能采集儀表等底層設(shè)備的更換或加裝。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)路由及空間結(jié)構(gòu)綜合考慮采用有線或無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，選用先進(jìn)的人工智能物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)系統(tǒng)平臺(tái)，并可根據(jù)管理需求部署在管理中心及分中心。

2建設(shè)思路和規(guī)劃原則

機(jī)場(chǎng)能源管理系統(tǒng)改造需遵循一體化設(shè)計(jì)思路，從系統(tǒng)能流梳理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、設(shè)備性能、系統(tǒng)

管理、技術(shù)支持及維修能力等方面綜合評(píng)估、選型，確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，達(dá)到最優(yōu)效果。

根據(jù)系統(tǒng)能流梳理情況結(jié)合機(jī)場(chǎng)的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，建立一套能源管理平臺(tái)，提供標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的接口，具有良好的開放性、兼容性，同時(shí)擁有多元化的數(shù)據(jù)，可與電力監(jiān)控系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接和數(shù)據(jù)共享，并采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫，便于數(shù)據(jù)上傳，建立整體能耗分析管理機(jī)制和績(jī)效考評(píng)制度。

從方案設(shè)計(jì)、實(shí)施到運(yùn)維，幫助能源管理部門實(shí)時(shí)獲取機(jī)場(chǎng)整體能源運(yùn)行的現(xiàn)狀及趨勢(shì)，分析日常各類能耗，建立＂能流梳理——能耗數(shù)據(jù)采集——數(shù)據(jù)挖掘分析——現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)診斷——節(jié)能規(guī)劃設(shè)計(jì)——節(jié)能改造實(shí)施——節(jié)能效果評(píng)估——節(jié)能持續(xù)優(yōu)化——節(jié)能運(yùn)營(yíng)監(jiān)控”九部分統(tǒng)一融合的能源監(jiān)管流程，體現(xiàn)機(jī)場(chǎng)節(jié)能一體化服務(wù)的優(yōu)勢(shì)，最終成為一個(gè)高效運(yùn)行管控系統(tǒng)。

建立機(jī)場(chǎng)多能源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可針對(duì)機(jī)場(chǎng)各類能耗進(jìn)行遠(yuǎn)程采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控以及主要設(shè)備的狀態(tài)采集和故障告警；可從已有的第三方系統(tǒng)獲取相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，輔助了解設(shè)備現(xiàn)狀，及時(shí)反映設(shè)備運(yùn)行問題，并采取針對(duì)性的措施；對(duì)能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立能耗審計(jì)、能效測(cè)評(píng)以及公示系統(tǒng)，進(jìn)一步完善資源目標(biāo)管理體制和運(yùn)行機(jī)制，完善能源使用數(shù)據(jù)庫，探索能源目標(biāo)管理辦法；可實(shí)現(xiàn)遙控遙測(cè)，并在內(nèi)部公布各單位的用能情況；預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接□，便于系統(tǒng)擴(kuò)展和數(shù)據(jù)交換。

通過平臺(tái)獲取相應(yīng)的能耗數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，以此為基礎(chǔ)采取節(jié)水、節(jié)熱、節(jié)電以及其他節(jié)能措施，逐步將機(jī)場(chǎng)的節(jié)能工作落實(shí)，采取具有針對(duì)性的節(jié)能措施，實(shí)現(xiàn)能耗的合理、節(jié)約使用。

3建設(shè)目標(biāo)

通過對(duì)機(jī)場(chǎng)行業(yè)能源管理系統(tǒng)的深入了解，結(jié)合多年機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，使系統(tǒng)完全契合機(jī)場(chǎng)動(dòng)力能源保障部門需求，配置的綜合能源管理系統(tǒng)不僅包括能耗監(jiān)測(cè)，還包括電能量管理模塊（供電科遠(yuǎn)程監(jiān)控）、能耗監(jiān)測(cè)模塊（計(jì)量科遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)能源管理）、用能計(jì)費(fèi)模塊（收費(fèi)科室對(duì)于末端用戶計(jì)量繳費(fèi)管理）以及樓宇自控模塊，是一個(gè)大型綜合性能源管理系統(tǒng)。

系統(tǒng)通過安裝能耗測(cè)量裝置，利用現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)、數(shù)據(jù)處理與通訊技術(shù)，基于完善的能耗監(jiān)測(cè)管理手段，采用分散控制器和交流采樣技術(shù)，憑借大流量高可靠性通訊網(wǎng)絡(luò)，為機(jī)場(chǎng)的能耗設(shè)備管理提供全面專業(yè)的解決方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶能耗設(shè)施、能耗細(xì)節(jié)和能耗過程的完全掌控。達(dá)到以下目標(biāo)：

（1）全面掌握各類能耗的數(shù)據(jù)以及基本信息。

（2）提供各項(xiàng)能源消耗量數(shù)據(jù)分析。

（3）設(shè)備安全運(yùn)行管理。

（4）統(tǒng)一機(jī)場(chǎng)能源管理平臺(tái)。

4能流梳理思路

基于對(duì)能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理要求，需要對(duì)已經(jīng)建設(shè)并投入使用的與用能相關(guān)聯(lián)的能流或智能儀表進(jìn)行梳理，梳理工作以電能為例共分兩個(gè)部分：機(jī)場(chǎng)內(nèi)的電力監(jiān)控部分和機(jī)場(chǎng)內(nèi)的遠(yuǎn)程抄表部分，每個(gè)部分的梳理工作包含以下九部分工作內(nèi)容：

4.1屬性定義

通過屬性定義，對(duì)機(jī)場(chǎng)用能的地理邊界、組織邊界、分類分項(xiàng)能耗以及系統(tǒng)歸屬等信息進(jìn)行歸納，同時(shí)為保證系統(tǒng)高效工作，保證能耗數(shù)據(jù)可進(jìn)行計(jì)算機(jī)或人工識(shí)別和處理，保證數(shù)據(jù)得到有效的管理和支持高效查詢服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)及交換的一致性。

4.2地理邊界梳理與確認(rèn)

滿足對(duì)不同地理邊界的用能統(tǒng)計(jì)與分析。

4.3組織邊界梳理與確認(rèn)

滿足對(duì)不同用能單位的用能統(tǒng)計(jì)與分析。

4.4電源來源梳理與確認(rèn)

明確能源來源，實(shí)現(xiàn)電力／水量／氣量統(tǒng)計(jì)、用能分析和契約管理。

4.5電壓等級(jí)梳理

明確用能表計(jì)所處的電壓等級(jí)，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行歸類分析。

4.6節(jié)點(diǎn)位置梳理

用于計(jì)算和統(tǒng)計(jì)電力／水／氣的傳輸損耗量。

4.7區(qū)域歸屬梳理

對(duì)集中數(shù)據(jù)采集的表計(jì)進(jìn)行歸類，進(jìn)行可歸類傳輸?shù)膮^(qū)域數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

4.8分類分項(xiàng)梳理

滿足機(jī)場(chǎng)對(duì)能耗分類計(jì)量和分項(xiàng)計(jì)量的要求。

4.9能流梳理

構(gòu)建表具屬性中的上下級(jí)邏輯關(guān)系，建立時(shí)間同步方法和鑒別數(shù)據(jù)有效與有序，同時(shí)滿足進(jìn)行能流的統(tǒng)計(jì)、分析與預(yù)警功能建立的需要。

某機(jī)場(chǎng)能流梳理的部分實(shí)際樣例表格參見地理邊界表（表１）、組織邊界表（表２）和分項(xiàng)能耗表（表３）。

5系統(tǒng)選擇

采用集中管理、分散布置的模式，分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由中央監(jiān)控室主站系統(tǒng)、各大分區(qū)操作分站、主干通訊網(wǎng)絡(luò)與測(cè)控層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、分布式通訊子站以及底層能耗與能效監(jiān)測(cè)設(shè)備等部分組成。

系統(tǒng)中各應(yīng)用模塊的功能相互之間相對(duì)獨(dú)立，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。根據(jù)項(xiàng)目需求和平臺(tái)化的基本原則，各組件之間通過統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)接口進(jìn)行信息交互，同在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)下的設(shè)備也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)的局部改動(dòng)將不會(huì)影響整體。

5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明

機(jī)場(chǎng)能源管理系統(tǒng)由中心信息層、傳輸層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層組成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖如圖１所示。

（1）中心信息層

中心信息層為系統(tǒng)的核心組成，配備相應(yīng)的軟硬件，所有能耗數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行信息、環(huán)境條件信息和能源及設(shè)備信息等都在該層進(jìn)行處、分析、評(píng)估并發(fā)布當(dāng)前能效狀況，擁有不同權(quán)限的用戶可以從大屏幕、Ｗｅｂ客戶端或其他有安全級(jí)別的終端服務(wù)器查看到不同級(jí)別的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)信息。

（2）傳輸層

傳輸層為系統(tǒng)通訊的底層通訊鏈路、通訊轉(zhuǎn)換設(shè)備以及頂層通訊鏈路等，是連接設(shè)備層和管理層的紐帶環(huán)節(jié)，保證數(shù)據(jù)有效傳送、不丟失。

（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層為系統(tǒng)的基礎(chǔ)，絕大部分能耗數(shù)據(jù)來自該層。該層設(shè)備全部需具有ＲＳ４８５接□，支持ＭｏｄＢｕｓ通訊協(xié)議，將現(xiàn)場(chǎng)能耗數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)匯聚層。主要負(fù)責(zé)采集能耗數(shù)據(jù)（電、水、汽等）、環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)（溫度、濕度、（：０２濃度等）。

5.2硬件網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

設(shè)計(jì)需考慮所選網(wǎng)絡(luò)具有高速的傳輸能力和較高的帶寬，網(wǎng)絡(luò)一次布線后，在未來１５-２０年內(nèi)可滿足項(xiàng)目擴(kuò)展需求；且網(wǎng)絡(luò)需具有較高的適應(yīng)變化的能力，當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置發(fā)生變化時(shí)，可非常便捷地調(diào)整重新連接，不必重新布線；網(wǎng)絡(luò)需具有結(jié)構(gòu)清晰、簡(jiǎn)單方便、易擴(kuò)展等特點(diǎn)。

主干網(wǎng)負(fù)責(zé)各子網(wǎng)和應(yīng)用服務(wù)的連接，為信息交換提供高速通道，主干網(wǎng)采用１０００／１００００Ｍ光纖網(wǎng)絡(luò)，下屬子網(wǎng)采用１００／１０００Ｍ快速以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議。以能源管理中心為中心，按星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向外輻射，以輻射一級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為主，通過一級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為匯聚點(diǎn)向二級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)輻射，二級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為匯聚點(diǎn)向三級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)輻射，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)場(chǎng)能源管理網(wǎng)絡(luò)覆蓋。光纖主干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D如圖２所示。

5.3系統(tǒng)軟件構(gòu)架

系統(tǒng)軟件架構(gòu)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)＇數(shù)據(jù)展示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)上傳及接收系統(tǒng)、基礎(chǔ)信息維護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成。

（1）數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行來路校驗(yàn)，接收從數(shù)據(jù)采集器發(fā)送來的合法數(shù)據(jù)，解析后存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫。

（2）數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗(yàn)和解析，規(guī)范采集時(shí)間，根據(jù)配電支路安裝儀表的情況構(gòu)造用能模型，對(duì)原始采集數(shù)據(jù)拆分計(jì)算得到分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)并保存至數(shù)據(jù)庫。

（3）數(shù)據(jù)上報(bào)及接收子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)上報(bào)及接收子系統(tǒng)通過定時(shí)任務(wù)調(diào)度自動(dòng)從數(shù)據(jù)庫中提取能耗分類、分項(xiàng)數(shù)據(jù)，合并整理打包后發(fā)送到上一級(jí)數(shù)據(jù)中心。包括數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)打包、數(shù)據(jù)上傳、接收反饋結(jié)果等功能。接收上級(jí)數(shù)據(jù)中心發(fā)送的系統(tǒng)公告、數(shù)據(jù)字典更新消息等。

（4）數(shù)據(jù)分析展示子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析展示子系統(tǒng)對(duì)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的分類分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總和整合，通過靜態(tài)表格或者動(dòng)態(tài)圖表方式將能耗數(shù)據(jù)展示出來，為節(jié)能運(yùn)行、節(jié)能改造、信息服務(wù)和制定政策提供信息服務(wù)。

（5）信息維護(hù)子系統(tǒng)

信息維護(hù)子系統(tǒng)對(duì)所有數(shù)據(jù)字典和建筑物概況等基礎(chǔ)信息、建筑用能支路及監(jiān)測(cè)儀表安裝等的配置信息、用戶權(quán)限信息等進(jìn)行錄入和維護(hù)。

5.4系統(tǒng)軟件功能

系統(tǒng)具有豐富的軟件功能，包括：數(shù)據(jù)采集、圖形展示與交互、事件記錄與報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢、數(shù)據(jù)分析與展示、能源生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行管理、能源生產(chǎn)計(jì)劃管理、能源生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理、基于工作流及工單的能源生產(chǎn)流程管理、生產(chǎn)信息發(fā)布、技術(shù)資料、文檔管理、用戶及基礎(chǔ)信息管理等。

6.Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺(tái)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺(tái)。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應(yīng)用場(chǎng)所

本平臺(tái)適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、[]()變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、[]()電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

（3）平臺(tái)結(jié)構(gòu)

審核編輯 黃宇