能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在江陰港口集團(tuán)辦公樓中的應(yīng)用

鞠寧¹，王曉明²

（1.江蘇江陰港港口集團(tuán)股份有限公司，江蘇江陰 214433

2.安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801）

摘要：介紹了江陰港港口集團(tuán)有限公司新建辦公樓能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集及系統(tǒng)軟件的功能實(shí)現(xiàn)。通過對各辦公室空調(diào)、照明與插座用電進(jìn)行分析處理，把分析處理結(jié)果通過表格、圖片等方式進(jìn)行公布。企業(yè)管理人員可通過該系統(tǒng)平臺(tái)，建立健全企業(yè)節(jié)能管理制度，約束各用能單位的能源消耗，提高企業(yè)辦公的運(yùn)行能效。

關(guān)鍵字：辦公節(jié)能；用能管理；能耗監(jiān)測；港口； 數(shù)據(jù)采集

0 引言

    能源消耗是企業(yè)生產(chǎn)成本中重要的可控部分，降低能源消耗是企業(yè)降低生產(chǎn)成本的重要途徑。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，節(jié)能技術(shù)和裝備如高效鍋爐窯爐、電機(jī)及拖動(dòng)設(shè)備、余熱余壓利用裝備、節(jié)能儀器設(shè)備等已廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)工序的各個(gè)環(huán)節(jié)。生產(chǎn)型企業(yè)的辦公管理能源消耗量（主要為耗電量）也是其能源消耗的重要組成部分，但因其占能源消耗總量的比重不大，在企業(yè)節(jié)能改造實(shí)施過程中往往被忽略。如果在企業(yè)辦公建筑中建立能源監(jiān)管體系，通過計(jì)算機(jī)等輔助手段將能耗分類計(jì)量，就可發(fā)現(xiàn)高能耗點(diǎn)和不必要的能耗消耗量，在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)用能考核管理，往往可以起到事半功倍的效果。

    本文結(jié)合江陰港港口集團(tuán)股份有限公司5號碼頭新建辦公樓能耗（電能）在線監(jiān)測系統(tǒng)，對生產(chǎn)型企業(yè)如何建立有效的辦公管理用能監(jiān)測進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

1 配電情況及建設(shè)目標(biāo)

    江陰港港口集團(tuán)股份有限公司5號碼頭新建辦公樓為三層辦公樓，該樓電源總進(jìn)線由碼頭5#變電所0.4kV配出回路引入至總配電箱。總配電箱位于一樓網(wǎng)絡(luò)機(jī)房外間，設(shè)總開關(guān)、各樓層總開關(guān)，再采用放射式與干狀式混合的配電模式將電源引至各辦公室。各辦公室均設(shè)單獨(dú)的PZ30配電箱，為便于電能的消耗分類，電源引入各辦公室后分配為空調(diào)用電和照明插座用電。如下圖所示為該辦公樓三樓各辦公室的分布示意：

圖1 辦公樓三樓各辦公室分布示意

    系統(tǒng)建設(shè)方和承建方經(jīng)充分討論，認(rèn)為該能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：

    1.各辦公室的用電按空調(diào)用電、照明插座用電分別計(jì)量，實(shí)現(xiàn)能耗波動(dòng)幅度跟蹤，實(shí)現(xiàn)能耗的準(zhǔn)確預(yù)測；

    2.將各辦公室用電按部門進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，并以幫圖、曲線等多種形式展示，實(shí)現(xiàn)能耗監(jiān)測，避免不合理能耗；

    3.可建立用電標(biāo)桿值，對超額用電或非正常用電等起到提示作用，實(shí)現(xiàn)能耗標(biāo)準(zhǔn)化管理，形成具有推廣性的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；

    4.系統(tǒng)建成后能于局域網(wǎng)內(nèi)電腦查看該系統(tǒng)的展示數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)能耗量化分析、能耗管理流程化和精細(xì)化管理，節(jié)能效果評估，實(shí)現(xiàn)對節(jié)能改造措施的全面管理；

2 系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

    依據(jù)新建辦公樓的配電情況和辦公室分布情況，能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場設(shè)備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

    管理測控層是針對系統(tǒng)的使用和維護(hù)人員的人機(jī)交互窗口，也是系統(tǒng)的最上層部分。在該能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)中，配置了數(shù)據(jù)服務(wù)器用以采集、存儲(chǔ)與處理各回路耗電信息、Web服務(wù)器將友好的人機(jī)界面通過互聯(lián)網(wǎng)展示給使用者，并設(shè)置了用于系統(tǒng)日常維護(hù)的工程師工作站；

    通訊控制層主要是由通訊服務(wù)器、接口轉(zhuǎn)換器件及總線網(wǎng)絡(luò)等組成，是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁。在該項(xiàng)目方案中通訊控制層配置1臺(tái)8端口數(shù)據(jù)采集器，考慮到通訊可靠性及防雷等因素，配置串口隔離設(shè)備。1～3樓層按東西側(cè)分別引一根RS485總線，連接位于各辦公室的單相計(jì)量表計(jì)至串口服務(wù)器，通訊總線采用屏蔽雙絞線（RVSP2×0.75），穿Φ25管沿墻壁鋪設(shè)至各房間；

    現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測量的各類型的儀表等，也是構(gòu)建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。為建立用電分項(xiàng)計(jì)量體系，在本項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)時(shí)即為每個(gè)辦公室的PZ30箱內(nèi)安裝兩只單相一次接入導(dǎo)軌式電能計(jì)量表，分別計(jì)量該辦公室的空調(diào)用電和照明插座用電。基于該設(shè)計(jì)方案，辦公樓1樓層16個(gè)辦公室配置32只單相計(jì)量表計(jì)、2樓層17個(gè)辦公室（含會(huì)議室）配置34只單相計(jì)量表計(jì)、3樓層17個(gè)辦公室（含會(huì)議室）配置34只單相計(jì)量表計(jì)、總配電箱配置4只三箱計(jì)量表計(jì)。

3系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

    能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)圍繞系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)，設(shè)計(jì)了以下軟件功能：

    1.用電回路清晰的計(jì)量體系結(jié)構(gòu)

    江陰港港口集團(tuán)辦公樓共有三層，能耗系統(tǒng)在辦公樓總進(jìn)線、各樓層、各辦公室分別安裝了兩個(gè)電能表，分別用來計(jì)量空調(diào)用電和照明插座用電，結(jié)合 4只用電總表，整個(gè)系統(tǒng)共設(shè)置了104個(gè)計(jì)量點(diǎn)，建立了覆蓋整個(gè)辦公樓的用電計(jì)量體系。系統(tǒng)軟件中建立了計(jì)量體系展示功能，如圖3所示，系統(tǒng)使用人員通過該功能界面可一目了然的了解該辦公樓的配電層次分級情況；

圖3 計(jì)量體系展示

    2.電能管理ERP

    系統(tǒng)管理或維護(hù)人員還可以通過用電回路信息維護(hù)功能配置用電支路的名稱、用電類型（空調(diào)用電、照明插座用電）、所屬部門、電能表類型等信息，該功能使得系統(tǒng)可以對各用電回路的用電量自動(dòng)按部門進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可對管理用電按部門劃分，建立類似于財(cái)務(wù)ERP的電能管理ERP分配功能。該功能便于辦公室所屬部門的變更等信息變化時(shí)系統(tǒng)的維護(hù)工作。配置界面如圖4所示；

圖4用電回路信息維護(hù)

    3.用電展示與能耗排序

    系統(tǒng)主界面可直觀的以數(shù)據(jù)和棒圖形式顯示該辦公樓當(dāng)月用電、上月用電、當(dāng)年用電、上年同期用電電能消耗總量、當(dāng)月每日空調(diào)耗電量結(jié)合氣溫變化的趨勢、當(dāng)月照明插座耗電量的平均值與變化對比趨勢、各部門當(dāng)月耗電量的排名情況，企業(yè)節(jié)能辦或企業(yè)管理人員通過該界面可直觀了解企業(yè)用電消耗概況。如圖5所示；

圖5 系統(tǒng)展示畫面

    4.節(jié)能潛力挖掘——非工作時(shí)段用電分析

    該電能管理系統(tǒng)軟件具備逐日顯示各回路的用電情況的功能，并且將非工作日用電以藍(lán)色柱體區(qū)別顯示，并標(biāo)定日耗電平均值線，如某日用電明顯高于平時(shí)正常用電，則可通過系統(tǒng)的用電回路逐時(shí)分析查找耗電點(diǎn)，進(jìn)行必要整改，防止非正常耗電情況的發(fā)生。如圖6回路逐日用電棒圖趨勢和圖7某回路逐時(shí)用電分析趨勢；

圖6回路逐日用電棒圖趨勢

圖7 某回路逐時(shí)用電分析趨勢

    5.分時(shí)段電能管理

    電能管理系統(tǒng)可根據(jù)供電局電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)于軟件中設(shè)置峰、平、谷的時(shí)段和費(fèi)率，也可根據(jù)客戶的實(shí)際情況設(shè)置工作和非工作時(shí)間段，通過能耗系統(tǒng)可以找到各回路非工作時(shí)間的不合理用電，通過獎(jiǎng)懲措施使員工養(yǎng)成下班后及時(shí)關(guān)閉用電設(shè)備的習(xí)慣，如圖8 峰、平、谷時(shí)段耗電展示；

圖8峰、平、谷時(shí)段耗電展示

    6.建立績效考核措施

    辦公樓主要用于行政辦公，系統(tǒng)根據(jù)客戶要求將各個(gè)辦公室劃分到每個(gè)部門，系統(tǒng)自動(dòng)完成部門用能的統(tǒng)計(jì)與分析，并可于系統(tǒng)信息維護(hù)中錄入部門人員數(shù)量、各部門建筑面積等信息，并按綜合耗電量、人均耗電量、單位面積耗電量進(jìn)行綜合排名分析，并可對各部門、辦公室進(jìn)行耗電限量信息錄入，當(dāng)耗電量接近或高于限值時(shí)，自動(dòng)彈出提示信息，如圖9為部門綜合耗電量排行；

圖9 部門綜合耗電量排行

    7.用電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表

    系統(tǒng)軟件自動(dòng)采集并按部門生成用電量月報(bào)表，該報(bào)表可提交財(cái)務(wù)或自動(dòng)轉(zhuǎn)入財(cái)務(wù)ERP系統(tǒng)，便于各部門的獨(dú)立核算，如圖10用電量月報(bào)表；

圖10 用電量月報(bào)表

    用能管理考核單位通過以上軟件功能的實(shí)現(xiàn)，合理的制定了各部門的用電標(biāo)桿值，并將用電量以財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)反饋至各部門，建立了有效的用能管理考核制度。通過系統(tǒng)的建設(shè)和制度的建立，使企業(yè)管理辦公人員節(jié)能意識(shí)大大提高，有效的節(jié)約了企業(yè)管理辦公能源消耗。

4結(jié)束語

    企業(yè)管理辦公能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是結(jié)合信息技術(shù)建立一套符合用戶實(shí)際需求的計(jì)算機(jī)輔助管理軟件，系統(tǒng)軟件通過數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與自動(dòng)存儲(chǔ)，得到用電過程的原始數(shù)據(jù)；通過功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對數(shù)據(jù)的優(yōu)化與整合，并以友好直觀的人機(jī)界面展示給企業(yè)管理人員，對其用電管理模式的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐，建立用電考核機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)辦公用電的科學(xué)化管理。

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