淺談機場能源管理係統改造項目設計思路

【摘要】針對國內(nei) 機場用能設備類型多、分布區域廣、采集設備數量大的特點，從(cong) 改造的角度分析了能源管理係統設計思路及係統選擇，為(wei) 機場能源管理係統改造項目提供了一定的參考。

【關(guan) 鍵詞】能源管理；能源消耗量；能流梳理；數據采集

0引言

國內(nei) 機場能源管理係統改造項目是在原有手動計量、自動遠程抄表或傳(chuan) 統能源管理係統的基礎上進行升級，以達到更節能、更高效、更便捷的目的。很多機場在探索節能改造的途徑，但多數機場改造難度較大，存在能流梳理困難、多期係統接口不統一等問題，難以達到預期目標。本文基於(yu) 某機場能源管理係統改造項目，選用了人工智能物聯網係統平台，重點針對現場能流梳理的方法和思路進行闡述，解決(jue) 了大多機場能源管理係統改造項目中難以突破的現實困難，提供了一種機場能源管理係統改造方案。

１機場能源管理係統現狀及需求分析

機場一般設有飛行區、航站區、辦公生活區、塔台、通訊導航站、氣象觀測站、供油站、機務維修區、消防應急、貨運站等區域設施，具有麵積大、分布廣、負荷密集、供電容量大等特點。與(yu) 之對應的機場能源管理現狀是目前大多還處於(yu) 分散化、人工記錄或簡單的遠程抄表、經驗管理的落後水平，對於(yu) 能源消耗沒有一個(ge) 清晰、高效、透明的係統支撐，無法便捷、快速地掌握機場的用能狀況，無法集中、自動和實時監控各類用能設備的運行狀態和用能負荷的變化情況。

機場能源管理係統對於(yu) 係統的安全性和可靠性要求很高，航空級的設施水平和服務水平也決(jue) 定了機場對管理水平的高度要求。

對於(yu) 機場能源管理改造項目，實施過程中會(hui) 麵臨(lin) 以下新的挑戰：

（1）機場麵積大，並且對於(yu) 無線等通訊方式有嚴(yan) 格管製，通訊組網難度遠大於(yu) 一般園區以及其他單體(ti) 建築。

（2）在多種因素作用下隻能在夜間停航期施工不停航施工不允許長時間停水、停電、更換設備。

（3）項目包含１０ｋＶ高低壓配電係統，項目實施過程中需要具備豐(feng) 富的專(zhuan) 業(ye) 電力項目實施經驗與(yu) 供配

電係統對接，以降低項目實施風險。

（4）能效管理功能需根據需求不斷完善，係統需定製化功能。

（5）新老係統對接，充分利用原有係統，降低項目實施成本。

（6）係統不同於(yu) 簡單抄表係統，軟件功能要求更為(wei) 多樣，不僅(jin) 實現遠程抄表，同時具備能耗分析、區域管理、設備台賬管理等功能。麵對目前機場能源管理係統的現狀及挑戰，對已投入使用的改造升級項目，要根據項目的具體(ti) 需求製定詳細的實施方案，進行係統能流的梳理以及傳(chuan) 感器和智能采集儀(yi) 表等底層設備的更換或加裝。根據現場路由及空間結構綜合考慮采用有線或無線方式進行數據傳(chuan) 輸，選用人工智能物聯網架構係統平台，並可根據管理需求部署在管理中心。

2建設思路和規劃原則

機場能源管理係統改造需遵循一體(ti) 化設計思路，從(cong) 係統能流梳理、係統結構、技術措施、設備性能、係統

管理、技術支持及維修能力等方麵綜合評估、選型，確保係統運行的可靠性和穩定性，達到*優(you) 效果。

根據係統能流梳理情況結合機場的整體(ti) 規劃設計，建立一套能源管理平台，提供標準統一的接口，具有良好的開放性、兼容性，同時擁有多元化的數據，可與(yu) 18luck新客户端係統、樓宇自動控製係統等進行數據對接和數據共享，並采用標準的數據庫，便於(yu) 數據上傳(chuan) ，建立整體(ti) 能耗分析管理機製和績效考評製度。

從(cong) 方案設計、實施到運維，幫助能源管理部門實時獲取機場整體(ti) 能源運行的現狀及趨勢，分析日常各類能耗，建立＂能流梳理——能耗數據采集——數據挖掘分析——現場檢驗診斷——節能規劃設計——節能改造實施——節能效果評估——節能持續優(you) 化——節能運營監控"九部分統一融合的能源監管流程，體(ti) 現機場節能一體(ti) 化服務的優(you) 勢，*終成為(wei) 一個(ge) 高效運行管控係統。

建立機場多能源在線監測係統，可針對機場各類能耗進行遠程采集和實時監控以及主要設備的狀態采集和故障告警；可從(cong) 已有的第三方係統獲取相關(guan) 運行數據，輔助了解設備現狀，及時反映設備運行問題，並采取針對性的措施；對能耗進行統計分析，建立能耗審計、能效測評以及公示係統，進一步完善資源目標管理體(ti) 製和運行機製，完善能源使用數據庫，探索能源目標管理辦法；可實現遙控遙測，並在內(nei) 部公布各單位的用能情況；預留標準的數據網絡接□，便於(yu) 係統擴展和數據交換。

通過平台獲取相應的能耗數據並進行分析，以此為(wei) 基礎采取節水、節熱、節電以及其他節能措施，逐步將機場的節能工作落實，采取具有針對性的節能措施，實現能耗的合理、節約使用。

3建設目標

通過對機場行業(ye) 能源管理係統的深入了解，結合多年機場項目經驗，使係統契合機場動力能源保障部門需求，配置的綜合能源管理係統不僅(jin) 包括能耗監測，還包括電能量管理模塊（供電科遠程監控）、能耗監測模塊（計量科遠程實時能源管理）、用能計費模塊（收費科室對於(yu) 末端用戶計量繳費管理）以及樓宇自控模塊，是一個(ge) 大型綜合性能源管理係統。

係統通過安裝能耗測量裝置，利用現代測控技術、數據處理與(yu) 通訊技術，基於(yu) 完善的能耗監測管理手段，采用分散控製器和交流采樣技術，憑借大流量高可靠性通訊網絡，為(wei) 機場的能耗設備管理提供全麵專(zhuan) 業(ye) 的解決(jue) 方案，實現對用戶能耗設施、能耗細節和能耗過程的掌控。達到以下目標：

（1）全麵掌握各類能耗的數據以及基本信息。

（2）提供各項能源消耗量數據分析。

（3）設備安全運行管理。

（4）統一機場能源管理平台。

4能流梳理思路

基於(yu) 對能耗基礎數據的管理要求，需要對已經建設並投入使用的與(yu) 用能相關(guan) 聯的能流或智能儀(yi) 表進行梳理，梳理工作以電能為(wei) 例共分兩(liang) 個(ge) 部分：機場內(nei) 的18luck新客户端部分和機場內(nei) 的遠程抄表部分，每個(ge) 部分的梳理工作包含以下九部分工作內(nei) 容：

4.1屬性定義(yi)

通過屬性定義(yi) ，對機場用能的地理邊界、組織邊界、分類分項能耗以及係統歸屬等信息進行歸納，同時為(wei) 保證係統高效工作，保證能耗數據可進行計算機或人工識別和處理，保證數據得到有效的管理和支持高效查詢服務，實現數據組織、存儲(chu) 及交換的一致性。

4.2地理邊界梳理與(yu) 確認

滿足對不同地理邊界的用能統計與(yu) 分析。

4.3組織邊界梳理與(yu) 確認

滿足對不同用能單位的用能統計與(yu) 分析。

4.4電源來源梳理與(yu) 確認

明確能源來源，實現電力／水量／氣量統計、用能分析和契約管理。

4.5電壓等級梳理

明確用能表計所處的電壓等級，對電力係統進行歸類分析。

4.6節點位置梳理

用於(yu) 計算和統計電力／水／氣的傳(chuan) 輸損耗量。

4.7區域歸屬梳理

對集中數據采集的表計進行歸類，進行可歸類傳(chuan) 輸的區域數量統計。

4.8分類分項梳理

滿足機場對能耗分類計量和分項計量的要求。

4.9能流梳理

構建表具屬性中的上下級邏輯關(guan) 係，建立時間同步方法和鑒別數據有效與(yu) 有序，同時滿足進行能流的統計、分析與(yu) 預警功能建立的需要。

某機場能流梳理的部分實際樣例表格參見地理邊界表（表１）、組織邊界表（表２）和分項能耗表（表３）。

5係統選擇

采用集中管理、分散布置的模式，分層、分布式係統結構，由中央監控室主站係統、各大分區操作分站、主幹通訊網絡與(yu) 測控層數據網絡、分布式通訊子站以及底層能耗與(yu) 能效監測設備等部分組成。

係統中各應用模塊的功能相互之間相對獨立，以提高係統的穩定性和可維護性。根據項目需求和平台化的基本原則，各組件之間通過統一的係統平台接口進行信息交互，同在一個(ge) 網絡下的設備也可以進行數據交互，係統的局部改動將不會(hui) 影響整體(ti) 。

5.1係統結構說明

機場能源管理係統由中心信息層、傳(chuan) 輸層、現場設備層組成。係統網絡架構示意圖如圖１所示。

（1）中心信息層

中心信息層為(wei) 係統的核心組成，配備相應的軟硬件，所有能耗數據、設備運行信息、環境條件信息和能源及設備信息等都在該層進行處、分析、評估並發布當前能效狀況，擁有不同權限的用戶可以從(cong) 大屏幕、Ｗｅｂ客戶端或其他有安全級別的終端服務器查看到不同級別的數據呈現信息。

（2）傳(chuan) 輸層

傳(chuan) 輸層為(wei) 係統通訊的底層通訊鏈路、通訊轉換設備以及頂層通訊鏈路等，是連接設備層和管理層的紐帶環節，保證數據有效傳(chuan) 送、不丟(diu) 失。

（3）現場設備層

現場設備層為(wei) 係統的基礎，絕大部分能耗數據來自該層。該層設備全部需具有ＲＳ４８５接□，支持ＭｏｄＢｕｓ通訊協議，將現場能耗數據發送至網絡匯聚層。主要負責采集能耗數據（電、水、汽等）、環境參數數據（溫度、濕度、（：０２濃度等）。

5.2硬件網絡架構

設計需考慮所選網絡具有高速的傳(chuan) 輸能力和較高的帶寬，網絡一次布線後，在未來１５-２０年內(nei) 可滿足項目擴展需求；且網絡需具有較高的適應變化的能力，當監測點位置發生變化時，可非常便捷地調整重新連接，不必重新布線；網絡需具有結構清晰、簡單方便、易擴展等特點。

主幹網負責各子網和應用服務的連接，為(wei) 信息交換提供高速通道，主幹網采用１０００／１００００Ｍ光纖網絡，下屬子網采用１００／１０００Ｍ快速以太網，網絡協議采用ＴＣＰ／ＩＰ協議。以能源管理中心，按星型網絡架構向外輻射，以輻射一級監測點為(wei) 主，通過一級監測點作為(wei) 匯聚點向二級監測點輻射，二級監測點作為(wei) 匯聚點向三級監測點輻射，*終實現整個(ge) 機場能源管理網絡覆蓋。光纖主幹網絡拓撲示意圖如圖２所示。

5.3係統軟件構架

係統軟件架構由數據采集係統、數據處理係統'數據展示係統、數據上傳(chuan) 及接收係統、基礎信息維護係統構成。

（1）數據采集子係統

數據采集子係統對上傳(chuan) 的數據進行來路校驗，接收從(cong) 數據采集器發送來的合法數據，解析後存儲(chu) 至數據庫。

（2）數據處理子係統

數據處理子係統對係統接收的數據包進行校驗和解析，規範采集時間，根據配電支路安裝儀(yi) 表的情況構造用能模型，對原始采集數據拆分計算得到分項能耗數據並保存至數據庫。

（3）數據上報及接收子係統

數據上報及接收子係統通過定時任務調度自動從(cong) 數據庫中提取能耗分類、分項數據，合並整理打包後發送到上一級數據中心發送的係統公告、數據字典更新消息等。

（4）數據分析展示子係統

數據分析展示子係統對經過數據處理後的分類分項能耗數據進行分析匯總和整合，通過靜態表格或者動態圖表方式將能耗數據展示出來，為(wei) 節能運行、節能改造、信息服務和製定政策提供信息服務。

（5）信息維護子係統

信息維護子係統對所有數據字典和建築物概況等基礎信息、建築用能支路及監測儀(yi) 表安裝等的配置信息、用戶權限信息等進行錄入和維護。

5.4係統軟件功能

係統具有豐(feng) 富的軟件功能，包括：數據采集、圖形展示與(yu) 交互、事件記錄與(yu) 報警、數據存儲(chu) 與(yu) 查詢、數據分析與(yu) 展示、能源生產(chan) 係統運行管理、能源生產(chan) 計劃管理、能源生產(chan) 標準管理、基於(yu) 工作流及工單的能源生產(chan) 流程管理、生產(chan) 信息發布、技術資料、文檔管理、用戶及基礎信息管理等。

6.Acrel-EIOT能源物聯網雲(yun) 平台

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯網開放平台是一套基於(yu) 物聯網數據中台，建立統一的上下行數據標準，為(wei) 互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平台。用戶僅(jin) 需購買(mai) 安科瑞物聯網傳(chuan) 感器，選配網關(guan) ，自行安裝後掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(ye) 數據服務。

該平台提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，並支持多平台、多語言、多終端數據訪問。

（2）應用場所

本平台適用於(yu) 公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管係統集成商、小型物業(ye) 、智慧城市、變配電站、建築樓宇、通信基站、工業(ye) 能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平台結構

（4）平台功能

• 電力集抄

電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方麵實現供配電監控係統的遙測'、遙信、遙控控製，對係統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方麵，可以顯示或查詢供配電室內(nei) 各設備運行（包括曆史和實時參數，並根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

• 能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從(cong) 能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產(chan) 以及使用的全過程有機結合起來，運用數據處理與(yu) 分析技術，進行離線生產(chan) 分析與(yu) 管理，實現全廠能源係統的統一調度，優(you) 化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體(ti) 能源管理水平的目的。

能耗概況

• 預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看係統日誌等功能；

2）係統配置：對建築、通訊管理機、儀(yi) 表及默認參數進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、衝(chong) 正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本係統所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。

預付費看板

• 充電樁管理

通過物聯網技術，對接入係統的充電樁站點和各個(ge) 充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一係列故障進行預警。雲(yun) 平台包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監控、運營分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

• 智能照明

智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室內(nei) 照明、城市路燈等照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測，也可以實現定時開關(guan) 策略配置及後台遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，並達到一定節能減掛的效果。

監控頁麵

• 安全用電

安全用電采用剩餘(yu) 電流互感器、溫度傳(chuan) 感器、電氣火災探測器，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩餘(yu) 電流）進行不間斷的數據跟蹤與(yu) 統計分析，並將發現的各種隱患信息及時推送給企業(ye) 管理人員，指導企業(ye) 實現第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患於(yu) 未然"的目的。

• 智慧消防

通過雲(yun) 平台進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。原先針對“九小場所"和危化品生產(chan) 企業(ye) 無法有效監控的空白，適應於(yu) 所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“係統化"、用電管理“精細化"的實際需求。

（5）係統硬件配置

7結語

隨著先進的係統平台和匹配的架構及產(chan) 品，才能真正達到預期效果。

安科瑞侯文莉