【项目背景】

随着中国社会经济发展进入新时代，低碳节能、生态优先、绿色发展已成为共识，信息化、数字化和物联网技术突飞猛进，为学校建设智慧能源管理提供了条件。高校作为大型公共事业型单位，能源消耗巨大，电力消耗占总能耗80%以上，建设智慧能源管理中心，不仅具有重要的社会效益和经济效益，并且具有重要的示范意义。1，有利于建立高校节能工作的长久机制；2，有利于深化节约型校园的建设，创建的绿色校园；3，通过能源管理结合节约能源相关活动，培养学生高度社会责任感；4，通过节能减排，能源管控，践行和助力中国2050实现碳中和的目标。

【需求分析】

学校设立能源管理与节能减排中心，根据近期和远期需求，独立部署一套管理功能完善的能源管理平台，具备能源数据实时监测、统计与分析、设备管理与AI预警、节能控制、碳足迹等相应功能，同时平台系统满足后期扩展和融合要求，可形成高校智慧能源管理一体化平台。

【技术路线】

『设计原则』

原则

系统设计符合国家有关技术标准、行业标准和有关的国际标准。

稳定、实用原则

系统为基础系统成熟可靠的产品，能根据本项目实际需求进行系统功能调整以及定制开发新的功能模块。系统从方案设计、组织施工都坚持可靠性原则，提供优质的售后服务保障，保证系统质量。系统在工程现场运行具有很高的可靠性，其平均无事故时间MTBF≥50000小时。

安全原则

系统保证系统及其数据的安全，满足电力二次系统安全防护要求，采用适当的加密防护措施、数据备份措施、防病毒措施及防火墙技术，提供严格的用户认证和权限管理手段。

开放性、高兼容性和可扩展性原则

采用开放式体系、分布式、模块化设计，保证系统的开放性、可扩展性，适应电网发展、新技术发展和设备的升级换代，满足软件系统、硬件系统的兼容及系统间互联的要求，不同厂商提供的不同系统之间、系统与不同厂商终端之间的集成，实现信息的互联互通、数据共享，避免形成信息孤岛造成重复投资和浪费。

『系统构架』

基于前端后端分离架构，前端界面灵活迭代，后端服务稳定运行；支持集群部署，可根据数据量弹性扩容，保障系统高可用性，避免单点故障。系统采用B/S的模式，系统总体上采用分层分布式体系结构，按照纵向分为主站管理层、网络通讯层和现场测控层三大部分。

【建设方案】

『总体规划』

在采集数据的传输中，主要有有线和无线两种方式。考虑到能源管理系统要进行控制，实时性和可靠性要求都比较高，所以本方案采用有线的组网模式。各监测点的数据，先集中到楼层采集器，楼层采集器通过用有线传输的方式上传到能源管理平台，有线传输带宽比较高，能过够确保数据的实时性，不会出现数据阻塞的情况，同时由于有线方式传输可靠性高，避免了传输不可靠造成大面积采集数据不正常或者无法远程控制的情况。

『系统建设』

本次计划建设的能源管理系统是一套综合了各种智能传感器、网络通信、物联网、云计算、电力电能管理等一系列专业技术的信息化管理与应用系统，项目主要实现对单位内部各分项能源进行实时监测和统计分析。

能源管理系统把高校的能源消耗如：电、水、气（汽）的使用过程数据，进行监测、记录、分析、指导。实时监控高校各种能源的详细使用情况，为负荷管理、节能降耗提供直观科学的依据，促进管理水平的进一步提高及运营成本的进一步降低。使能源使用合理，控制浪费，达到节能减排，节能降耗，再创造效益的目的。通过数据分析，可以帮助高校对每栋建筑、每个建筑进行实时监测，杜绝浪费，并可以帮助高校进一步优化用能结构，降低能源成本费用，提高能源利用效率。

【能源管理平台功能设计】

『配电监控』

站点概览

用户可以全面查看所选单个配电站点的各类监控数据，包括用能趋势、负荷、功率因数、月均负荷率等重要指标。通过这些数据，用户能够直观了解配电站点的能耗变化、负荷波动情况，并及时发现潜在的能效问题或异常，帮助进行优化管理和决策。

主系统图

实时查看电气设备的状态变化、执行动态动画，并触发特定事件，提升系统的可视化与操作体验。

实时监测

显示各站点所有设备的实时状态，并展示每个设备所采集的实时数据。帮助用户实时掌握设备的运行情况，确保设备稳定运行并及时发现潜在问题。

历史曲线

展示关联站点下所有监测回路的各项电气参数数据曲线，包括电压、电流、功率、频率等关键电气参数的实时波动情况。

电量统计

展示关联站点下各回路的分项电量数据，包括尖、峰、平、谷等不同电价时段的用电量。通过直观的图表，用户可以清晰地看到各回路在不同时间段的电量消耗情况，并分析用电模式。

电费统计

展示关联站点下各回路的分项电费监控数据，前提是该站点已配置电价方案。通过该功能，用户可以查看不同回路在各个电价时段（如尖、峰、平、谷等）的电费消耗情况。

对比分析

展示各站点回路的查询数据的同比（与去年同一时间相比）和环比（与上个月或上个周期相比）的多柱状图。通过该图表，用户可以直观地比较不同时间周期内各回路的数据变化趋势，帮助用户发现趋势、评估绩效，并作出更有针对性的决策。

电量排名

可以展示用户所选站点下所有设备的日、月、年用电排名，帮助用户全面了解各设备在不同时间周期内的用电情况。通过这些排名，用户能够快速识别哪些设备存在较高的能耗，采取针对性的节能措施，从而优化整体能源使用，降低运营成本。

整点抄表

可以根据用户选择的查询条件，生成对应站点设备的原始值报表，帮助用户深入了解每个设备的运行数据，为后续的故障诊断、设备维护和能源优化提供数据支持。

电量预测

根据AI算法计算并显示站点的预测用电量与实际用电量，用户能够清晰地看到预测用电量与实际用电量之间的差异，从而帮助发现能效问题、优化用电策略，提高能源管理的效率与准确性。

负荷分析

显示各站点设备的实时负荷数据曲线，并统计峰谷差，通过这项功能，用户能够更清晰地了解各站点设备的负荷情况及其波动范围，从而优化能源使用，发现潜在问题，并采取相应的节能措施。

需量分析

通过计算和展示各站点的需量数据，以及需量产生的时间分布和频次统计，用户能够更好地了解负荷需求的波动趋势，识别高峰需求时段，进而进行合理的负荷调度和管理。

设备诊断

显示变压器与直流屏的关键监测数据，通过实时数据监控、历史数据图表、告警提醒等功能，帮助运维人员及时发现和处理潜在问题，提高设备运行的可靠性和效率。

综合月报

每月自动生成站点的用电综合报告，并提供在线浏览或下载至本地保存的功能，旨在实现数据的自动化处理与便捷访问。通过此功能，系统将在每月的指定时间自动抓取站点的用电数据，生成详细的用电报告。用户可以在线浏览报告内容，或者选择下载报告文件以便本地存储和查看。

『用水监测』

管网分布

展示用户使用QTouch绘制并上传的用水管网图，支持与数据进行关联，并提供动画效果和事件响应功能。

实时监测

显示用水站点所有设备的实时状态，并展示每个设备所采集到的数据。通过这些实时监测和数据分析功能，用户能够及时识别潜在问题，优化用水管理，提高系统的整体效率和可靠性。

历史曲线

显示用水站点各用水监测设备实时采集并上传的数据信息。数据以图表或列表的形式呈现，方便用户进行直观分析。

用水统计

展示各用水站点设备检测到的日、月、年用水数据曲线图，提供用户对用水趋势和模式的深入分析。帮助用户识别高峰用水时段和低谷用水时段。

对比分析

展示各站点回路的用水数据的同比和环比分析，采用多柱状图的形式进行可视化。

用量排名

显示各站点设备的日、月、年用水排名，为用户提供直观的用水情况对比。通过这种方式，用户能够更好地监控各站点的用水情况，发现用水异常，优化用水管理策略，提高整体水资源的使用效率。

『用气监测』

管网分布

实时查看电气设备的状态变化、执行动态动画，并触发特定事件，提升系统的可视化与操作体验。

实时监测

显示用气站点所有设备的实时状态，并提供每个设备所采集到的数据。实时监控用气站点的设备状态，提高管理效率，确保设备安全可靠地运行。

历史曲线

实时显示站点各用气监测设备所采集并上传的数据信息。

用气统计

展示各站点设备检测到的日、月、年用气数据曲线图，用户可以直观地观察用气量随时间的变化趋势。

对比分析

展示了各用气站点回路的查询数据，并通过同比和环比的多柱状图形式直观地呈现了数据的变化趋势和对比分析。用户可以通过对比不同回路的数据，快速识别异常波动、趋势变化或潜在问题，从而优化用气管理和资源配置，提高整体运行效率和经济效益。

用量排名

展示了用户选择的站点在不同时间维度下的用气排名，了解各站点在不同周期内的用气情况，从而便于对比和分析站点的用气效率和资源消耗。

『照明空调管控』

教室管控

与学期课表计划对接，对该时段有课的教室，提前xx分钟自动开启教室照明空调用电，延后xx分钟自动关闭；（课表对接）

无教学安排的教室，根据自习人数自行开启一定数量未上课教室的照明空调用电，其余空余教室一律无法手动开启；（自动开启）

临时用教室，根据使用者申请，可通过平台或楼栋管理员app就地开启；（临时使用）

公共区域照明，设定时间（如23:00-7:00）统一断电，统一开启；应急照明除外；

空调能通过后台设定温度范围参数。

行政楼管控

设定时间（如23:00后），对所有办公室照明统一断电（不包括插座用电），可就地手动开启；

空调能通过后台设定温度范围参数。

『碳排统计』

通过集成的碳排放计算模型，能够根据各站点的能源使用情况，实时计算并展示相应的碳排放数据图。通过这一功能，用户可以快速识别高碳排放的能源消耗模式，为优化能源结构、制定减排目标和提升环境可持续性提供有力的数据支持和决策依据。

『报警管理』

实时查看单个或多个站点未操作报警信息的功能，还可以查看历史已操作报警信息，旨在帮助管理员高效监控平台各站点的异常状态。

『智能预警』

通过引入偏离模型和狼牙模型，结合大数据分析技术，对各回路的电参数据进行全面分析。通过AI智能算法，系统能够自动识别回路运行中的潜在风险，并基于历史数据和实时监测信息，预测未来可能出现的故障或异常情况。平台输出详细的诊断报告，报告中包含回路风险评估、可能的故障点以及改进建议，帮助维护人员及早识别隐患、优化维护策略，提升电力系统的可靠性和稳定性。

『集控大屏』

以水、电、油、气等能耗数据为基础，提供综合能源使用情况的实时监控与分析，集中展示用电设备概况、实时负荷、电量统计、电费趋势、碳排统计、告警概况等关键数据，为学校管理层的决策提供数据依据。

【前端计量和节能改造服务】

『能耗采集』

总体规划

在采集数据的传输中，主要有有线和无线两种方式。有线方式的优点在于通信稳定，带宽高，可一次性传输大量数据；缺点在于每个点都需要布线，有的地方可能还需要跨越道路楼宇等，布线成本过高。无线方式的优点在于不用布线，不受安装地点的限制，安装方便；缺点是数据传输带宽比较窄，受环境因素的影响通信可能出现不稳定情况，同时还需要新增无线通信的模块和基站。

现场实施

针对已安装表计的电能监测，我们直接采用已经安装的表计，通过加装或者更换一个现场采集器的方式，通过485总线，将电表数据采集到采集器，最后通过光纤网络传输至服务器。

在监测点比较分散的地方，或者有线无法覆盖不到的地方，我们计划采用无线方式进行数据通信，数据采集部分还是使用485总线，数据传输部分通过Lora模块，以无线方式连接Lora基站，再通过Lora基站以太网有线接入数据中心综合能源管理平台。

对于新增的计量出线，如果已经安装有互感器，可通过加装二次测量表的方式，通过开口互感器测量高压电流互感器的一次线缆的二次电流，通过二次监测模块间接测量所在柜体的高压电流数据，电压数据通过母线PT的二次侧通过接线段子直接引入二次监测模块电压测量端子完成对该回路的所有电参量数据的实时采集。

所有二次监测模块通过485总线接入数据采集器，数据采集器再通过以太网有线接入数据中心系统平台。

『照明节能改造』

学校的传统照明控制方式通常采用断路器控制、跷板开关控制、接触器辅助控制等方式，这些控制方式简单单一，大量灯具同时开关，节能效果差，而且操作繁琐，管理不便，因此需要更加合的的控制方式实现高效智能管理和节能的目的。

学校智能照明控制管理系统可以实现远程监控、节能管理每一盏灯，实现按需照明，从管理和节能两个角度对学校照明系统等进行多方位、精细化节能控制和管理；

管理人员能在一个统一的灯联网平台上对整个校园的照明进行遥控、遥信、遥测,既能根据事先预约的各种照明节能模式自动运行，也可远程手动控制到每一盏灯，及时监测并发现设备故障，及时进行维护和管理，保证设备的可用性，延长设备的使用年限，提高校园的整体形象。

『空调节能改造』

目前教学楼、部分行政楼使用的是分体空调（挂机、柜地机或天井机）。

分体空调采用人工控制，手动开启、关闭及温度调节，可能存在“下课空调未关"、“温度设置不合理"现象，管理方式粗放，存在较大节能空间。

为响应节约用电政策，严格执行夏季室内空调温度设置不得低于26摄氏度，冬季室内空调温度设置不得高于20摄氏度的规定，并做到无人时不开空调，进行分体空调改造是十分必要的。

【平台价值】

建设一套智慧高校能碳管理平台，统筹管理学校综合能源运行、能耗分析、能源监管、运维检修、节能改造、双碳管控等业务，实现了高度信息化与自动化，科学管理、安全可靠，提高用能管理效率和水平，节约人力物力的同时，也提高了经济效益 。通过高校智慧能碳管理平台，自动生成节能分析报告，通过分析投入产出经济指标，指导高校低碳能源建设和投资，达到整体节能20%以上的目标。