【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很高，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*，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。

2.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。

3.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）。

4.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，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，*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.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(kù)。

（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(kù)。

（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(kù)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)。

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(gòu)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(yǔ)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)

（4）平臺(tái)功能

• 電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測(cè)'、遙信、遙控控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測(cè)和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

• 能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

• 預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對(duì)建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對(duì)商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

• 充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營(yíng)的所有功能，包括城市級(jí)大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

• 智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺(tái)遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁(yè)面

• 安全用電

安全用電采用剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測(cè)器，對(duì)引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然"的目的。

• 智慧消防

通過云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。