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淺析高校用電問題及智慧電力監(jiān)管平臺的構(gòu)建 安科瑞邵怡倩

日期:2024-08-11 22:02
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摘要:

技術(shù)選型及銷售聯(lián)系方式:

安科瑞電氣股份有限公司

聯(lián)系人:邵怡倩

電話:18702106120

QQ:2885106379

地址:上海市嘉定區(qū)育綠路253號


摘  要:
介紹了當(dāng)前高校用電存在的問題,進(jìn)行了原因分析,由此提出建立高校用電智慧監(jiān)管平臺。對高校用電智慧監(jiān)管平臺的構(gòu)架進(jìn)行設(shè)計,運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)各回路實(shí)時自主控制,并細(xì)化管理權(quán)限,實(shí)現(xiàn)宿舍、辦公室的節(jié)能管理。


關(guān)鍵詞:高校;用電;監(jiān)管

 

1構(gòu)建背景

      近年來,隨著高校的不斷擴(kuò)招,各大高校的在校生人數(shù)屢**高,用電**事故頻頻發(fā)生。同時,各種智能、智慧型產(chǎn)品、**的科研儀器、大型設(shè)備的大量使用,也給學(xué)校的整個供電系統(tǒng)帶來了很大的挑戰(zhàn),給學(xué)校的財務(wù)統(tǒng)造成很大的負(fù)擔(dān)。據(jù)不完全統(tǒng)計,國內(nèi)高校因無效使用的電能每人每天至少為0.07kw.h,每年就有近3*109 kw.h的電能被白白浪費(fèi)掉。為實(shí)現(xiàn)高校校園**用電,同時也為貫徹落實(shí)《Z共Z央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確**貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》,早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo),實(shí)現(xiàn)高校校園范圍內(nèi)照明設(shè)備、教學(xué)設(shè)備、辦公設(shè)備和環(huán)境設(shè)備的**用電,有效用電及節(jié)能用電勢在必行。筆者分析了高校校園用電現(xiàn)狀及原因,提出建立高校用電智慧監(jiān)管平臺等具體有效手段。

 

2高校校園用電現(xiàn)狀

(1)公寓用電存在重大**隱患。

       隨著社會的發(fā)展,學(xué)生公寓已由傳統(tǒng)的生活功能向?qū)W習(xí)、交流溝通、生活等集多種功能于一體的場所轉(zhuǎn)變,空調(diào)、電腦、電視等現(xiàn)代化科技產(chǎn)品逐漸進(jìn)入學(xué)生公寓,學(xué)生公寓的供電方式也由間歇性供電轉(zhuǎn)變?yōu)槿旃╇?。電氣設(shè)備長時間通電,私自使用“熱得快”、電火鍋、電烤鍋、電熱風(fēng)等大功率違規(guī)用電器,私自亂拉亂接電線,超負(fù)荷用電等違規(guī)行為,給學(xué)生公寓帶來了很大的**隱患,一旦發(fā)生火災(zāi)后果不堪想象。據(jù)不完全統(tǒng)計,1998~2010年間,國內(nèi)高校發(fā)生的70起學(xué)生公寓火災(zāi)中,因違規(guī)用電引起的火災(zāi)有42起,占比達(dá)到60%。 

(2)教室及圖書館用電浪費(fèi)嚴(yán)重。

        目前,我國高校的教室及圖書館普遍采用開放式管理,學(xué)生沒有固定的教室及座位,學(xué)生在不上課的情況下可以到圖書館及沒有上課的教室進(jìn)行自主學(xué)習(xí),雖然方便了學(xué)生,但是用電使用不當(dāng)也造成了電力能源的浪費(fèi)。如某教室有一百余個座位,晚上只有三五名同學(xué)在該教室上自習(xí),卻打開全部的照明燈、空調(diào)或風(fēng)扇,圖書館的某個閱覽室在只有幾名同學(xué)的情況下,卻要打開整個閱覽室的照明燈、空調(diào)或風(fēng)扇。另外,目前高校存在樓道燈24h長明,白天光照充足時段教室、圖書館照明燈常開,教學(xué)樓及圖書館熱水器夜間不斷電等浪費(fèi)電力能源的現(xiàn)象普遍性存在。 

(3)實(shí)驗(yàn)室用電**隱患頻發(fā)。

       高校實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生及老師進(jìn)行科學(xué)研究的主要場所,實(shí)驗(yàn)室的照明、實(shí)驗(yàn)儀器、大型設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開電力,可以說是電力在推動著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。學(xué)生或新入職的教師在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前通常由師兄師姐或老教師傳授實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備的操作方法,很少進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室**用電方面的專題培訓(xùn)或系統(tǒng)性的學(xué)習(xí),這就造成實(shí)驗(yàn)室儀器、設(shè)備隨意擺放,用電器隨意亂接,私自更改線路,造成實(shí)驗(yàn)室供電的某條線路嚴(yán)重超載,長而久之電力系統(tǒng)不堪重負(fù),線路過熱造成火災(zāi),近年來高校實(shí)驗(yàn)室事故頻頻發(fā)生,據(jù)不完全統(tǒng)計,理工類院校實(shí)驗(yàn)室由用電引起的火災(zāi)事故約占35.2%。               

3原因分析

(1)節(jié)能節(jié)電意識淡薄。

       高校教職員工和學(xué)生是電力能源的直接使用者,他們的節(jié)電意識直接決定著整個學(xué)校的節(jié)電意識水平,同時對整個社會的風(fēng)氣也起到示范和引導(dǎo)的作用。但部分師生節(jié)電意識淡薄是不爭的事實(shí),辦公室、教室空無一人但卻燈火通明的現(xiàn)象比比皆是。“電燈隨便用,費(fèi)用學(xué)校付”的思想普遍存在,甚至有些師生會以影響科學(xué)研究和學(xué)習(xí)為借口,對節(jié)電有著十分強(qiáng)烈的抵觸情緒??偠灾?jié)電節(jié)能意識淡薄是節(jié)能節(jié)電管理真正難以落到實(shí)處的根本原因。 

(2)運(yùn)維及管理隊(duì)伍水平參差不齊。

       高校電力系統(tǒng)的維護(hù)隊(duì)伍通常由外聘工組成,知識水平普遍不高,沒有進(jìn)行過相關(guān)學(xué)習(xí)及培訓(xùn),日常只是負(fù)責(zé)維修、更換損壞的零部件。而管理隊(duì)伍的專業(yè)水平也普遍不高,“外行內(nèi)行”的現(xiàn)象普遍性存在,只求保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行即可。并且存在多部門多頭管理,缺乏配合,對一些管理難題更是互相推諉,更談不上用長遠(yuǎn)的眼光更新節(jié)能型設(shè)備及更深層次的節(jié)能方案的設(shè)計及實(shí)施。

 

4改進(jìn)措施

(1)增強(qiáng)師生節(jié)電意識。

         通過開設(shè)節(jié)能節(jié)電的相關(guān)課程,舉辦以節(jié)能節(jié)電為主題的系列講座,并充分利用校園廣播、校園網(wǎng)、微信公眾號、訂閱號等公共媒體平臺,開展長期、系統(tǒng)的節(jié)電節(jié)能宣傳活動, 

成立主體社團(tuán),定期開展以節(jié)能節(jié)電為主題的趣味知識競賽、有獎競猜、辯論賽等活動。引導(dǎo)廣大師生從我做起,從點(diǎn)滴做起,營造節(jié)能節(jié)電的氛圍,增強(qiáng)廣大師生的節(jié)能節(jié)電意識,充分發(fā)揮主觀能動性,用自己的實(shí)際行動去節(jié)能節(jié)電。 

(2)更新節(jié)能型照明設(shè)備。

        發(fā)光二極管照明燈比傳統(tǒng)光源節(jié)能近80%,比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上,可達(dá)6萬~10萬h,同一瓦數(shù)的發(fā)光二極管照明燈的亮度是普通節(jié)能照明燈的2.5~3倍,是普通白熾照明燈的8~10倍。發(fā)光二極管照明燈的價格相較于普通照明燈略貴,但綜合使用壽命、亮度及節(jié)能,相較于普通照明燈節(jié)能節(jié)電,且節(jié)約用電成本。因此,可將教室、辦公室及公共區(qū)域現(xiàn)有的照明燈更新為節(jié)能型發(fā)光二極管照明燈,不但節(jié)能環(huán)保而且為學(xué)校節(jié)省可觀的資金用于其它方面的建設(shè)。 

(3)完善電費(fèi)計量制度。

      電費(fèi)計量制度的實(shí)施是促進(jìn)節(jié)約用電的有效手段,有利于提高全校師生的節(jié)能節(jié)電意識。針對學(xué)生公寓的每個宿舍,每個學(xué)期給與能夠保障學(xué)生日常學(xué)習(xí)及生活的基本用電需求的免費(fèi)用電量,各二級學(xué)院根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及科研任務(wù)的需求,每學(xué)年給與一定的免費(fèi)用電量,超過之后收取一定的費(fèi)用,并采用居民生活用電的階梯電價模式,超出用電越多電價越貴,以此來約束教師和學(xué)生用電習(xí)慣,督促管理部門根據(jù)自身情況制定節(jié)能節(jié)電相關(guān)政策。

 

5構(gòu)建智慧監(jiān)管平臺

      以保障校園電氣**使用為目標(biāo),以智慧能源管理系統(tǒng)平臺建設(shè)為手段,以全方位監(jiān)測校園末端用電設(shè)備能耗數(shù)據(jù)為依托,保障末端用電線路的電氣**,摸清校區(qū)末端用電設(shè)備能源使用現(xiàn)狀,不斷提高校園能耗運(yùn)行管理水平,整體提高校園能源規(guī)劃建設(shè)水平,建設(shè)和管理精細(xì)化能耗的評價體系和考核指標(biāo),**提升節(jié)能型校區(qū)的建設(shè),減少**隱患的發(fā)生。 

(1)智慧監(jiān)管平臺架構(gòu)設(shè)計。

       建立高校用電智慧監(jiān)管平臺,如圖1所示。平臺架構(gòu)包含三層:傳感器感知和數(shù)據(jù)采集層、云平臺與大數(shù)據(jù)分析層、應(yīng)用服務(wù)層,主要涵蓋設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及用電狀況數(shù)據(jù)采集、分布式閉環(huán)控制、云平臺大數(shù)據(jù)分析,以及相關(guān)的接口、協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)等。

(2)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)各回路實(shí)時自主控制。

        智慧用電監(jiān)管平臺設(shè)置每個宿舍由一個空氣開關(guān)控制,配電箱接線如圖2所示。每個公室由一個空氣開關(guān)控制,配電箱接線如圖3所示。每個公共區(qū)域照明燈由一個空氣開關(guān)控制,配電箱接線如圖4所示??煞謩e對各回路電流、功率進(jìn)行設(shè)定,當(dāng)回路電流或功率超過限定值時,該回路自動跳閘保護(hù)。自由設(shè)定宿舍空調(diào)、照明及插座等每個回路的開啟和關(guān)閉時間,通過手機(jī)遠(yuǎn)程管理,同時可以按鍵自動控制,也可以通過手動推桿控制通斷電。一旦發(fā)現(xiàn)險情,立即預(yù)警,并發(fā)送預(yù)警信息至手機(jī)應(yīng)用程序及微機(jī)端。通過告警功能、預(yù)警機(jī)制,及時發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)設(shè)備、周圍環(huán)境的異常情況,以便及時進(jìn)行檢查與維護(hù),防止意外事故發(fā)生。



(3)細(xì)劃分級管理權(quán)限。

       高校用電智慧監(jiān)管平臺根據(jù)不同用戶劃分三級管理權(quán)限。1級管理為學(xué)校管理部門,具有系統(tǒng)所有權(quán)限及權(quán)限分配權(quán)利,具體包括用電**遠(yuǎn)程集中監(jiān)控、管理與維護(hù)跟蹤,通過系統(tǒng)提供的預(yù)警、報警信息實(shí)時查閱,用電隱患參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)測、隱患分析與監(jiān)管。2級管理為宿舍管理人員、輔導(dǎo)員、學(xué)院管理部門,實(shí)現(xiàn)故障警示,在線查詢電氣線路實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警日志和統(tǒng)計信息,定位電氣設(shè)備故障,進(jìn)行隱患體檢、隱患排查整改、日常巡檢。通過及時告警功能、預(yù)警機(jī)制,及時發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)設(shè)備、周圍環(huán)境的異常情況,及時安排進(jìn)行檢查與維護(hù),防止意外事故發(fā)生,從源頭上預(yù)防電氣火災(zāi)。根據(jù)管理宿舍范圍,具備范圍內(nèi)所有目標(biāo)宿舍用電回路參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)讀取、報表xia載打印、時間設(shè)定等各項(xiàng)權(quán)利。3級管理為學(xué)生,具有本宿舍的各回路用電狀況及數(shù)據(jù)的查看權(quán)利,但沒有控制權(quán)??梢愿鶕?jù)管理需要決定是否開放遠(yuǎn)程開關(guān)的權(quán)限。 

(4)宿舍、辦公室節(jié)能管理。

       通過智慧用電監(jiān)管平臺實(shí)時監(jiān)測學(xué)生公寓內(nèi)各宿舍、教學(xué)樓各教室及公共區(qū)域照明的能耗分項(xiàng)分時分布、定時定量、功率設(shè)定及能耗分配靈活調(diào)配用電,綜合用電數(shù)據(jù)自動匯總,進(jìn)行智能分析、定時控制、遠(yuǎn)程控制等,有效降低無人時段的設(shè)備使用功耗。對學(xué)生公寓、教室及公共區(qū)域照明進(jìn)行時間管控,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗管理。提供各公寓、教室及公共區(qū)域照明線路電壓、電流、電量等數(shù)據(jù),用電數(shù)據(jù)波動及電量一目了然,推動環(huán)保低碳、節(jié)能綠色的生活。

 

6 高校綜合能效解決方案

6.1校園電力監(jiān)控與運(yùn)維

     集成設(shè)備所有數(shù)據(jù),綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運(yùn)行,集中調(diào)控,集中監(jiān)控,數(shù)字化巡檢,移動運(yùn)維, 班組重新優(yōu)化整合,減少人力配置。

6.2后勤計費(fèi)管理

     采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)抄表付費(fèi)管理技術(shù),實(shí)現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計費(fèi),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、費(fèi)率設(shè)置、 賬單統(tǒng)計匯總等,支持微信、支fu寶、一卡通等充值支付方式,可設(shè)置補(bǔ)貼方案。通過能源付費(fèi)管理方式,培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識。

6.2.1宿舍用電管理

      針對學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制:可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時通斷功能;可進(jìn)行惡性負(fù)載識別,檢測違規(guī)電氣,并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。

 

6.2.2商鋪水電收費(fèi)

     針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進(jìn)行預(yù)付費(fèi)管理

6.2.3充電樁管理平臺

     充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲、充”信息能源結(jié)構(gòu)中是必不可缺的。充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中必不可缺的一部分。

6.2.4智能照明管理

     通過對高校路燈的全局監(jiān)測,提供對路燈靈活智能的管理,實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)任一條線路,任一個路燈的定時 開關(guān)、強(qiáng)制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié),以及定時控制方案靈活設(shè)置,確保路燈照明的智能控制和有效節(jié)能。

6.3能源管理系統(tǒng)

      針對校園水、電、氣等各類接入能源進(jìn)行統(tǒng)計分析,包含同比分析、環(huán)比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。
       按校園建筑的分類進(jìn)行采集和統(tǒng)計的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學(xué)類建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等,對數(shù)據(jù)分門別類的分析,提供決策,提高管理效能。

      構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫,能自動完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作,自動生成各種形式的報表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計報告,能夠監(jiān)測能耗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),設(shè)置控制策略,達(dá)到節(jié)能目的。

6.4智慧消防系統(tǒng)

      智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù),將分散的火災(zāi)自動報警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò),并對這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位,實(shí)時動態(tài)采集消防信息,通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析,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)。實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防,實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災(zāi)預(yù)防,到火情報警,再到控制聯(lián)動,在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運(yùn)行,用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況,并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下,在幾秒時間內(nèi),相關(guān)報警和事件信息通過手機(jī)短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段,就迅速能夠迅速通知到達(dá)相關(guān)人員。

 

7平臺部署硬件選型

8結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源已經(jīng)成為全球性的主要戰(zhàn)略資源,高校作為肩負(fù)教育、科研和社會服務(wù)重任的基地,同時也作為用電大戶,應(yīng)充分發(fā)揮師生的主觀能動性并采用有效的措施和先進(jìn)的管理模式來節(jié)約電力能源,對整個社會節(jié)能節(jié)電的風(fēng)氣也可以起到示范作用。

 

參考文獻(xiàn)

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