校园能耗监控系统的设计与实现

校园能耗监测系统存在诸多问题，主要体现在以下三方面。

1)能源消耗水平较高。

学校能耗总量大，空间分散小，环境资源利用率低，各类设备如照明、插座、风扇、空调、水管等存在着大量的能源浪费情况。而生活用电量不断增长，原有的供电容量已无法满足需要。大部分学校信息技术装备的使用情况较差，装备闲置较多，使用经验不足。尽管学校信息化建设较完善，但还没有达到理想效果，资源浪费较为严重。

2)能源使用形式复杂，人力管理成本较高。

学校是集教学、科研、生活为一体的综合性场所，占地面积大，环境适应性好，基础建设投入大，所需购买的设施设备较多，要想正常运转，必须掌握较高的技术水平，由专人对系统进行维护管理。学校建筑种类繁多，功能分区复杂，能源使用种类多，能耗大，管理成本较高，导致总运营成本很高。

3)缺乏能源效率评价体系，节能意识不强。

学校能耗管理是以电耗、水耗、燃气量、燃油量等为主要内容，传统的系统能耗管理模式已无法满足现代化大规模用能需求。能耗管理缺乏一套严谨的评估机制，没有完全反映出评估系统的重要性与完整性。目前，我国能耗统计系统还不健全，缺少行之有效的节能报告系统及节能考核系统，在节能管理、节能改造、节能应用等方面缺乏有效的激励约束机制，节能管理工作还没有形成科学、规范的管理制度体系。

校园能耗监测技术的改革方案

▌建立节能高效的能源监测管理系统

能源监测管理系统负责实时监测能源消耗情况，实行能源审计、能效公示、能源使用限额等制度，需加强校园能耗管理。能耗监测系统每隔5s即可抄读一次用能数据，对用能数据采取实时查看及监测，设置异常预警，提升节能运行管理能力，对节能空间进行改造。针对抄读数据系统，按照不同地域维度自动生成一系列可视化数据报表，便于随时随地读取数据并导出，实现能耗数据的调出。

经过长期的数据分析掌握学校能源利用规律，将能源与利用场地进行合理调配，减少额外的能源支出，加强能源管理。

能源管理应保证设备安全可靠运行，实现能源费用的控制，以不同能源间的互补与耦合为基础，实现能量与信息的跨界交流，为学校提供高效、智能的多元能源供给与增值服务。

▌基于“互联网+大数据”技术，打造用能一体化方案

现代校园的能源管理应以智慧电网为核心，将网络思维理念、信息技术及能量生产、运输、储存、消费等深度结合，部署建立校内信息楼，实现校园整体性能数据采集、存储与分析，包括能耗图形显示与信息查询。业务覆盖能耗统计、能耗监测预警、能耗有效管理等，包括整个能源体系建设及服务。

综合校园前端管理网站与后台集抄服务，对所有设备数据进行整合，协同归口管理。以互联网+大数据、云计算技术、移动互联网、物联网及人工智能技术为核心，构建基于大学校园的资源循环系统，在其生命周期内对能源进行综合利用，促进能源消耗管理从粗放型转变为高效型，从实证型转变为量化型，实现用能一体化的总目标。

▌规范校园建设及运行管理评价指标，建立科学的评价方法

从整体上把握和谐校园建设的科学性及前瞻性，建立科学合理的评价指标体系。以和谐社会为核心，建立一套合理、高效的高校能耗综合评价体系。

校园能耗监控管理子系统数据分析要监控能耗数据，对数据进行离散趋势研究，对数据未来变动做出预估，将其与基础数据进行比较，采取相应的预警与管理，减轻工作压力。建立考核管理机制，对管理人员进行定期的业绩评估及考核，结合实际能耗监测资料，确定后勤人员考核等级，加强校园能耗管理。

校园能耗监控系统的具体设计与实现

▌项目需求

能耗监控系统需配置地理信息系统、应用服务器及数据库服务器等。通过各种能耗数据的采集、传输、存储及分析，以能耗报表、能耗图形等多种形式展示数据结果，将采集到的多种能耗数据全部并入到系统中，实现能耗多级测量。

将能耗大数据作为一个重要的基础，实现对能耗数据的在线采集、计算、分析及处理，实现能源平衡、耦合、调度与优化管理，并向学校提出相应的能源使用分析比对建议，提高人们的节能意识及能耗管理信息化程度。

▌设计原理

能耗监控系统是将互联网、物联网、云计算及传感技术等多种技术融合形成的现代化智能终端软件。通过监测各种用能设备，对用能情况进行实时记录，将所有监测数据通过网络上传到云系统后进行有序汇总，对汇总数据进行分析整理，建立用能模型。

采用图表、对比图的形式建立用能趋势图。通过软件信息评估，使管理人员快速了解能源损耗方向及各个时间段内发生的能耗变化，实现对能源的实时监控。

▌系统架构

本系统由应用层、中心监测层、数据服务层及设备层等组成，具有数据存储、数据实时录入、数据分析及显示等功能。系统架构设计如图1。

由于班级教室不固定、座位不固定，多数情况下学校采取开放式管理。除了正常学习时间以外，可自由分配时间，无严格的时间限制，故校园能耗管理难度较大。

计划采用互联网+、云计算及大数据分析等技术，提供在线查询服务，采用B/S架构整体开发，在此基础上配置一套虚拟网络服务器，将IT资源按需配置。可通过电脑和手机浏览器查询能耗数据，并显示在能耗较大的屏幕上，为学校提供一站式运营服务，还可进行信息检索，随时对信息进行查看及管理。

在每个功能区域安装一个智能网关，将网络中收集到的能耗信息定期传输至云系统。教室采用柜体式空调能源控制，利用DTSY1352－NK(NB)无线电或电子计量表统计，计价器采用NB方式与服务器进行内联网通信，各种能耗设备都能以计算机和网络为主体，进行信息获取、处理及反馈，为各种管理决策提供重要的信息数据支持。

▌系统功能设计

●账户管理

智能能耗管理系统采用账号和口令的分级管理方式，按照用户等级分别对其进行相应授权，采用开放式管理，从而对用户进行集中、有序管理。

不同层次的管理具有对应的阅览权限。在设备管理方面，对每个设备的安装、修理、维护都有清晰的时间及流程记录。管理者按照需要及实际状况设定并管理各类参数，从根本上解决传统管理方法中存在的问题，满足建筑标准化及智能化发展要求，提升校园能耗管理的整体效益。系统用户权限分级管理方法见图2。

●采集能耗数据管理

能耗采集网关可将各种能耗监测设备与网关连接，实现数据采集，通过互联网将数据上传到云系统，通过校园能耗管理平台实现远程监控用能设备及能耗数据管理。采集式网关可实时监控能耗情况，提供可靠的能源消耗管理资料。

收集现有能耗数据，发布实时监测数据信息，便于管理者掌握监控的最新结果，做出相应的调整，不断改进措施，制定出更优的能耗管理计划。能耗监控网关见图3。

●监控报警管理

校园能耗监控管理系统支持来电、短信、微信小程序、APP等各种告警手段，可提供重大事故报警功能及夜间环境下的报警电话提醒功能，使报警信息效果最大化。该系统报警功能整合了智能告警平台，可手动去重，通过智能算法实现报警降噪，利用分派、通知等功能实现告警的流程化操作，以尽快恢复告警工作，提高告警的实时管理效果。

●考核管理

能耗监控管理系统具有多种功能，可实时检测校园中各种设备的能耗数据，对收集到的数据进行统计分析，令管理者实时了解系统的工作情况，以便做出合理调整，保证系统处于最佳的工作状态。成立后勤人员考核工作领导小组，每学期定期对教辅和后勤岗位人员进行工作质量考核，通过自评、组评、考核领导小组打分，将后勤人员考核分数与实际能耗监测数据相结合，给出最终评级。


具体执行分为以下几个步骤:

①明确工作人员的考核体系及方案，及每个岗位的任务及任务完成标准，对管理者各方面的要求展开分析。

②发布公告，定期召开校园能耗监控管理会议，进行定期的业绩评估及考核。

③对评估数据进行采集和分析，按照评估目标对管理者进行考核评级。

④结合管理者对绩效评估结果的意见，对这一阶段的评估结果进行分析，为人员绩效评估工作(绩效评估可用于奖金发放及人员晋升等)提供重要的基础，并对其进行绩效反馈，将评估结果反馈给相关人员。

⑤针对未达到目标的问题，与工作人员当面交流，分析原因，制定改善方案。

分析了校园传统能源监测系统的技术应用现状，总结了其工作特点，指出了其中存在的问题，提出了相应的解决方案。以“互联网+大数据”为基础，构建用能一体化校园能源管理系统，给出了具体的设计方法。该系统采用的技术具有较高的实用性及广泛的应用前景。

（文/福建水利电力职业技术学院 郑少兰）