校园节能监测管理平台

校园节能和能耗监测管理系统
方
案
设
计
瑞博科技
目录
一、校园能耗浪费现状和建设监控平台总纲 (4)
1、校园能耗浪费现状 (4)
2、建设校园节能和能耗监管系统必要性 (4)
二、系统整体解决方案 (6)
1、系统整体架构 (6)
1）硬件系统架构图 (7)
2）软件系统架构图 (8)
1、系统整体功能 (8)
1）、用能采集 (8)
2）、用能监控 (9)
3）、用能统计 (10)
4）、用能分析 (10)
5）、用能报警 (12)
6）、能耗公示 (13)
7）、运行维护 (15)
8）、数据存储 (16)
9）、档案管理 (16)
三、节能监控管理平台各系统概述 (17)
（一）、建筑节能监测管理控制系统 (17)
1、系统功能 (17)
1）、用电计量 (17)
2）、多种收费方式 (18)
2、系统结构 (22)
1）计量设备 (22)
2）通讯设备： (22)
3）软件系统： (23)
4）服务器： (23)
5）配套设备： (23)
（二）、校园用水监测管理系统 (24)
1 用水管理系统功能 (24)
1）实时抄表 (24)
2）单元用水计量计费 (24)
3）单元用水情况查询 (24)
4）用水数据统计分析功能 (24)
5）单元预存水量低限提示报警 (24)
6）故障自动报警 (24)
7）实时监控 (25)
8）数据备份 (25)
2、给水管网监测系统 (25)
1）系统概述 (25)
2）系统组成 (26)
3）系统功能 (26)
（三）、校园路灯监管控制系统： (31)
1、系统功能： (31)
2、系统软件介绍： (32)
3、硬件设备 (41)
（四）、教学楼照明及风扇远程控制管理系统 (42)
3.1系统功能： (42)
（五）、校园分体空调机组的独立监测及集约监管系统 (48)
1、系统简介： (48)
2、空调节能控制器功能特点 (49)
1）、学习空调遥控器，控制空调工作 (49)
2）、可检测室内是否有人 (50)
3）、统合管理模式 (50)
4）、检测窗户是否开启 (50)
5）、区间温控模式 (50)
6）、定时时段模式 (51)
3、系统相关硬件技术参数： (51)
1）、空调节能控制器技术参数 (51)
2）、集中采集器技术参数 (51)
3）、无线人体应器，用于检测人体移动 (52)
4、空调远程节能控制系统几种工作模式 (53)
4.1办公室使用模式 (53)
4.2 公共区域使用模式 (53)
4.3 特殊场合恒温使用情况 (54)
5、空调节能管理平台 (54)
5.1、数据通信服务器 (54)
5.2、WEB服务器 (55)
6、产品应用 (55)
四、经济、社会、环境效益分析 (56)
1、经济效益分析 (56)
2、社会效益分析 (56)
3、环境效益分析 (57)
一、校园能耗浪费现状和建设监控平台总纲
1、校园能耗浪费现状
我国高校校园水电消耗占全校总能耗80%以上，是学校能耗大头，其中电能消耗占全校总能耗60%以上，水耗占全校总能耗20%左右，其余气耗主要是学生食堂，油耗主要是交通运输。

长期以来，我国高校用电用水模式——基本上都是对办公、教学、实验、科研等实行“免费畅开使用，大包大揽，系统收统”。

全校所有用电用水费用都是由学校统一支付，各单位、各部门无经济责任。

整个学校用电用水传统管理处于不计量，不核算，不计成本，也无法算成本的“大锅饭”大浪费状态，学校对各种偷、漏水电无法知道，从不顾问。

2、建设校园节能和能耗监管系统必要性
当前，全国高校都把建设节约型校园作为主要任务，从管理节能、观念节能和科技节能入手，建设校园节能和能耗监管系统，降低办学成本，提高办学效益，促进学校长期良性快速发展。

建立行政机关、教学院系，辅助后勤等办公、教学、实验、科研、公共服务等用电用水实行定额管理，按“水电配额使用，超额付费，节约奖励，实现用水用电货币化管理”的原则，促进节能降耗，厉行节约。

学生公寓、教师公寓、校内基建与商铺用水用电实行定额外水电实用实收。

学生公寓生活热水制取采用空气源热泵、太阳能供热泵。

建立校园教学照明能耗专项管理，适时调整系统照明启停时间，分时段智能控制照明，注重自然采光和减少人工照明数量。

建立校园教学照明能耗专项管理，适时调整系统照明启停时间，分时段智能控制照明，注重自然采光和减少人工照明数量。

利用数字准静态人体检测技术和数字照度检测技术、感应延时自适应技术，对灯具和风扇进行集中式控制的设备。

同时利用远程控制技术，远程控制教室灯具及风扇的开关。

建立校园分体空调机组的独立监测及集约监管子系统：可以利用远程PC 机通过后台控制软件实现对空调的开关、温度、风速、运行模式等进行控制，控制器自带温度传感器能感知其所在地的温度信息，通过温度的实时监测、后台系统的温控策略实现空调的自动开关，自动温度调节，风速调节，保持空调所在地的温度处于指定的合理状态范围，从而达到节能、远程集控的目的。

建立校园路灯监管子系统：实现正常时间、节假日等各种不同设定策论控制和远程实时控制，实现路灯全开、关闭单边、隔灯开、交替开启、交替使用等一系列分时分段的具体控制方式，达到安全、节能和减少灯具损坏的最优化控制目的。

运用节能技术进行节能改造，运用数字化信息技术和网络通讯技术，构建校园能耗动态监测管理系统，共享校园能耗数据库，建立能耗监测统计，公示平台。

二、系统整体解决方案
数字化能源管理系统平台是对水电等用能设备和传输管网进行实时用能采集、运行状态监视、损耗分析、统计分析于一体的管理系统。

具有数据采集、数据通讯、数据存储、数据处理、远程监控、定时定点完成计量表具的抄收、查询、统计控制等功能。

系统主要由建筑节能监测控制系统、校园用水检测管理系统、校园路灯监管控制系统、教学楼照明及风扇远程控制管理系统、校园分体空调机组的独立监测及集约监管系统等组成。

可根据用户管理需求，扩展其他应用程序并与第三方软件进行数据对接。

系统主要实现建筑能源的监测统计、能耗分析、能耗公示、能耗预测、能耗审计、节能改造等功能，为完善相关用能、用能管理制度，提高用能运行效率，提升管理水平和进行节能改造提供条件和科学依据。

为用能管理部门提供全面的服务。

1、系统整体架构
整体采用分布式的管理架构，后台采用微软SQL SERVER企业版数据库，兼有C/S结构和B/S结构的优点。

使用J2EE架构提供B/S的查询管理平台，底层采用C语言私有通信协议完成对表具的控制。

支持调制解调器，RS232，以太网，无线网等控制方式。

在数据处理方面，后台有强大的服务器集群完成对数据的处理，提供给查询管理平台展现，并能对前端的任务进行分析排队，完成对底层表具的监控。

1）硬件系统架构图
数字能源管理系统硬件平台分为主站系统（服务器、缴费查询终端、网络设备等）和计量通信系统。

一个完整的管网监测包括从供能源头到用能终端的整体监测，按照树形结构的管网设计我们以层级结构划分为一级-台变计量、二级-区域计量、三级-生活小区/楼栋、四级-户用计量，四级计量系统作为管理措施和技术措施的有机统一，在实际运行中减少了能源的损耗。

2）软件系统架构图
数字能源管理软件平台从客户应用角度出发做了合理化的设计，主要分为电表设置管理系统、网络管理应用系统、日常管理应用系统、短信服务管理系统、网上服务管理系统、用能综合分析系统；在应用层面下面由公共服务系统、平台监控系统、通信系统及数据库管理系统提供服务和支持；系统同时具有良好的开放性、兼容性、提供标准数据接口可与客户现用的其他信息平台（如校园一卡通平台、网银接口系统、办公平台等）进行对接；整个系统中各模块相对独立设计，可根据实际应用的不同进行配置。

1、系统整体功能
1）、用能采集
用能采集是通过通信前置机来采集，既可以主动采集数据，也可以被动接收采集设备的数据主动上报，采集周期我们可以灵活设置。

用能采集
模块能够及时、有效、准确地采集且支持即时数据采集，也支持表具即时远程控制。

2）、用能监控
用能监控分单表监控、管网监控、房间监控等多种监控方式，其中单表监控实现水电表的单表监控，管网监控主要实现给水管网大表监控，及时发现跑冒滴漏现象，房间监控是以某幢楼或某楼层为单位对房间的用能信息进行批量监控，具体效果图如下所示：
房间监控
3）、用能统计
用能统计包括用电统计、用水统计、用气统计、费用结算统计和综合报表统计，水电统计又按建筑楼宇、核算单位（机构）和分项用电进行统计，综合统计报表包括《技术导则》规定的相关报表。

按机构（核算单位）分项用电统计
4）、用能分析
用能分析包括按建筑逐时、逐日、逐月用能曲线分析，按建筑同比、对比分析，按分类建筑能耗构成分析，按分项用电分析。

建筑能耗同比分析
按机构部门逐时、逐日、逐月用能曲线分析，按机构部门同比、对比分析，按机构部门分类构成分析，按机构分项用电分析。

建筑能耗对比分析
总表或大表逐日、逐月用能损耗分析
逐日用电损耗分析
5）、用能报警
用能报警模块包括用能异常模型管理、用能异常模型设置、用能异常查询等功能，用能异常包括对用电超出额定功率告警
用能异常报警
6）、能耗公示
按建筑类型：行政办公楼、综合楼、食堂餐厅、其他建筑等分类能耗公示：
机构分类能耗公示
节能雷达图，我们从节约型设备、计量设备、可再生资源利用、管理制度、组织机构建设、宣传教育工作等多各方面进行节能效果分析评价。

考核评价结果
用能指标分析，包括历史用能曲线、指标用能曲线和预测分析
资源（水）指标跟踪图
节能分析，包括年度生均能耗、单位面积能耗、科研经费、总能耗等多个年度环比分析：
能耗费用支出对比分析
7）、运行维护
运行维护对集中器故障、表计故障、房间欠费进行管理，提供批量拉合闸或者开关阀，批量表计数据清零，可以自动拉合闸设置，提供表计换表流程，提供各种表计或者房间账户的查询，支持模糊查询和关键字查询，也支持时间段查询。

房间查询
8）、数据存储
数据存储分表具数据存储、采集设备存储和数据库存储等多种方式，表具存储一些冻结数据，采集设备存储保留30天的存储容量，可以根据用户需要进行扩展，数据库存储采用大型关系数据库Oracle进行数据存储，数据库分基础数据库、实时数据库、统计分析数据库和历史数据库，定期进行数据增量备份和完全备份。

提供统一的对外Webservices数据访问接口或者Socket通信接口，通过该接口能向多个数据中心上传数据、并实现数据上传省级数据平台。

9）、档案管理
档案管理提供集中器、水电气表计、机构部门、建筑物等基础数据的增、删、改、查等功能，其中数据组织采用三种数据组织方式，第一按物理位置进行数据组织（校区-楼宇-楼层-房间-分项表计），第二按机构部门进行数据组织（学校-机构部门-科室-分项表计），第三按采集线路进行数据组织（集中器-分项表计）。

表具与集抄器、房间、机构部门对应关系分别通过表具的集中器地址、物理安装位置和隶属机构进行关联，账户管理分个人账户和机构账户，个人账户按户（房间）进行管理，机构账户按行政机构核算单位进行管理。

三、节能监控管理平台各系统概述：
（一）、建筑节能监测管理控制系统
建筑节能监测管理控制系统由智能电表、数据收发器、传输网络后台程序组成。

通过RS-232串行接口或者Moden调制解调器、以太网、无线网与智能电表进行通信传输数据，通过软件命令手动/自动进行抄写电表，控制断电/送电，设置功率、等操作，并将每次的操作存储在系统的中央数据库内，统一管理。

也可以将对电表的控制操作存入定时器中，由系统在特定时间在后台自动执行，实现自动化的管理。

1、系统功能
1）、用电计量
采用DDZY1225-U型单相远程费控智能电能表进行用电计量。

本品采用国际先进的专用超大规模集成电路及SMT工艺制造，关键元器件均采用国际知名品牌的低功耗、长寿命器件，整机设计采用了多种抗干扰技术，数
据显示采用大屏幕中文液晶，便于抄表。

本品精度高、功能全、安全可靠。

2）、多种收费方式
预付费，先充值后用电，欠费后自动跳闸断电，用户充值后立即将充值信息下传到电表，电表自动合闸送电。

对于不需要预付费的用户，可设置为后付费工作模式。

欠费供电。

远程充值，电表采用无卡式设计，通过485和校园网与服务器连通，用户充值后，系统自动通过通讯的方式将信息传输进电表。

用户不需要接触到电表实体，避免安全事故发生。

1)、低余额预警
用户表计中的剩余金额低于设定的预警值时，系统通过多种方式自动提醒用户及时购电，避免欠费断电，电表的预警值可设。

预警方式：
·电表声光报警：剩余金额不足时，电表的报警灯亮、LED显示屏闪烁、蜂鸣器响铃提醒，集中提醒方式可设。

·短信提醒：用户低余额时，发送短信到用户手机进行提醒。

·大LED显示屏提醒：安装在楼栋门口的显示屏显示低余额的用户，及剩余金额。

·电子邮件提醒：用户低余额时，发送电子邮件到指定的用户邮箱进行提醒。

2)免费赠送电
每月定期向用户赠送免费的用电额度，一年中哪些月份需要赠送可以
进行设置。

可以设置每房每月赠送多少，或者每人每月赠送多少。

电表在每月指定的时间自动进行赠送。

3)定时开关电
在设定的时段内电表自动跳闸断电，实现定时开关电功能。

通过设置相关参数可设定灵活的定时开关电方案。

本功能主要用于公共用电（包括路灯、教室灯、景观用电等）的定时控制。

一个定时控制方案可设置最多6个开电时间，6个关电时间。

可设置多个定时控制方案。

4)分时段功率控制
本功能主要用于公共用电（包括路灯、教室灯、景观用电等）的用电功率控制。

一个功率控制方案可设置最多6个时间段，每个时间段内可设置功率上限，用电功率超上限时可跳闸或报警。

可设置多个功率控制方案。

通过设置相关参数可设定灵活的功率控制方案。

5)实时控制
本功能主要用于立即对用户进行电表通断电。

不管电表在何种状态下，均可通过管理软件远程对电表进行通断电。

6)保电、解除保电
对电表设置保电后，在任何用电情况下，电表都不会断电跳闸。

解除保电后，电表恢复常态运行，该跳就跳，该断就断。

9）以太网通讯
整套系统可通过校园网进行数据通讯，充值、退费、通断电等操作通过校园网传输至电表，电表数据通过校园网上传到服务器，管理者及用户通过校园网进行管理及访问。

10）自动抄表
首次在软件系统上配置好后，计算机自动定时、手工实时抄读下属电表的总用电量、剩余金额、电流、电压等信息。

作为用电分析、电量结算的源数据。

11）用电量分析
将计算机自动定时抄回的用电数据，按各种条件分析归类，进行用电统计，并发现异常用电。

·迅速发现某用户哪段时间用电多，哪段时间用电少；
·掌握某段时间内，哪些用户用电多，哪些用户用电少；
·某段时间内各办公室、院系、各实验室能楼栋及房间的用电量对比；
·数据分析统计可按年、按月或按日进行；
·对比统计数据结果可导出到Excel后打印；
·所有对比统计结果可以图形方式直观输出，一眼可见。

12）实时用电监控
实时查看系统下面所有表计的当前用电状态，包括剩余金额、总用电量，电流、电压、功率、功率因数等参数。

查看的数据为实时数据，根据用电状态自动更新。

并可对电表进行实时通电、断电操作。

13）数据存储
电表数据，在电表断电、表内电表没电的状态下，可保存十年以上。

电表突然停电等，不会影响数据的存储，数据不丢失。

系统数据，采用SQL server大容量数据库进行设计，数据容量大、可
靠性高、安全性强。

14）BS软件结构
软件系统采用BS架构设计，各个客户端直接通过IE连接到服务器进行用电管理或查询，管理端不需要安装额外软件，后期也不需要维护。

15）多客户端、分权设计
本套系统可设置多个管理终端，各管理端通过校园网或互联网连接到服务器，同时进行数据信息共享。

各个管理员可进行售电、退电、用电分析、基础信息维护等操作，用户可进行用电信息查询。

本套系统可设置多个管理员级别，不同级别具有不同的管理权限。

最高级管理员可进行下属所有的管理。

同一个级别可设置多个管理员。

16）用电查询
用户通过用电查询平台，查询总用电量、用电趋势、充值记录等，并可导出或打印。

查询方式：
·短信查询：发送短信给管理中心指定号码，自动回复当前总用电量及剩余金额。

·校园网查询：用户通过登录查询网站，自己查询相关数据，并可导出后打印。

17）日志查询
可查询通过软件系统进行的各种操作。

也可查询电表的一些通讯日志，包括参数设置、跳合闸记录、充值退费等记录。

18）阶梯电价、分时电价（扩展）
电表带阶梯电价、分时电价功能。

电表可按给定的梯度执行阶梯电价，也可按照给定的时段及电价执行分时电价。

梯度、时段、电价可设。

2、系统结构
从系统结构上看，校园综合用电管理系统包含以下几部分：
1）计量设备：
由单、三相智能电能表构成，作为系统的底层数据采集、控制及预付费单元。

用于用电计量、预付费、安全用电管理等。

2）通讯设备：
是系统中的中间单元，下行与计量设备连接，上行与服务器进行数据交换，起到承上启下的作用。

通讯设备分为集中器与采集器两类。

·采集器：分以太网采集器、GPRS采集器、CDMA采集器等，下行与485电表连接，上线与服务器或集中器连接。

·集中器：分载波集中器、国网标准集中器两种，下行与电能表或采集器
连接，上行与服务器连接。

国网集中器的下行支持RS485、470MHz无线、PLC等多种通讯方式。

3）软件系统：
用于预付费管理（包含充值、退电、财务统计等）、用电分析、用电实时监控（包含电流、电压、功率、剩余金额等），用电管理（包含定时通断电、违规电器管理、负荷限制等）等，提供用户与表计之间的操作界面。

4）服务器：
存储整套系统的数据信息，提供系统的人机界面，提供用户查询管理平台等。

其他的管理端也可以直接连接服务器进行系统管理。

5）配套设备：
配套设备主要用于预付费管理系统的功能扩展及补充，配套设备包括短信猫、LED显示屏、现场POS机等多种。

（二）、校园用水监测管理系统
1 用水管理系统功能
1）实时抄表
电子远传水表不需要用卡来传递数据，是通过RS485网络或者校园网把数据实时的传输到监控管理中心。

2）单元用水计量计费
电子远传水表通过流量计实时采集数据进行计量扣费。

3）单元用水情况查询
用户可在系统软件，随时查询当前的用水情况。

4）用水数据统计分析功能
系统软件中含有报表打印功能，报表形式多样灵活，统计准确快速。

5）单元预存水量低限提示报警
当用户单元所预存（拥有）的水量已减到设定低限值时，可通过显示屏或语音等方案提示用户应尽快购水。

6）故障自动报警
当系统检测到系统中有智能水表不通讯或着损坏，系统会采用蜂鸣报警，监控软件中也有不通讯指示。

7）实时监控
对每个用户的用水情况进行实时监控，实时监控的刷新速度是6秒一次，只要在6秒钟内就可以直观显示当前的用水数据（剩余水量、已用水量、用水情况等）。

8）数据备份
用水数据采用电脑、楼栋集抄器、智能水表三重备份，当电脑关机或连接不正常时，智能水表会在楼栋集抄器的控制下正常运行。

2、给水管网监测系统
1）系统概述
建立给用水管理子系统是当前最有效的管网分析手段，通过计算机管理，可以提高管网的管理和运行水平，减少经济损失。

用水管理系统在英美等发达国家已得到普遍应用，这为分析给水系统的现状、规划给水管网的发展及协助处理给水管网局部突发事件等方面提供了强有力的依据，尤其是方案比较与选择方面的优越性更为明显，并由此产生了巨大的经济效益和环境效益，大大提高“管理节能”水平。

通过给水管网监测子系统主要可以解决下列问题：
·搞清现存给水管网系统中的实际情况并对其能力进行评估；
·确诊管网中的异常情况并提出可行的解决方法；
·指导现系统的改建和扩建设计；
·指导新系统的设计；
·协助给水管网的中、长期规划；
·协助日常的管网调度，降低运行成本；
·处理给水系统中的突发事故；
·安排管网维修和检漏计划；
2）系统组成
3）系统功能
a 、树状水网分析
全校水网按树状逐级配置，如果有多路市政供水，也可配置多个树状，如下图所示：
树状没有级数限制，每级也可配置任意多个子级，充分满足要求。

b、环网供水分析
环网供水的优点：
·主干管环网上任意一点的水可来自两个方向，工程维修、事故断水时，不影响供水系统正常供水，供水的安全可靠性高；
·采用主干管环网供水可避免在城市供水规模和供水重心发生变化的情况下，出现的对现有管网系统进行大范围改造，适用范围更广；
·主干管环网建设在城市中心城区外围，排管施工、管线维护、改扩建工程等较中心城区方便、经济；
·更有利于供水系统的运行调度和管理。

因此大多学校都采用主干网环网，支网树状的方式。

本系统即可配置纯树状供水模式，同时也可配置主干网环网、支网树状的方式。

c、防止偷漏
如果下级所有表具用量总和与上级表具不符超过设定的差额，系统自动报警，报警还可以多种方式提醒相关管理员；
·对用水情况进行实时监测
通过对大口径用户的实时监测，能及时了解其用水规律，动态掌握水表的运行状况，并能对用户的用水情况进行分析、统计，对用水异常能及时处理。

可进一步了解整个管网运行情况，科学合理地进行供水调度。

·及时发现水表故障
通过监测系统，能及时发现大口径水表运行故障。

·发现“大表小流量”的现象
d 、一级表与二级表用水平衡测量
当一级表用水量大于二级表用水量时,系统会自动提示报警，维修人员可检测管道漏水点，如当一级表用水量小于二级表用水量时，系统会出修正值。

e、提高抄表效率，减少管理成本
由于大口径水表或流量计分布范围广、距离远，个别点还地处偏僻，采用人工抄表时，往往要派专车去抄读，管理成本较高，而且只能是每半月或一月一抄。

若采用大表实时监测，就能掌握大表用户每时每刻的动态数。