淺析能耗管理系統在大型機場中的應用

更新時間：2023-09-01

摘要：近年來，隨著我國機場建設腳步的加快，機場建設中對能耗管理的自動化程度和要求越來越高。機場在運營中會消耗大量的水、電、氣等各種資源，如何降低機場運營成本，在保持高質量服務水平的基礎上減少能耗，將“耗能大戶"轉化為“節能大戶"已成為機場運營管理工作的重點之一。文章利用國內前沿科技，綜合了其他大型項目多位能耗設計專家的經驗，為蕭山國際機場三期(T4)能耗計量系統打造出了一套適應性強的平臺系統，經過平臺多階段測試，可保證能耗管理系統正式上線后持續為機場提供穩定的運行服務，減輕機場能耗管理的負擔。

關鍵詞:綠色機場；能耗管理；

0項目概況

杭州蕭山國際機場三期(T4)項目位于浙江省杭州市蕭山區機場原址，總建筑面積達 150 萬 m2 ，本期建設范圍為新建航站樓及陸側交通中心工程旅客航站樓及北三指廊。該項目為浙江省大通道建設標志性項目，也是第19屆亞洲運動會重要基礎配套項目，三期擴建整體項目按滿足 2030年機場旅客吞吐量 9000 萬人次要求設計，主要建設新建航站樓(設計能力5000萬人次)、陸側交通中心53萬m2、商業開發(賓館及辦公)17萬m2、能源中心以及相關市政配套設施等，同時在新建航站樓地下配套建設機場高鐵站。三期擴建項目投運后，蕭山機場以“平安、綠色、智慧、人文"四型機場建設作為重點工作清單，在綠色機場建設方面，杭州蕭山國際機場三期(T4)已獲得綠色建筑設計評價標識。

1系統架構及設計要點

多項研究表明，能耗管理整套系統由珠海派諾提供，系統覆蓋本期建設全部智能電表與水表(智能電表3080塊，智能水表518塊)，根據項目整體設計原則，能耗管理系統前端采集信號均采用無鹵低煙阻燃耐火B級控制線纜敷設；將前端數據通過控制線纜采集至弱電間內的派諾通信管理機，由通信管理機的網絡端口上傳至機場三期的機電綜合網，網絡傳輸層及核心層均采用赫斯曼專業級工業交換機。

該系統平臺內所有數據以Web API、http 等方式將分類分項形式通過機電綜合網核心交換機轉發至IBMS接口、電力監控系統、熱力交換站系統，通過外網(專線)轉發至杭州市能源管理綜合平臺。

2系統管理平臺性能

能耗綜合管理服務平臺滿足《能源管理體系要求》(GB/T 23331—2012)，作為整個機場能耗統籌管理及日常使用*核心的板塊之一，是機場重點把控的質量控制對象。該系統采用構件化的軟件架構，提供成套工具方便用戶實現數據模型建立、組件裝配、系統界面組態、系統備份等一系列完備功能，在該平臺實際開發以及實際應用上，同時保證如下性能。

(1)可靠性。平臺具備自診斷功能，依靠珠海派諾 Pi- MonitorDiagnosis 診斷工具對 CPU、內存、硬盤、網絡等提供后臺實時監測及網絡、硬件故障預警功能，保障平臺可持續不間斷工作。

平臺通過對 IIS 應用程序池設置自動定時回收機制，保障資源的有效利用和及時回收，避免平臺長時間運行導致的資源不足和癱瘓宕機現象。

平臺通過數據倉儲技術和數據預處理技術對數據進行加工處理，提升訪問性能和可靠性，主要包括可通過異常數據判定規則對數據品質進行判斷，識別出負數、過大、過小、空數等垃圾數據，結合告警規則判斷并產生告警事件；將小時、天、月、年等顆粒度的能耗數據按分類、分區域等多種維度進行匯總。

(2)易用性。易用性是平臺性能的重要體現之一，由系統平臺架構師引導，依據運營方會議或書面形式提供后續設計需要的資料，明確 UI 風格、操作習慣、功能提示等方面，所有的功能界面與操作流程保持一致，并為其提供豐富的列表指示、幫助文檔以及符合要求的操作說明書等，使用戶操作易于掌握和使用，減輕操作者的負擔，軟件使用滿意度高。

(3)可維護性。該平臺可在不影響其他模塊的情況下，修復現有平臺中的問題或缺陷，并擁有完善的異常日志管理模塊，當出現異常狀況時可提供詳細的異常信息。同時，可為運營方單獨提供操作性強的維護手冊，在發生問題后運營方可根據錯誤代碼在手冊中檢索問題處理的詳細步驟與方法。

(4)集成能力。該項目要求平臺具備高度集成能力，利用第三方接口服務，直接跳轉訪問其他系統應用或從其他系統接入數據，平臺和應用系統的集成分專業類別不同，也有不同的集成深度，主要包括信息共享、流程統一、數據互動等。

3系統數據處理流程

數據采集服務主要實現對計量儀表的原始數據、人工錄入數據、第三方系統轉發數據的采集、存儲和轉發。

平臺支持多種標準協議采集或第三方系統數據轉發，同時具備快速規約開發能力，根據設計要求，該平臺支持通過 Modbus TCP、Modbus RTU、IEC104 等標準協議采集設備數據，支持通過 Web Service、Web API、OPC、ODBC 等標準協議采集第三方系統數據。通過對異常數據或不完整數據進行自動補采，針對無法補采的數據可提供算法修復或人工補錄修復，常用的數據修復算法有平均值算法和歷史插值算法等。

4平臺組態

能源管理系統采用構件化的軟件技術設計，每個功能模塊都是由多個質量可靠的獨立組件搭建而成，每個組件實現特定的業務。功能業務及界面模塊也可自由組態，只需很小的改動即可快速響應用戶需求的變更，大幅度提高了軟件效率和用戶滿意度。

該機場通過 Pi-ModelManager 工具對區域、分類分項、配電等數據模型進行自定義，自定義內容包括模型類別、名稱、數據結構、數據源等。

平臺組件的數據源及顯示方式可根據需要進行組態配置，即同一個組件針對不同應用場景可配置顯示單維度數據圖、多維度數據圖、多種數據呈現方式組合等不同內容及方式表現。平臺也可配置多個組件聯動顯示，當一個組件顯示內容發生變化時，會聯動其他組件同步刷新顯示，實現多個組件之間的互聯互通。

運營單位可通過Pi-ModelManager 關聯的 SVG 組態工具進行圖形組態，該工具提供圖元編輯、事件綁定、數據綁定等功能。

5機場能耗管理平臺的系統集成

平臺支持應用集成和數據集成兩種方式，可集成第三方系統或設備的數據，實現多個系統之間的信息互通和共享。通過“共享 Cookie"的單點登錄方式實現與第三方系統的集成，用戶在瀏覽器端輸入具備相關權限的賬號密碼登錄平臺后，無須再次認證即可訪問其他已集成的第三方系統，在同一個系統上實現多個系統的操作和應用。

6機場能耗管理平臺管理層的安全設計

該系統采用異地容災、統一管理的方式，每天執行一次增量備份，每30d 執行一次完整備份，通過網絡將備份數據存放至異地IDC機房托管，并制訂相應的災難恢復計劃。一旦災難發生，異地數據備份管理軟件通過互聯網將備份數據傳至主機系統，可在極短時間內完成數據切換，保障系統穩定運行。

當系統發生硬件等故障時，系統前端采集器可支持數據30d的存儲時間，待恢復正常后進行數據重傳。數據采集設備具備良好的自恢復能力，出現異常時，可以自動重連，恢復通信能力，還可以根據需要進行遠程系統修改和升級。

在整條采集數據鏈傳輸采用加密的私有協議，在沒有密鑰的情況下，無法解析出原始數據，可有效保障數據從計量設備到采集器之間的傳輸安全。

平臺提供完善的權限管理和驗證功能，嚴格定義不同級別用戶的頁面權限、數據權限和操作權限，確保不同角色用戶登錄系統后僅能查看和操作已授權的界面和數據，保證平臺數據的安全性。

7能耗預測分析

機場的能耗預測分析與天氣、旅客量、航班數等因素的關聯性較大，且與時間呈周期性相關。因此，能源管理系統可根據歷史能耗數據，結合未來一段時間的天氣情況、航班數等數據預測未來能耗，幫助機場管理人員進行能源調度，合理規劃安排照明、空調等設備的啟停使用。另外，能耗預測及趨勢分析技術還可幫助機場財務人員完成年度用能費用預算。

8 Acrel-EIOT能源物聯網云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯網開放平臺是一套基于物聯網數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯網傳感器，選配網關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業數據服務。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數據訪問。

（2）應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統集成商、小型物業、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平臺結構

（4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方面實現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數，并根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現全廠能源系統的統一調度，優化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。