摘要：目前，能源消耗在學校的費用支出中占有相當大的比例，且有遞增之勢，其中存在嚴重的能源浪費現象，造成這一浪費的主要原因是學校的能源管理處在定性的總量管理水平，不能實時掌握能源消耗的去向，也就不能及時對能源消耗提供有效的管理措施，所以需要將學校的能耗管理提高到量化管理階段。這里提出一個能夠收集、分析和管理學校各方面能耗的通用平臺，并以天津某大學能源監(jiān)管系統為例，闡述了這個平臺的可實現性和重要性。結果表明，能源監(jiān)管系統的建立能夠產生相當大的經濟效益，對校園節(jié)能減排具有重要意義。
　　關鍵詞：能源監(jiān)測；校園節(jié)能；組態(tài)；
　　
　　
　　一、引言
　　歷覽前賢國與家，成由勤儉敗由奢。
　　能源是人類賴以生存和發(fā)展的基礎。目前,能源消耗在學校的費用支出中占有相當大的比例，且有遞增之勢，其中存在嚴重的能源浪費現象，而學校作為培養(yǎng)人才和促進科技進步的主要陣地，深入開展學校節(jié)約型校園建設工作，不僅可以促進學校本身的能源資源節(jié)約，降低辦學成本，在社會起到示范和帶動作用，還有利于促使廣大學生樹立節(jié)能環(huán)保意識，掌握節(jié)能環(huán)保技能，對我國經濟和社會發(fā)展產生深遠影響。
　　2007年教育部發(fā)出《教育部關于開展節(jié)能減排學校行動的通知》，提出聯合原建設部及財政部，聯合推行校園節(jié)能減排。住房和城鄉(xiāng)建設部、同年，教育部也出臺了《關于推進高等學校節(jié)約型校園建設進一步加強高等學校節(jié)能節(jié)水工作的意見》和《高等學校節(jié)約型校園建設管理與技術導則（試行）》，進而推進高等學校的節(jié)約型校園建設。
　　二、設計的目的和意義
　　學校是集教學、科研和生活于一體的教育型小社
　　會，應從自身在社會中的影響和各類資源在社會中所占比重等方面來充分認識建設節(jié)約型校園的現實意義和長遠意義。
　　從現實意義來講，建設節(jié)約型校園可以節(jié)省學校的各項經費開支，從而可以科學合理的分配和利用現有的資源，在建設能源監(jiān)控系統的基礎上，構建新型、和諧、數字后勤管理體系，進而創(chuàng)建數字化、節(jié)約型校園，促進高素質人才的培養(yǎng)。
　　從長遠意義來看，節(jié)能減排也是國家政策的重中之重，總書記提出“應對國際金融危機，節(jié)能減排工作尤其不能放松”的“節(jié)能減排觀”，可謂是科學發(fā)展觀的題中之意，意義十分深遠。
　　三、系統設計
　　監(jiān)管系統將先進的系統控制理論和技術方法與系統管理相結合，通過對能耗的監(jiān)測獲得實際數據；在對實際消耗數據充分分析的基礎上，通過能耗責任管理制度制定能耗指標，將能耗指標下達到能源使用部門，能源使用部門隨時對能耗情況進行監(jiān)測，分析能耗使用情況和實施管理，從而為能耗管理提供科學依據，進而把學校的能耗管理提高到量化管理的水平。圖一給出了此監(jiān)管系統的管理結構圖。
　　
　　圖一.管理結構圖
　　在能耗分析、能耗監(jiān)測和能耗指標模塊中，系統采用典型的四層體系結構，分別是設備層、控制層、監(jiān)控層和管理層。其中設備層給能耗監(jiān)測模塊提供了基本的設備保障，可以及時的提取實時數據提供給上層分析。
　　控制層和監(jiān)控層分析從設備層提取的數據信息進行量化分析并把結果提供給管理層。管理層根據提供上來的最終數據進行能耗的量化管理，并根據對數據的分析來制定能耗指標，從而實現節(jié)能減排的目的。
　　每一層分別對應不同的硬件設備。設備層對應的是前端數據采集儀表、串口網絡協議轉換器；控制層和監(jiān)控層對應的是監(jiān)測服務器；而管理層則對應系統管理和分析發(fā)布服務器。每一層所對應的控制軟件同樣也各不相同。控制層中包括前端數據采集設備組態(tài)；監(jiān)控層包含數據處理；而管理層包含系統管理和應用軟件。位于底層的設備層是直接的實時數據，上面三層分別有對應的數據庫，監(jiān)測系統結構如圖2。
　　
　　圖2.監(jiān)測體系結構圖
　　網絡體系結構圖如圖3所示。各個監(jiān)測點的實時數據通過監(jiān)測服務器，或者通過協議轉換器傳輸到校園網中。同時，數據庫服務器、管理服務器和工作站也通過路由器連接到校園網中。這樣，數據可以通過網絡進行傳輸，并最終提供給同樣連接到校園網的管理用戶進行查看和管理。
　　
　　圖3.網絡系統結構圖
　　
　　1、設備層
　　設備層定義在整個系統的前端，在每一個監(jiān)測點上有一個前端數據采集儀表。數據采集儀表的類型有電、水、熱能和燃氣等，它們安裝在能源供應的通道上，對能源的狀態(tài)和消耗量實時數據進行監(jiān)測。當采用控制設備時就能夠實現控制功能，達到對能源進行智能控制和管理。
　　前端數據采集儀表一般采用RS485通信接口，根據儀表采用ModBUS、MeterBUS等通信協議，從上端能夠隨時讀取數據。系統有兩種連接方法：一種連接是通過通信控制線與監(jiān)測服務器直接連接；另一種連接是通信控制線的上端與串口網絡協議轉換器連接，然后轉換器與校園網連接。
　　2、控制層
　　控制層的定義是對設備層進行控制，并且承擔對前端數據采集儀表進行掃描、讀取前端數據采集儀表的數據、將數據寫入組態(tài)數據庫和顯示前端數據采集儀表狀態(tài)四項工作。
　　控制層的功能由組態(tài)數據庫、監(jiān)測服務器采集器和安裝在上面的組態(tài)軟件共同完成的。其中監(jiān)測服務器采集器用于掃描前端數據采集儀表并讀取數據。組態(tài)模塊負責把采集上來的原始監(jiān)測數據寫入到組態(tài)數據庫中，其中包含各個儀表設備的動態(tài)數據及設備狀態(tài)等相關重要信息。
　　監(jiān)測服務器與監(jiān)測儀表的通信采用兩種方法，一種方法為：通過TCP/IP網絡通信。利用串口網絡協議轉換器進行通信，串口網絡協議轉換器配置有1-4個RS485通信總線端口和一個TCP/IP網絡通信端口。另一種方法為：直接通過RS485通信進行。控制層與上端的監(jiān)控層通過校園網連接。

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