摘要:近年來,我國的基礎(chǔ)建設(shè)飛速發(fā)展,儼然成為了名副其實(shí)的基建強(qiáng)國。與此同時(shí),建筑行業(yè)的發(fā)展帶來的是自然資源的快速消耗,對環(huán)境的負(fù)擔(dān)也日益沉重。針對市政工程而言,市政工程施工占用場地大,能源消耗設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)頻繁,能源消耗監(jiān)測統(tǒng)計(jì)困難,節(jié)能環(huán)保舉步維艱。介紹了一種智慧能源管理系統(tǒng),是在項(xiàng)目建設(shè)活動(dòng)中,通過在現(xiàn)場搭建能耗設(shè)備的數(shù)據(jù)采集平臺,以物聯(lián)網(wǎng)的形式,對能源消耗的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,并經(jīng)過軟件平臺進(jìn)行數(shù)字化的分析,實(shí)現(xiàn)建筑工程施工過程中能源的動(dòng)態(tài)管理及實(shí)時(shí)干預(yù)。對建筑工程施工實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,提高人員節(jié)能意識有著非常積極的作用。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);能耗監(jiān)測;數(shù)據(jù)分析;精細(xì)化管理
0引言
隨著各行各業(yè)精細(xì)化管理改革的加速推進(jìn),更是下大力度提升企業(yè)的管理水平。建筑行業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè),在歷史的浪潮下,自然不能置身事外。日益增長的建筑業(yè)與加速消耗的自然資源之間的矛盾正日漸凸顯,這就對建筑工程施工中的節(jié)能降耗提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在我國,當(dāng)前的建筑工程施工仍是一項(xiàng)粗放型的行業(yè),人力、物力、財(cái)力等資源投入量巨大。然而,建筑施工活動(dòng)流動(dòng)性大、機(jī)械化程度低、管理粗放,尤其對能源消耗的管理工作更是停留在手抄筆記的初級階段。同時(shí),無論是現(xiàn)場管理人員還是直接參與施工生產(chǎn)的現(xiàn)場施工人員,節(jié)約能源意識淡薄,鋪張浪費(fèi)而不自知。這是建筑施工領(lǐng)域的一大痛點(diǎn),如何實(shí)現(xiàn)建筑施工能源的精細(xì)化管控,提高人員節(jié)能素質(zhì)是亟待解決的一個(gè)問題。
1智慧能源管理系統(tǒng)應(yīng)用背景
北京新機(jī)場工作區(qū)工程-道橋及管網(wǎng)工程002標(biāo)段是北京新機(jī)場工程中工作區(qū)工程的一部分,屬于市政公用工程,工程內(nèi)容包含橋梁、道路、地下綜合管廊、管線及部分配套設(shè)施等。由于工程為線性工程,延線較長,多區(qū)同時(shí)作業(yè),資源投入量較大。機(jī)場項(xiàng)目屬于重點(diǎn)項(xiàng)目,是環(huán)境管理、資源節(jié)約管理的項(xiàng)目。為了更好地達(dá)到建設(shè)資源節(jié)約型工地,在工程開工之初,項(xiàng)目決定采用信息化管理的手段,對施工現(xiàn)場所有的水、電、暖等能源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,在監(jiān)測過程中動(dòng)態(tài)管理,在異常情況下進(jìn)行有的放矢地干預(yù),從而達(dá)到節(jié)約資源的作用。為此,我們在本工程中試點(diǎn)搭建了智慧能源管理系統(tǒng)。
2智慧能源管理系統(tǒng)
本案例工程作為試點(diǎn)項(xiàng)目,在項(xiàng)目施工現(xiàn)場采用智慧能源管理系統(tǒng)(以下簡稱管理系統(tǒng)),管理系統(tǒng)依次經(jīng)由能源數(shù)據(jù)采集、能源數(shù)據(jù)傳輸及能源數(shù)據(jù)分析三個(gè)層面,對辦公區(qū)、生活區(qū)、施工現(xiàn)場的水電等能源進(jìn)行監(jiān)測和控制。
2.1能源數(shù)據(jù)采集
施工現(xiàn)場的主要能源消耗為水和電,我們根據(jù)施工區(qū)域和施工需求,分類設(shè)置用水用電設(shè)備。為了采集項(xiàng)目內(nèi)的能源消耗數(shù)據(jù),需要在現(xiàn)場安裝能源計(jì)量儀表,對水電的計(jì)量一般選擇電磁流量計(jì)、多功能電能表。在現(xiàn)場安裝前,應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況,分區(qū)域策劃現(xiàn)場能源的使用部位及儀表安裝位置,以保證數(shù)據(jù)采集的精細(xì)化,便于進(jìn)行分類管理。
2.2能源數(shù)據(jù)傳輸
為了能將現(xiàn)場采集的能耗數(shù)據(jù)方便快捷地上傳到系統(tǒng)服務(wù)器,要求在現(xiàn)場安裝的所有能源計(jì)量儀表都具備遠(yuǎn)程通信接口,同時(shí),根據(jù)現(xiàn)場的條件選擇有線或者無線的方式將計(jì)量儀表進(jìn)行組網(wǎng),連接到企業(yè)通信網(wǎng)關(guān)。本案例中,我們選擇的是有線方式對水電儀表進(jìn)行組網(wǎng),利用RS-485總線連接到通信網(wǎng)關(guān),然后由企業(yè)通信網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至管理系統(tǒng)平臺。通信網(wǎng)關(guān)采用無線數(shù)據(jù)傳輸模式,只需通過一張電話卡連接至GPRS網(wǎng)絡(luò),即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在通信網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器之間的無縫傳輸。因此,通信網(wǎng)關(guān)的安裝不受地域限制,可就近安裝在各能耗設(shè)備上和各區(qū)域附近,這點(diǎn)對于施工場地大的市政工程來說,大大節(jié)省了安裝成本。
2.3能源數(shù)據(jù)分析應(yīng)用
根據(jù)施工現(xiàn)場需求開發(fā)的管理系統(tǒng),利用采集上來的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),可以實(shí)現(xiàn)包括對能源的監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、分析、診斷、預(yù)警、評估等一系列應(yīng)用,具體應(yīng)用情況如下。
2.3.1能耗分類統(tǒng)計(jì)顯示功能
通過對施工現(xiàn)場不同區(qū)域、不同功能等復(fù)雜紛亂的能源消耗設(shè)備進(jìn)行分類劃分,可以將多維度的能耗信息直觀展示出來,為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目能源的精細(xì)化管控打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。管理系統(tǒng)支持能耗信息按區(qū)域查看、按設(shè)備類型查看、按能耗類型查看,同時(shí)支持各類圖表的縱橫向?qū)Ρ炔榭?。本案例工程中,根?jù)現(xiàn)場的實(shí)際施工場地,我們將施工區(qū)劃分為了南區(qū)、中區(qū)、北區(qū)三個(gè)區(qū)域,三個(gè)區(qū)域平行施工,互不干擾。三個(gè)施工區(qū)分別設(shè)置有臨時(shí)用水用電設(shè)施,同時(shí),辦公區(qū)、職工生活區(qū)、工人生活區(qū)等單獨(dú)設(shè)立,這些場地內(nèi)的能耗信息可同時(shí)顯示在系統(tǒng)當(dāng)中,信息查看方便快捷,一目了然。
2.3.2計(jì)算單位能源消耗
建筑工程施工中能源消耗量的高低,往往是通過單位能源消耗體現(xiàn)的。通過管理系統(tǒng)收集上來的能源消耗數(shù)據(jù),結(jié)合工程項(xiàng)目的每月實(shí)際產(chǎn)值和建筑面積,可一鍵生成單位產(chǎn)值能耗和單位建筑能耗指標(biāo),真正實(shí)現(xiàn)能源的可視化、信息化與精細(xì)化管理。
傳統(tǒng)的工作方式中,我們需要每月對施工場地內(nèi)的能源消耗量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并手工計(jì)算單位產(chǎn)值能源消耗量和單位面積能源消耗量,如果施工場地大,分項(xiàng)復(fù)雜,則重復(fù)工作量大,費(fèi)時(shí)費(fèi)力?,F(xiàn)在,利用管理系統(tǒng),我們只需每月輸入產(chǎn)值和建筑面積等數(shù)據(jù),系統(tǒng)可自動(dòng)計(jì)算并生成表格,并且分類清晰,省時(shí)省力,大大提高了工作效率。
2.3.3超量報(bào)警和預(yù)案處理功能
系統(tǒng)搭建初期,項(xiàng)目部需要根據(jù)工程特點(diǎn)和綠色文明施工的要求制定每月的能耗指標(biāo),并將這些指標(biāo)設(shè)置為系統(tǒng)的能耗額定值,如果管理系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)出的各項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)超過了額定值,管理系統(tǒng)可以通過短信、微信等多種方式向用戶發(fā)出預(yù)警,并自動(dòng)記錄能耗超量的內(nèi)容、超量部位及時(shí)間等,提醒用戶進(jìn)行人為干預(yù)或排查原因。同時(shí),還可以對一些重要的能耗設(shè)備或能耗區(qū)域進(jìn)行預(yù)案設(shè)置,一旦這些設(shè)備出現(xiàn)了報(bào)警,管理系統(tǒng)可以自動(dòng)啟動(dòng)預(yù)案,對設(shè)備進(jìn)行切斷等處理。
2.3.4能耗需量分析
在整個(gè)建筑活動(dòng)周期中,各個(gè)階段的能源消耗量不是一成不變的,它會隨著施工階段、施工內(nèi)容和時(shí)間節(jié)點(diǎn)的變化而變化。管理系統(tǒng)搭建以后,根據(jù)每月的實(shí)際能耗數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地對能耗計(jì)劃進(jìn)行改進(jìn),使其符合不同施工階段節(jié)能降耗的總體要求,進(jìn)而形成完整的針對不同階段的能耗考核制度,并納入項(xiàng)目管理考核體系,對項(xiàng)目人員進(jìn)行節(jié)能考核。當(dāng)實(shí)際能耗小于需量值,對相關(guān)人員進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì),反之,則進(jìn)行處罰,并責(zé)成相關(guān)人員查找原因,避免情況再次發(fā)生。實(shí)現(xiàn)對能源消耗的動(dòng)態(tài)管控,提高人員節(jié)能意識,實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。
本案例工程中,根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況,8月份我們對項(xiàng)目部生活區(qū)制定的用電指標(biāo)量為:每月用電量不超過6000kW·h,即每天不超過200kW·h。通過系統(tǒng)監(jiān)測,月初每日用電量經(jīng)常出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象,長此以往,本月勢必不能完成6000kW·h的用電指標(biāo)。為查找用電超量原因,經(jīng)過多次對超標(biāo)日用電曲線的對比發(fā)現(xiàn),在上班時(shí)間段,生活區(qū)宿舍仍存在較大的用電量,因此我們分析,職工在上班期間,宿舍內(nèi)可能存在燈具、空調(diào)等用電設(shè)備未關(guān)閉的情況。經(jīng)過突擊檢查,發(fā)現(xiàn)果然如預(yù)期分析一般,許多宿舍存在空調(diào)長期打開的現(xiàn)象。通過對相關(guān)宿舍人員的處罰教育,并制定相應(yīng)的用電管理規(guī)定,職工生活區(qū)用電情況得到了的改善。
2.3.5報(bào)表統(tǒng)計(jì)和打印及歷史記錄查詢功能
建筑工程資料的收集與整理是一項(xiàng)極其繁瑣的工作,往往需要配備專人負(fù)責(zé),而且如果資料統(tǒng)計(jì)一旦滯后,對過往數(shù)據(jù)的查找也相當(dāng)困難。管理系統(tǒng)可以按日期提取各種能耗數(shù)據(jù)報(bào)表,省去了人工現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)的麻煩;還可以對項(xiàng)目中各種能耗設(shè)備、同類施工區(qū)域進(jìn)行平行和豎向?qū)Ρ?,并自?dòng)生成表格、柱狀圖、折線圖等多種類型的對比數(shù)據(jù)圖表,同時(shí)還可以使用我們自己設(shè)定的計(jì)劃值與實(shí)際值對比分析的模板自動(dòng)生成報(bào)表,省去了人工分析計(jì)算的麻煩。這些圖表全部可以下載和打印,減少了人力資源的投入,提高了工作效率。另外,這些表格數(shù)據(jù)、運(yùn)行參數(shù)、系統(tǒng)報(bào)警信息等自動(dòng)保存在服務(wù)器,用戶可以隨時(shí)在線進(jìn)行查詢。
3經(jīng)濟(jì)和社會效益分析
2017年5月,管理系統(tǒng)在項(xiàng)目內(nèi)搭建完成,為管理系統(tǒng)建立前后3個(gè)月的能耗統(tǒng)計(jì)分析對比。本案例工程中,管理系統(tǒng)搭建完成之前,項(xiàng)目用水、用電平均月費(fèi)用分別為24萬元、3萬元。管理系統(tǒng)搭建完成以后,月能耗總體費(fèi)用平均下降達(dá)3.4萬元,效益提升明顯。在過去,施工現(xiàn)場的違規(guī)用電、能源浪費(fèi)等情況只能通過管理人員的定期檢查發(fā)現(xiàn),而現(xiàn)在通過管理系統(tǒng),就可以對施工現(xiàn)場內(nèi)所有的能源消耗分區(qū)域、分設(shè)備地進(jìn)行控制和干預(yù),化被動(dòng)為主動(dòng),避免了能源無謂的浪費(fèi)。同時(shí),效益的直觀展現(xiàn),能夠地促進(jìn)項(xiàng)目全體管理人員嚴(yán)格按照能耗考核制度辦事,提高員工節(jié)能環(huán)保的意識,讓大家都能夠自愿參與到項(xiàng)目的節(jié)能行動(dòng)中來。
其次,對于一個(gè)工期兩年的建筑工程項(xiàng)目,在施工現(xiàn)場搭建一個(gè)這樣的管理系統(tǒng),按一次性投入費(fèi)用和每月平均節(jié)約費(fèi)用計(jì)算,這一部分的投入成本基本6個(gè)月內(nèi)就可以回收。但是搭建管理系統(tǒng)所使用的水電儀表、通信設(shè)備等并非一次性投入,而是全部可以周轉(zhuǎn)使用,所以效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于投入。
4 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺
(1)概述
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺,建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器,選配網(wǎng)關(guān),自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。
該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能,并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。
(2)應(yīng)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(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。
(3)平臺結(jié)構(gòu)
(4)平臺功能
◆電力集抄
電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示,以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制,對系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測和統(tǒng)一管理;在數(shù)據(jù)資源管理方面,可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行(包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù),并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日報(bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印,提高工作效率,節(jié)約人力資源。
變壓器監(jiān)控
配電圖
◆能耗分析
能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù),實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理,使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來,運(yùn)用的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù),進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理,實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度,優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源,提高能源質(zhì)量、降低能源消耗,達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。
能耗概況
◆預(yù)付費(fèi)管理
1)登陸管理:管理操作員賬戶及權(quán)限分配,查看系統(tǒng)日志等功能;
2)系統(tǒng)配置:對建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置;
3)用戶管理:對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作;
4)售電管理:對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作;
5)售水管理:對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作;
6)報(bào)表:提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢,本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢,都支持excel格式導(dǎo)出。
預(yù)付費(fèi)看板
◆充電樁管理
通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控,同時(shí)對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能,包括城市級大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。
充電樁看板
◆智能照明
智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測,也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理等,降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本,提升管理水平,并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。
監(jiān)控頁面
◆安全用電
安全用電采用的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測器,對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素(導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流)進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析,并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員,指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)及時(shí)的排查和治理,達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患,實(shí)現(xiàn)“防患于未然"的目的。
◆智慧消防
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)。原先針對“九小場所"和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白,適應(yīng)于所有公建和民建,實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防,實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細(xì)化"的實(shí)際需求。
(5)系統(tǒng)硬件配置
5結(jié)語
隨著全球能源短缺問題的日益突出,人們開始關(guān)注環(huán)境與發(fā)展問題,我國也高度重視和積極推進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。大力提倡綠色文明施工,設(shè)立綠色施工科技示范工程等項(xiàng)目,就是為了推進(jìn)建筑施工領(lǐng)域節(jié)能減排的改革進(jìn)程。報(bào)告中強(qiáng)調(diào),我國社會主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾,人們對美好生活的追求已經(jīng)不僅僅體現(xiàn)在物質(zhì)生活上的滿足,開始更多地體現(xiàn)在資源持續(xù)利用和環(huán)境保護(hù)上?,F(xiàn)如今,為響應(yīng)號召,幾乎所有的在施項(xiàng)目都在開展節(jié)能降耗工作,但是具體的節(jié)能效果如何,無法衡量,降低了多少能源消耗,也不能計(jì)算。通過此管理系統(tǒng)在項(xiàng)目的實(shí)施,有效地解決了以上問題。在管理系統(tǒng)實(shí)施前后,通過分析對比可以看出,項(xiàng)目部每月的能源費(fèi)用支出均有很大的降低,不僅節(jié)約了項(xiàng)目成本,避免了資源的浪費(fèi),還對項(xiàng)目綠色施工科技示范工程目標(biāo)起到了積極的推動(dòng)作用。另一方面,在提高員工主動(dòng)節(jié)能意識、提高企業(yè)競爭力等方面帶來了隱形效益,為建立資源節(jié)約型企業(yè)打下良好基礎(chǔ)。所以,此管理系統(tǒng)的實(shí)施不論是在經(jīng)濟(jì)效益還是在社會效益方面的貢獻(xiàn)都是顯而易見的。因此,在建設(shè)工程領(lǐng)域,這是一套非常有應(yīng)用前景,可以在項(xiàng)目建設(shè)過程中大力推廣的系統(tǒng)。
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