智慧园区低碳综合管理平台建设探讨

2018-05-07夏咸明何书申

上海节能 2018年4期

夏咸明何书申郝存

上海浦公节能环保科技有限公司

1 简介

“智慧园区”这个概念来源于“智慧城市”，是指在城市发展过程中的物联网、移动互联网和云计算等。其集感知、获取、传输和处理于一体的信息通讯技术在城市基础设施及政治、经济、文化、社会生活等各个领域广泛深入的应用，实现城市智慧式管理和运行，促进城市的和谐、可持续发展。随着“智慧城市”建设的不断推进，结合物联网、移动互联网、大数据和低碳环保等新一代信息技术发展，“智慧园区”成为各类商业、主题旅游、工业和文化创意等园区的建设发展目标［1］。

智慧园区的低碳是以减少园区全寿命周期碳排放为目标，体现“节地、节能、节水、节财”的可持续理念，贯彻“低能耗、低污染、低排放、”的原则［2］。

建设园区低碳综合管理平台是低碳智慧园区建设的关键环节。如何对园区内建筑的能耗进行采集、计量、碳排放核算，如何对能源消耗和碳排放进行实时动态监测和评价等涉及多个技术领域，专业性强。其数据不仅要求准确，更要求真实可靠。这是智慧园区低碳管理平台建设的核心任务，也是当代智慧园区建设中需要迫切解决的主要问题之一。

智慧园区低碳综合管理运营平台主要包括四个层面，分别是感知层、网络层、平台层和应用层。感知层实现数据的全面采集，网络层完成数据的安全传输（并提供用户访问接入），平台层提供存储、处理感知数据和运行服务所需的基础设施，而应用层则是给园区内外用户提供的各类智慧服务［3］。

2 需求分析

(1)设备种类繁多、通讯链路复杂

低碳智慧园区的能源与碳排放管理过程涉及大量计量设备和数据采集设备的接入，以及能耗计量设备与各类传感器对外的接口协议。通讯链路复杂，如何将园区内各建筑的能源及碳排放数据进行汇总并集中管理是低碳园区能源与碳排放管理平台建设的重点之一。

(2)海量数据采集，基础数据长期归档

低碳智慧园区节能减排数据服务器需处理园区各单位海量能耗数据，为各单位、同行业企业的能耗同比和环比分析提供基础数据。需要保证管理平台历史归档服务器具有高效的存储压缩性能，以达到海量存储数据高分辨率、高精度存储并节省磁盘空间，保证数据库服务的长期稳定运行。

(3)能耗及碳排放基础数据统计计算能力

能耗分析过程涉及园区不同单位、不同能源介质。如水、电、气表的一次设备只提供实时能耗数据，涉及到按年、月、日分析能耗情况，需要能源管理平台将实时数据信息统计计算值存储到能源数据服务器中。碳计量、标准煤折算值等相关数据计算方式、统计方式、能源介质情况变化和园区企业变更等进行不断修正。这些特点要求低碳智慧园区综合管理平台具备强大的统计计算功能。

(4)高性能的数据检索响应速度

园区能耗及碳排放管理平台涉及的用户群非常大，在做综合分析时涉及数据的时间跨度可能是一个月、一年甚至几年，要求系统具有高性能的数据检索响应速度，为园区综合数据分析提供基础。通过园区能源与碳排放管控平台将能耗与碳排放计量体系应用于整个园区，完成园区内主要建筑能耗的在线监测以完善园区能耗管理基础数据体系。在完成园区企业能耗数据进行采集、上报、汇总、分析的基础上，依据节能法规及节能监测标准与办法，建立一套科学完善的能源利用监督评价，利用专家管理系统进行工业企业能耗数据分析和诊断，帮助园区内单位科学地利用能源，从而促进整个园区能耗监测和能效管理水平的提高，助力环境友好型、资源节约型园区建设，实现可持续发展。

3 系统构架设计

智慧园区低碳管理综合服务平台系统构架设计，如图1所示。

图1 智慧园区低碳管理综合服务平台

4 系统功能设计

智慧园区低碳综合管理平台包含以下几个功能：

(1)数据采集

在能源系统监控中心部署实时数据库，与园区各建筑能源及碳排放管理系统进行远程通讯，实现远程数据采集、设备运行监控、对工艺生产区进行监测报警。加强对园区各建筑能源消耗及碳排放情况的自动监控和管理，保障系统的安全和经济运行。主要的监测范围，包括园区建筑能耗、生产能耗、碳排放量、多联供系统能源转化情况等。

(2)过程监控

实时监控系统，通过C/S客户端或B/S客户端，显示系统当前运行状态下各项数据实时参数，方便操作人员进行监视、查看及控制。用户可以自行对其用能单位设定日、周、月能耗及碳排放上限，一旦建筑设备能源消耗接近报警阀值，平台就会通过软件、短信、邮件等形式发送警示信息，提醒用户。

(3)统计分析

根据能耗管理系统采集到的数据和相关资料，可按用能设备、能源介质（水、电、气等）对能源量数据做日平衡和月平衡分析。将统计分析结果通过饼图、报表、曲线等多种形式直观地展现给用户。主要的管理手段有：用能单位基本情况汇总，包括园区单位基本信息、能源管理人员资料、经济及能源消费指标，以及主要产品单位能耗情况等；能源消费结构统计，园区各单位统计年度内重点用能单位各类能源购进量、能源消费量和能源库存量等；能源消费结构汇总，单位产品/产值能源消耗情况，园区各单位产品综合能耗以及与上年期比较的变化情况；节能减排目标完成情况，节能减排改造项目情况表，园区各单位每年企业的技改项目的基本情况及节能减排量等情况。

(4)碳排放状况分析

通过系统平台可提供园区年综合能耗5000t以上重点用能单位的CO2排放的总体状况，分能源品种的排放情况和各单位的排放情况，进而分析变动趋势、研究能源消费结构对排放量的影响。

(5)能耗公示

系统具备能耗公示所需的采集、编辑、审核、发布的功能及自定义栏目管理功能，能够基于园区指定的网站对能耗统计结果或能源审计结果进行公示，接受监督。同时，用户可以从平台上下载自己单位的详细用能数据，便于今后统计分析、能源审计等。

(6)能耗对标

平台每周、月会给用户发送分析统计报告，将能耗及碳排放数据通过图表的形式直观展现给用户，并通过单位用能状况提供节能减排技术建议。通过对年度、季度的整体综合能源数据统计与分析，掌握同行业企业先进水平的差距，及时将进行工艺优化及设备改造的能耗对标有效地进行展示。

(7)节能监察

园区用能单位能耗数据库全面掌握各建筑能源利用状况，实现对园区建筑生产过程中产品能耗指标、耗能设备、生产工艺、能源消费结构等的监察，并对节能法律、法规和相关标准的执行情况进行监督检查，督促和帮助园区加强节能减排管理，提高能源利用效率，对监察过程中出现问题的企业给出相应的监察意见和说明，以书面监察、现场监察等形式建立完善的节能减排监察查询系统。

(8)设备管理

建立能耗设备管理整体框架，实现能耗设备的综合管理（包括台账管理、检修管理、缺陷管理、变更管理等），在提高设备管理效率的同时保障能耗设备使用的安全性、可靠性。

(9)地理信息系统

系统通过集成的在线电子地图，可对园区各监测点进行标注，实时显示在地图上，使用者可根据需要随意缩放选择相应区域，并可根据需求，对各项目进行管理，标记相关负责人及联系方式。

(10)视频监控系统

在重要监控区域可部署视频监控设备，对系统当前环境进行监控。视频监控系统可与管理平台无缝集成。在管理平台中随时对指定地点的视频进行浏览，也可在有异常情况发生时，随时切换到相关的视频监测点，查看画面情况。平台支持视频的录制与回放，对当前画面进行抓图，对画面进行暂停，播放等操作［4］。

5 结语

随着我国社会、经济的快速发展，资源、环境制约和气候变化等各种问题愈演愈烈，园区向低碳化，绿色化、智慧化的改革势在必行。本文以现代园区低碳理念的信息化实现为切入点，提出了一种低碳目标实现的智慧园区综合管理平台的需求功能方案。在低碳园区标准和评估体系的指引下，通过合理有效的运用低碳设施与信息技术，通过数据监测设备和数据库对园区建筑实时能耗数据采集和分析处理，实现园区低碳综合管理，提升园区服务能力，满足园区低碳建设的新需求，为园区可持续发展奠定基础。