关于某医学高等院校节能信息化工作推进及研究

宋欣瑶 杨 勇

上海交通大学医学院

前言

近年来，作为上海市一家医学专科院校，随着办学规模的不断扩张，承接的科研实验项目逐年上升，能耗支出已成为一项重要的财务支出。面对“节能减排设施年久失修、信息化管理体系落后”的现状，如何维护现有的资源、更新老化设备，保障安全运行；如何以科技为先导，用科技促节能,构建能源监控平台，实现医学院“能源发展方式的转变、发展模式的转型、发展质量的提高”是该医学院面临的重大课题。

1 上海市某医学高等院校节能信息化推进情况

近年来，学院积极响应上海市科委倡导的“节能降耗、科学管理、效率优先”节能理念，不断完善能源管理体系，完成水、电、蒸汽计量体系和部分节能技术改造，进行了诸如空调集中控制、红外感应探测、科教楼中央空调冷却水系统改造、浴室热水系统节能改造、太阳能+空气能热水系统、锅炉烟道节能改造等节能项目的改造工作，初步构建水、电、蒸汽系统，通过分系统信息化建设，对部分节能设备实现遥控、遥测、遥视。这些节能项目的实施取得了一定的成绩。

然而，通过该学院近三年的能耗数据分析，在建筑面积不变的情况下，综合能源消费量、能源消费成本逐年上升。学院的综合能源消费量以平均每年6%的比例提升，如图1所示。

图1 近三年综合能源消费量、能源消费成本趋势图

2 节能信息化工作的瓶颈问题

根据图1数据所示，究其原因，客观上由于近年来医学院承接的科研项目不断增多;学生的招生人数不断增多，且研究生、博士生比例也不断增大（研究生和博士生所消耗的能源远远高于本科生）。同时长期以来粗放式的管理、陈旧老化的基础设备、信息化管理手段落后等，也使学校的节能工作“尾大不掉”。目前，学院节能减排的工作主要存在以下两个瓶颈问题。

2.1 节能减排技术落后，设备性能差、能耗高

学校对节能减排的基础设施的投入少、技术更新落后，“资金、技术”两方面都无法保障。医学院建校历史悠久，供水、供电、供暖等基础设施陈旧落后，年久失修，线路老化，供水管道和设施锈蚀，“跑、冒、漏、滴”现象非常严重。学院的节能减排工作，在许多方面，还停留在制度建设的层面；对节能趋势、技术的研究缺乏有效的技术支撑；节能减排工作较被动，收效不明显。此外，节能减排工作执行前期，从宣传到落实的过程中需要大量的经费支持，但由于缺少经费，医学院很难以完成粗放式能源消费向节能减排设备转换的过程。现阶段，医学院节能减排信息化项目资金有限，无法引入先进节能设备及系统，以致无法根治高能耗、高排放的现象。

2.2 信息化管理系统覆盖不全，不能实现联动

目前，学院正在运行的“水、电、蒸汽”能源系统各自并行运行，交互性不理想。同时，由于年久失修，“水、电、蒸汽”系统涉及的表具存在以下问题：（1）表具损坏，无法采集数据，无法确保数据的完整性、整体性；（2）处于运行的表具维护不及时，采集数据的可靠性无法保障。

各个能源分系统未全部实现IP地址覆盖。水网监控只覆盖部分楼宇；电力只针对部分区域实现了四级监控。水、电、蒸汽监控系统覆盖不全，数据不完整，以致无法进行数据挖掘，不能为单体建筑、部门、实验室提供节能减排的判断依据。

3 节能信息化工作推进与研究

医学院作为全国的重点院校，应在低碳经济发展方面走在全国的前列。为响应教委建设“节约型”校园的号召，学院制定了“节能减排”信息化工作短期措施、长期工作策略。能源信息化管理工作推进需依托于实实在在的诸如表具更新、扩大监控范围的基础性工作，且需要以分布式计算机系统为助力，构建节能监控平台，形成各能源分系统与监控平台的信息流双向互动。推进计划如下：

3.1 短期措施——维修更新老化设备、保障安全运行

3.1.1 维修更新老化设备、保障安全运行

结合目前能源监控信息化系统的建设，学校应逐步完善现有”水、电、蒸汽“能源监测系统中涉及的计量器具的配备及智能化改造，做好能源计量器具和数据采集、传输设备的日常维护、升级改造等工作。在对原有的水、电、蒸汽系统中各类表具进行保养、维护基础上，对软件数据存储模式进行升级，确保数据完整性、实时性，为下一步进行数据整合打好基础，最终实现各分系统在能源监控平台上的联动。

3.1.2 扩大各分系统监控覆盖面，保证数据完整性

目前，在“水、电、蒸汽”分系统中表具安装没有覆盖所有楼宇，未全部实现IP地址覆盖。因此，在近期，需扩大监控系统覆盖的深度和广度，实现校区各楼宇用电、用水、用气总计量、分类、分项计量全覆盖等一级监测；部分楼宇监测到每层用电总量、各分项电量等二级监测和部分房间用电量等三级监测。同时，与各个分系统软件公司协商后续接口开发，克服各分系统的软件接口壁垒，为后续“节能监控平台”的建设，完善、扩大数据的采集面，提升“数据整合”的可行性。

3.2 长期策略——整合现有资源，稳步推进节能监控平台建设

针对目前监控覆盖不全、多系统并行的现状，学院于2017年推进节能监控平台建设，进一步拓展节能工作理念，对学院的节能信息化工作提出了长期的愿景目标。在克服“硬件置换、软件重构”的基础上，整合目前各能源分系统，建立一体化节能监控平台，逐步实现监测范围全覆盖。

该节能平台采用先进的分布式高速实时控制网络技术，拟对全院电、水、气等能源以及锅炉系统进行分类分项和用户计量，打造集“能源在线、能源管理、设备管理、系统功能”一体化数字信息平台，如图2（a）和图2（b）所示。

3.2.1 节能平台的功能

3.2.1.1 能源计量：在“分类、分项、分户”计量原则下，进一步完善校区内各建筑内能耗计量表具的安装及配备，在硬件条件配备齐全的基础上，建立实时、在线“节能安全监控平台”，监测“水电气”各分系统，利用通讯网络与现场表具进行远程传输，将计量表具的计量数据进行实时采集，设置固定的时间节点将计量数据自动反映到计算机系统，以达到远程监控和自动抄表目的，实现多级能源计量，并自动实现“上级机关各类报表”的自动统计工作。

3.2.1.2 能源质量检测与改善：通过选择分时、分段、分块统计方式，随时进行能源安全参数的测试，分析用能情况和规律。通过监测“电压、功率因素、谐波、频率、温度、压力”等检测各分系统能源质量，为能源统计、管理部门提供决策依据，从而为能源调节（“水力平衡指数”、“供热调节时间段”等）提供可靠参数，实现早勘、早发现、早处理，依靠设备、技术改造，改善传统粗放管理带来的能耗浪费和损失，实现节能降耗目标最大化。

3.2.1.3 能源安全监控与安全管理

1）监控平台系统“安全管理”模块中，设置电器的“黑白名单”，凡是“白名单”的即可正常使用;“黑名单”的就即刻断电，以有效杜绝部分违章电器的使用，解除安全隐患和加强日常管理。

图2 （a）节能监控平台及三级菜单

图2 （b）节能监控平台及三级菜单

2）系统自动跟踪采集的状态数据和测量数据，其自身也实时进行自检，能提供异常用能报警、设备故障、通讯故障、网络故障、系统自动诊断、电源故障等方面报警，并在窗口中以闪光显示提醒操作人员。同时，将学校内重点监控的建筑物和用能单位的相关设置参数提前输入系统，一旦被监控对象上述标准值达到或超过极限值，系统将通过相关方式及时提示用户。能源监控平台功能，如图3所示。

图3 能源监控平台功能

3.2.2 节能平台建设系统结构

3.2.2.1 系统组成

整个监控平台由上级能耗数据监测中心、能源监管中心、主干通信网络、现场控制网络、现场监控设备（如：多功能电力监控终端、远传智能水表、电表采集器、水表采集器等）组成，在监控系统网络结构（如图4所示）中，均采用电、水、蒸汽的分类、分项、分户计量。

3.2.2.2 主干通信网络

节能监控平台的主干通信网络利用校园已有的校园网，构建独立的节能监控平台通信网络。

图4 节能监控平台网络结构

3.2.2.3 现场网络

系统现场网络指由电力监控终端、远传水表等现场智能表具、现场控制器等与网络控制器组成，子网通过网络控制器接入到主干通信网，实现对现场各种设备的状态采集和控制。系统现场控制网络特性如下：1）采用国家和国际标准的通信协议；2）兼容双绞线通信和无线通信；3）支持总线型、星型和自由拓扑结构，通信线无极性连接；4）能与以太网无缝链接；5）传输速率：双绞线传输速率不低于56kbps；6）传输距离：双绞线连接一定数额的终端时，总线距离不低于1 500m。水网、电力现场监控图如图5、6所示。

3.2.2.4 能源监控中心配置硬件要求

1）监管工作站：四核3.0GHz/内存8G/硬盘1T/DVD-RW/。2）监管平台软件配置：基于C/S的建筑能源实施监控软件；基于B/S的能源管理软件；Windows 2012server中文版服务器操作软件；MSSQL server 2012数据库管理软件。

图6 电力现场监控图

图5 水网现场监控图

综上所述，医学院节能信息化工作需要“短期措施”和“长期策略”两条腿走路，“短期措施”——维修更新老化设备，扩大各分系统监控覆盖面，为“长期策略——构建节能监控平台”提供了基础性的工作；“长期策略”——节能监控平台的稳步实施，整合能源分系统现有资源，提升学校节能工作的智能化、网络化、集成化。目前，上海市某医学院节能监控平台（一期）正在试运行阶段，运行效果良好。

4 结束语

作为上海市重点医学高等院校，学院长期来以节约型校园建设为抓手，不断深化绿色校园发展内涵，狠抓管理节能、技改节能工作主线。通过实施节能信息化工作的短期措施及长期策略，扎实工作，最终实现医学院能源节能信息化工作的精细化、精准化、数字化。