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可視化節(jié)能管理系統(tǒng)總體構(gòu)架
構(gòu)建地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)的總體目標是:從地鐵運營管理和節(jié)能管理兩個角度出發(fā),一方面要努力提高地鐵運營安全管理水平與服務(wù)質(zhì)量,另一方面要盡可能降低地鐵運營的綜合成本,以實現(xiàn)地鐵建設(shè)與運營的可持續(xù)發(fā)展。在地鐵運營中,設(shè)備運行安全和乘客安全始終是地鐵管理中的頭等大事,為乘客提供便捷、舒適的乘車環(huán)境是地鐵服務(wù)的質(zhì)量保證;同時,就目前的地鐵運營現(xiàn)狀來看,國內(nèi)很多地鐵運營公司都處于虧損狀態(tài),地鐵運營成本主要由工資及相關(guān)費用、運營能耗、生產(chǎn)維修成本、營運費、管理費用、主營業(yè)務(wù)稅金及附加、[1]設(shè)備折舊、貸款利息等費用組成,其中地鐵能源消耗占運營成本比重比較大。因此,如何持續(xù)性地降低地鐵運營的綜合能耗成為地鐵管理者所面臨的重要課題,國內(nèi)地鐵運營公司紛紛立項進行能耗科研課題的攻關(guān),地鐵設(shè)備節(jié)能研究已成為設(shè)備廠家以及地鐵業(yè)主共同關(guān)心的主旋律。右圖為地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)總體構(gòu)架。
地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)分析
1地鐵設(shè)備系統(tǒng)能耗分析
隨著城鎮(zhèn)化進程的不斷推進,必然產(chǎn)生城市人口數(shù)量劇增,從而造成城市人們出行越來越困難,如何解決人們的出行問題,已經(jīng)成為擺在城市管理者面前無法逃避的問題。發(fā)展城市公交或者私家車在一定層面上確實能夠解決人們出行問題,但是由于私家車數(shù)量的不斷增加,也會造成城市交通的擁堵以及城市的污染,發(fā)展何種交通工具能夠合理解決上述問題。當(dāng)今世界最好的解決辦法就是大力發(fā)展城市軌道交通,一方面可以最大限度解決城市交通擁擠,同時也不會給城市新增污染問題。但是城市軌道交通除了建設(shè)成本高,地鐵運營過程所消耗的電能也相對較大。根據(jù)北京、上海、廣州、深圳、南京等已開通地鐵運營公司對地鐵用電負荷的統(tǒng)計分析,地鐵運營過程中主要能源消耗集中在列車牽引系統(tǒng)用電,通風(fēng)空調(diào)及給排水用,車站、場段及區(qū)間照明,電扶梯用電,通信設(shè)備、綜合監(jiān)控設(shè)備等弱電設(shè)備系統(tǒng)用電等方面。[2]地鐵列車牽引用電量比例約占45%(B型車),通風(fēng)空調(diào)、電扶梯合計耗電比例約占50%(南方地區(qū))。牽引供電、通風(fēng)空調(diào)、電扶梯、車站照明等電能消耗和約占地鐵運營系統(tǒng)總電耗的90%左右,牽引供電、通風(fēng)空調(diào)、電扶梯等設(shè)備是節(jié)能必須首先考慮的對象。因此,在設(shè)計及設(shè)備選型過程中,應(yīng)該對地鐵主要用電設(shè)備以及持續(xù)性運轉(zhuǎn)的大負荷容量設(shè)備加強能源管理和監(jiān)控,并對采用變頻等節(jié)能技術(shù)措施的設(shè)備做好經(jīng)濟技術(shù)考核和對比分析工作,為不斷改善運營管理和節(jié)能管理提供決策依據(jù)。
2地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)可行性分析
一般來說,地鐵主要節(jié)能降耗措施包括控制節(jié)能、設(shè)備節(jié)能、管理節(jié)能等,根據(jù)地鐵設(shè)計的具體情況,采取相應(yīng)的節(jié)能措施,按照地鐵系統(tǒng)的特點可分為:(1)線路設(shè)計與運營組織節(jié)能(2)車輛空調(diào)、照明等節(jié)能(3)牽引供電系統(tǒng)節(jié)能(4)通風(fēng)空調(diào)及給排水系統(tǒng)節(jié)能(5)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)能(6)電扶梯節(jié)能(7)車站、全殲照明系統(tǒng)節(jié)能以上所列節(jié)能設(shè)備系統(tǒng),一般在設(shè)計階段,設(shè)計單位均會根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗對運營設(shè)備系統(tǒng)提出節(jié)能措施,理論上確實能夠起到一定的節(jié)能作用,但是此時設(shè)計并未確定具體設(shè)備供應(yīng)商,設(shè)計方案無法完全確定,節(jié)能目標還不能完全確定。因此要真正實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計目標,甚至優(yōu)于設(shè)計目標,大量的實施工作還得靠招標后續(xù)設(shè)計設(shè)計聯(lián)絡(luò)、設(shè)備深化設(shè)計、實驗驗證來實現(xiàn)。而在地鐵運營階段,由于設(shè)備系統(tǒng)能耗費用占據(jù)運營成本比例非常大,如何進一步降低電能消耗是擺在運營公司面前的最大壓力。因此,為了達到可持續(xù)節(jié)能的目標,在設(shè)備充分考慮節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上,考慮實施節(jié)能管理,通過構(gòu)建地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng),實現(xiàn)精細化與系統(tǒng)化的能源監(jiān)控、明確節(jié)能目標管理,有助于地鐵系統(tǒng)的總體能源調(diào)度,并為未來的發(fā)展決策提供科學(xué)依據(jù)。目前,綜合監(jiān)控系統(tǒng)已在世界范圍內(nèi)的城市軌道交通工程中成功應(yīng)用。綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用通用性好、符合國際標準或行業(yè)標準的、高可靠性的網(wǎng)絡(luò)交換機、服務(wù)器和工控機等網(wǎng)絡(luò)和計算機產(chǎn)品來構(gòu)建統(tǒng)一硬件集成平臺,采用模塊式、類似積木結(jié)構(gòu)的多層軟件開發(fā)平臺定制應(yīng)用軟件,采用通用開放的硬件接口及軟件通信協(xié)議,以集成和互聯(lián)的方式與各接入系統(tǒng)實現(xiàn)信息交換,最終實現(xiàn)對地鐵各相關(guān)機電設(shè)備的集中監(jiān)控功能和各系統(tǒng)之間的信息互通、信息共享和協(xié)調(diào)互動功能。低壓配電柜、環(huán)控電控柜內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成是柜內(nèi)智能儀表通過冗余的現(xiàn)場總線,將數(shù)據(jù)信息上傳至綜合監(jiān)控系統(tǒng)。采用這種方式不僅能確保采集的設(shè)備電能數(shù)據(jù)能夠及時發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng),而且可靠性高、系統(tǒng)構(gòu)成簡單、經(jīng)濟,也便于集中管理。可見,地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)等硬件和底層現(xiàn)場總線等基礎(chǔ)構(gòu)架,為地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)的實施創(chuàng)造了非常有利的條件。在此基礎(chǔ)上,采用先進可靠的能源管理分析軟件、硬件,完全可以建立一套完整的、具有先進水平的地鐵能源管理系統(tǒng)。[3]
3環(huán)境、安全因素及視頻檢測系統(tǒng)
3.1環(huán)境與安全因素在地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)中,由于能源管理不是一個獨立的系統(tǒng),除了構(gòu)建能耗指標外,還需將地鐵環(huán)境的溫度、濕度指標作為一個重要的管控因素。對地鐵內(nèi)的溫度、濕度和空氣流速等進行有效監(jiān)控,控制通風(fēng)風(fēng)量和溫升,為乘客提供適宜的乘車環(huán)境,并在緊急情況下保證乘客的安全;同時對車站建筑內(nèi)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要包括區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)(俗稱大系統(tǒng))、設(shè)備用房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)(俗稱小系統(tǒng))、車站的水系統(tǒng)的設(shè)備加以監(jiān)控,以保證地鐵正常運營。對于安全裝備要求,在運營管理、系統(tǒng)指揮、設(shè)備及外部環(huán)境因素等四個方面,存在常規(guī)和應(yīng)急的一系列安全性指令要求,因此在該系統(tǒng)構(gòu)建中,必須把這些安全因素作為約束性指標,以保障整體地鐵系統(tǒng)的安全。
3.2視頻檢測系統(tǒng)地鐵可視化系統(tǒng)分為系統(tǒng)指標和對象指標兩大類,對象指標的功能實現(xiàn)則是通過智能視頻檢測軟件來實現(xiàn),可以進行客流的統(tǒng)計,人臉識別、行為識別等多種功能,對乘客的狀態(tài)、特征、行動軌跡、乘車習(xí)慣等進行有效檢測,實現(xiàn)對車站各區(qū)域環(huán)境參數(shù)的合理控制,以降低能源消耗。
結(jié)語
IBMS以建筑物和智能化設(shè)備為基礎(chǔ),采用“一體化”思路和開放性技術(shù),提供“用戶化”的軟件應(yīng)用服務(wù),致力打造智能建筑的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和中樞,統(tǒng)一監(jiān)控管理建筑物內(nèi)的各種軟硬件系統(tǒng)和設(shè)備,為用戶創(chuàng)造高效、舒適、節(jié)能的工作環(huán)境。
一、IBMS 的價值和必要性主要體現(xiàn)在如下幾個方面:
在統(tǒng)一界面上操作和管理各個智能化子系統(tǒng),簡化了日常管理的復(fù)雜性
通過IBMS可實時地監(jiān)視所關(guān)心的任何一個子系統(tǒng)的任一個設(shè)備或關(guān)鍵點的狀態(tài),這些信息在頁面上以圖形、文字、動畫的方式顯示出來。與子系統(tǒng)獨立的監(jiān)視畫面不同的是, IBMS將各個獨立分散的子系統(tǒng)集成起來,提供一個統(tǒng)一風(fēng)格、統(tǒng)一界面、統(tǒng)一操作模式的集中監(jiān)視的方式,簡化了管理人員的培訓(xùn)工作。
圖:IBMS統(tǒng)一管理
圖:統(tǒng)一界面
多種形式的實時報警管理
IBMS實時采集各個子系統(tǒng)故障、報警等事件和信息,可通過多種形式提醒用戶,如語音朗讀、文字、燈光、短信、email、電話等。
圖:多種形式報警機房
滿足在建筑物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部任何地方監(jiān)視管理各個子系統(tǒng)的需求
授權(quán)用戶可以通過C/S或者B/S模式訪問IBMS系統(tǒng),監(jiān)控IBMS系統(tǒng)的人機界面,使管理人員擺脫了消控機房的限制,在辦公室也能完成日常的管理工作。
圖:網(wǎng)絡(luò)授權(quán)訪問
多級權(quán)限管理避免了多部門管理之間的權(quán)責(zé)不明和沖突
智能化系統(tǒng)的日常運維和管理通常需要多個部門之間的協(xié)調(diào)工作,例如安保部、工程部等,對于大的建筑群常常包含多個物業(yè)公司或者管理部門,這些部門之間的工作如何分配等問題常常困擾管理者,使用IBMS多級權(quán)限管理可以有效避免部門之間的管理沖突,簡化了管理。
實現(xiàn)分層管理,高層管理人員和日常值班人員可以按照管理層面的不同,從宏觀把握(整個建筑物內(nèi)設(shè)備的維修率、能耗等)和微觀操作(具體設(shè)備運行)兩個層面對日常運作加以管理。
圖:多級權(quán)限管理
提供靈活的“軟聯(lián)動”服務(wù),節(jié)約了投資,增加了信息量和系統(tǒng)功能
系統(tǒng)聯(lián)動是系統(tǒng)智能控制的重要部分,通過IBMS平臺預(yù)先設(shè)置的系統(tǒng)聯(lián)動控制方案,當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的聯(lián)動觸發(fā)條件滿足時,系統(tǒng)自動將控制信號按照聯(lián)動方案發(fā)送出去,控制相關(guān)的設(shè)備。
聯(lián)動分為硬聯(lián)動和軟聯(lián)動, IBMS主要實現(xiàn)軟聯(lián)動。比起硬聯(lián)動來,軟聯(lián)動具有節(jié)省成本、改動方便的優(yōu)點。在關(guān)鍵的地方可以軟硬聯(lián)動同時用,以實現(xiàn)雙保險。
軟聯(lián)動的設(shè)計完全按照項目需求,如消防報警和電視監(jiān)控的聯(lián)動、消防報警和門禁的聯(lián)動、消防報警和新風(fēng)機的聯(lián)動、安防報警和電視監(jiān)控的聯(lián)動、安防報警和照明系統(tǒng)的聯(lián)動等等。
圖:系統(tǒng)聯(lián)動
圖:時間策略
圖:靈活的軟聯(lián)動
結(jié)合物業(yè)管理流程全面對建筑物內(nèi)的設(shè)備進行維修和保養(yǎng)
設(shè)備的管理幫助用戶更好管理設(shè)備,延長設(shè)備使用壽命,節(jié)約成本。設(shè)備管理分為設(shè)備運行報警、設(shè)備報修與維修、設(shè)備保養(yǎng)三大塊業(yè)務(wù)。
設(shè)備運行報警:主要是對智能設(shè)備的報警信息進行處理。
設(shè)備報修與維修:主要是對故障中的設(shè)備維修,生成報修單,處理報修以及維修完畢的結(jié)果信息反饋和處理。
設(shè)備保養(yǎng):主要是對運行中的設(shè)備進行保養(yǎng)工作,降低運行成本、延長智能設(shè)備的使用壽命。
根據(jù)業(yè)務(wù)需要,添加審批模塊:報修單審批、保養(yǎng)計劃審批。
圖:設(shè)備管理
強大的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計分析功能,為建筑節(jié)能提供數(shù)據(jù)依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)
IBMS通過對各個子系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集和存儲,建立完整的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)庫,為設(shè)備運行管理分析和能源管理分析收集第一手資料,完成設(shè)備查詢分析(設(shè)備屬性信息、運行、報警信息、報修、維修單、統(tǒng)計設(shè)備故障、設(shè)備完好率的計算等),能源診斷(根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果,分析能源消耗數(shù)據(jù)與用能結(jié)構(gòu),分析能耗原因,通過對日常能量消耗狀況的掌握,能準確找到建筑物中能量浪費點,通過對比全國的同類建筑運行,找出癥結(jié)所在。例如,分析水泵使用是否恰當(dāng),溫度控制功能是否到位等等,來改善管理措施和挖掘節(jié)能潛力,提供能源診斷報告,最終能提示相關(guān)人員對用能進行確認、反饋、改進),節(jié)能方案(根據(jù)能源診斷結(jié)果和行業(yè)規(guī)定標準,給出科學(xué)的、合理的、可行的一套基本的優(yōu)化節(jié)能管理方案,達到節(jié)能的效果)等功能。
圖:能耗分析
IBMS提升了整個建筑物的智能化水平和商業(yè)價值
IBMS的應(yīng)用提升了整個建筑物的管理水平,彰顯了智能建筑的商業(yè)價值,另外建筑物等級、綠色建筑、智能建筑等的評定離不開IBMS的有力支持。
提供開發(fā)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),共享信息資源
IBMS不但實現(xiàn)了對各個子系統(tǒng)的集成和信息匯集,而且可以把這些數(shù)據(jù)傳送給其它類型系統(tǒng),如物業(yè)管理系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、3D地圖系統(tǒng)等,打通了系統(tǒng)間的通訊障礙,實現(xiàn)了信息共享。
二、賽迪監(jiān)理對IBMS建設(shè)的分析
作為中樞的弱電系統(tǒng)應(yīng)是一個智能化綜合管理系統(tǒng),不僅要為整個區(qū)域提供高品質(zhì)的弱電系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施,還應(yīng)該能夠利用弱電設(shè)備收集到區(qū)域內(nèi)各系統(tǒng)的相關(guān)資料,并經(jīng)過分析整理成高附加值的信息。運用先進的集成技術(shù)和方法,使得管理更有效、運行成本更低。該區(qū)域是一個集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、音視頻技術(shù)、多媒體技術(shù)、環(huán)境控制技術(shù)、智能控制技術(shù)等為一體的高科技智能建筑區(qū)域。集成系統(tǒng)它不是將一些設(shè)備或系統(tǒng)簡單的疊加,而是將現(xiàn)有的、成熟的先進集成技術(shù)以最優(yōu)化地應(yīng)用到設(shè)備管理中。設(shè)計應(yīng)從工程的實際功能需求出發(fā),兼顧各子系統(tǒng)功能的完善性與盡量節(jié)省工程投資的實際情況,提出弱電管理系統(tǒng)的整體解決集成方案,通過區(qū)域集成系統(tǒng)的運行實現(xiàn)管理的最優(yōu)化、節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的目標。區(qū)域集成系統(tǒng)由集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、被集成的應(yīng)用系統(tǒng)(包括各種子系統(tǒng))和集成管理系統(tǒng)三大部分組成,系統(tǒng)的管理網(wǎng)是基于以太網(wǎng),遵循標準的TCP/IP協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)通訊。集成系統(tǒng)軟件平臺安裝在集成服務(wù)器上,實現(xiàn)把各單體建筑物智能化子系統(tǒng)集成在統(tǒng)一的用戶界面下,對子系統(tǒng)進行統(tǒng)一監(jiān)視、控制和協(xié)調(diào),從而構(gòu)成一個統(tǒng)一的協(xié)同工作的整體。包括實現(xiàn)對子系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的存儲和加工,對系統(tǒng)用戶的綜合監(jiān)控和顯示以及智能分析等其他功能。系統(tǒng)采用分布式服務(wù)器結(jié)構(gòu),提供分布式處理的能力,使系統(tǒng)中所有服務(wù)器均能分享數(shù)據(jù)和報警信息等資源,實現(xiàn)異地操作。可充分利用信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來進行高速、可靠的數(shù)據(jù)交互和通訊。
智能樓宇的核心是對數(shù)據(jù)的采集和綜合管理。集成管理系統(tǒng)通過網(wǎng)上的數(shù)據(jù)通訊對各弱電子系統(tǒng)進行訪問,并實現(xiàn)整個局域網(wǎng)內(nèi)信息的合理分配和資源共享,在這個基本要求上謀求提高辦公樓管理者的工作效率,降低設(shè)備運行費用,實現(xiàn)最佳的物業(yè)管理流程。
根據(jù)辦公樓的具體特點,通常規(guī)劃如下:
所有弱電子系統(tǒng)的管理和控制都可以集成在本系統(tǒng)中,具有統(tǒng)一的控制操作平臺;
計算機綜合服務(wù)系統(tǒng)
有統(tǒng)一的指揮中心,能夠隨時為有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)提供準確、實時的資料
可以共享統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫,并具有開放、靈活的數(shù)據(jù)接口;
各系統(tǒng)相對獨立,可以獨立工作;
基于WINDOWS平臺,具有完全漢化的圖形用戶界面,具備采集、記錄、統(tǒng)計、分析、報表及打印等基本功能;
多機協(xié)調(diào),良好的聯(lián)動功能,使各子系統(tǒng)能夠協(xié)同工作,對異常情況能夠及時有效的處理;
實現(xiàn)通過局域網(wǎng)進行訪問、控制和報警功能;
具備可擴充性。集成管理系統(tǒng)的硬件及軟件的總體結(jié)構(gòu)都應(yīng)貫徹結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計理念,以保障系統(tǒng)的兼容性和可擴充性。
一般IBMS系統(tǒng)建設(shè)監(jiān)理的重點是:
構(gòu)造統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通訊平臺
該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺采用工業(yè)開放標準,以建立一個開放、完善、具有高度智能化和統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)化的管理中心,支持樓宇自動化、業(yè)務(wù)通信自動化、安防智能化、配電管理自動化和辦公自動化系統(tǒng)。
建立辦公樓的集成管理系統(tǒng)
建立開放性的網(wǎng)絡(luò)一體化管理中心,以實現(xiàn)樓宇自動化系統(tǒng),安全管理系統(tǒng),消防報警系統(tǒng),車庫管理系統(tǒng)等的集成管理,并實現(xiàn)與辦公自動化等系統(tǒng)的連接。
建立一套完善的樓宇自動化應(yīng)用系統(tǒng)
樓宇自動化系統(tǒng)在此系統(tǒng)中起著主導(dǎo)作用,是其它子系統(tǒng)實施的基礎(chǔ)。為充分發(fā)揮樓宇內(nèi)各主要機電設(shè)備的使用效能,將樓內(nèi)動力供給、空調(diào)系統(tǒng)、區(qū)域照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)及電梯等整合成綜合單一的樓宇自動化運行監(jiān)視控制系統(tǒng),優(yōu)化所有設(shè)備的運作,為用戶創(chuàng)造一個舒適,幽雅的工作環(huán)境,同時降低設(shè)備的運行成本,節(jié)省能源消耗,提高設(shè)備的平均使用壽命。
建立辦公樓的安全應(yīng)用系統(tǒng)
為辦公樓構(gòu)建一個綜合性的智能安全管理系統(tǒng),對辦公樓內(nèi)各主要走廊通道,設(shè)備機房,辦公場所,大廳等實施有效的監(jiān)視與控制,保證樓內(nèi)人員和財產(chǎn)安全。并結(jié)合樓宇自動化系統(tǒng),一方面實現(xiàn)樓內(nèi)設(shè)備的優(yōu)化控制,建立以安全技防為中心的過程自動化,另一方面還要通過管理系統(tǒng)實現(xiàn)物業(yè)管理,安全防范的自動化。
此外,以如上兩個子系統(tǒng)為基礎(chǔ),通過中央控制系統(tǒng)為管理核心,聯(lián)合其它子系統(tǒng)建立一個功能完善的智能化集成系統(tǒng)。
建立統(tǒng)一的指揮中心
為辦公樓建立統(tǒng)一指揮中心,與各子系統(tǒng)保持實時聯(lián)系,同時為領(lǐng)導(dǎo)提供必要、及時的各部門信息及通訊方式。