江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214400
【摘要】根據(jù)航站樓的特點,從航站樓能源消耗現(xiàn)狀、能源管理系統(tǒng)的功能、系統(tǒng)架構(gòu)、子系統(tǒng)以及能源的優(yōu)化調(diào)度方案五個方面介紹了航站樓能源管理系統(tǒng)的設(shè)計,并對節(jié)能效果進行了預(yù)測。
關(guān)鍵詞:航站樓 ;能源管理系統(tǒng) ;節(jié)能降耗 ;能源優(yōu)化
1、引言
隨著國內(nèi)機場數(shù)量的逐年遞增,機場能源消耗也在持續(xù)增長,尤其是大型航站樓,各種能源的消耗數(shù)量巨大。近年來,我國*出臺了一系列關(guān)于綠色機場的發(fā)展意見和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,能源的合理應(yīng)用作為綠色機場發(fā)展中的重要內(nèi)容,如何對機場能源進行合理化利用,以達到節(jié)能降耗的效果值得深入研究。
機場的能源消耗主要來自航站樓, 目前,要想了解航站樓的能源消耗情況, 只能通過能源管理科室的工作人員進行人工統(tǒng)計,其時效性和準(zhǔn)確率有一定的局限,對能源的使用管理和分析存在一定的困難。國內(nèi)鋼鐵和化工等生產(chǎn)企業(yè)已將能源管理系統(tǒng)納入生產(chǎn)過程自動化中,并融合 DCS 系統(tǒng),建立了生產(chǎn)過程和能源管理于一體的管理體系。論文針對航站樓的特點和能源管理要求,系統(tǒng)的介紹了能源管理系統(tǒng)的設(shè)計。
2、航站樓能源管理系統(tǒng)功能介紹
航站樓使用的能源種類有電力、水、暖氣和空調(diào)等內(nèi)容。能源管理系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)是實現(xiàn)對航站樓內(nèi)各種能源消耗的監(jiān)測、控制及優(yōu)化,對關(guān)鍵能耗設(shè)備的運行情況和能源管網(wǎng)的情況做到科學(xué)的分析及決策,主要工作內(nèi)容有:完善儀表測量系統(tǒng)、自控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及兼容其他系統(tǒng),實現(xiàn)能源系統(tǒng)的采集和監(jiān)控,系統(tǒng)軟件可以集成能源系統(tǒng)的各種信息,并具有計劃運行、統(tǒng)計分析、計量結(jié)算和考核績效等功能,通過一段時間的運行,可以建立能源優(yōu)化方案,使能源管理系統(tǒng)運行達到經(jīng)濟合理的目標(biāo)。航站樓能源管理系統(tǒng)的整體功能如圖 1 所示。
圖1航站樓能源管理系統(tǒng)整體功能
根據(jù)航站樓的規(guī)模和建筑特征,航站樓能源管理系統(tǒng)還應(yīng)具有以下特點:
1)安全可靠的要求
民用航空的安全一直是不可逾越的紅線,人流量巨大,因此,要保證照明、空調(diào)通風(fēng)以及安防等系統(tǒng)的安全可靠運行。系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有較高的可靠性,計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有足夠的帶寬,以保證各子系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)的實時傳輸和存儲,實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。
2)可擴展性和開放性的要求航站樓能源管理系統(tǒng)除了自身的系統(tǒng)外,還要具備與其他系統(tǒng)對接和數(shù)據(jù)共享的功能。
3、航站樓能源管理系統(tǒng)設(shè)計
3.1系統(tǒng)架構(gòu)
航站樓能源管理系統(tǒng)整體架構(gòu)采用分層分布式結(jié)構(gòu),由決策層、管理層和操作層三部分組成,系統(tǒng)架構(gòu)如圖 2 所示。在航站樓能源系統(tǒng)主控室設(shè)置主服務(wù)器和冗余服務(wù)器,防止數(shù)據(jù)丟失。配置一臺UPS電源,保證電網(wǎng)供電中斷情況下的持續(xù)供電,防止數(shù)據(jù)丟失。應(yīng)用軟件采用國內(nèi)外成熟的組態(tài)軟件,可以實現(xiàn)畫面的自行組態(tài)、數(shù)據(jù)監(jiān)測控制、事故記錄報警、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)報表以及OPC服務(wù)器接口等功能。
決策層是管理模式的級別,通過訪問能源管理系統(tǒng)對航站樓的能源消耗進行決策。管理層由工程師站、操作監(jiān)控站、能源管理系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器等組成,管理層可以通過能耗綜合查詢、能源預(yù)警和計劃以及分類分項對比等功能,使節(jié)能管理規(guī)范化和細化。操作層由現(xiàn)場終端儀表和相對單一的控制系統(tǒng)構(gòu)成,在需要計量和控制的區(qū)域設(shè)置電力儀表、溫度計和流量計等設(shè)備,將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)傳輸至主控室。照明系統(tǒng)和鍋爐系統(tǒng)可以獨立運行,為對能源進行調(diào)控,通過OPC服務(wù)器將其數(shù)據(jù)共享傳輸至服務(wù)器,通過計算編程實現(xiàn)能源系統(tǒng)的優(yōu)化。
圖2航站樓能源管理系統(tǒng)架構(gòu)
3.2子系統(tǒng)
由于能源管理涉及的范圍較廣,分區(qū)域操作可以使管理運行方便,因此,本系統(tǒng)設(shè)置了六個子系統(tǒng),分別為智能照明控制系統(tǒng)、*空調(diào)智能控制系統(tǒng)、智能配電監(jiān)測系統(tǒng)、鍋爐控制系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。各子系統(tǒng)應(yīng)管理好管轄區(qū)域內(nèi)的監(jiān)控數(shù)據(jù)和信息,并通過網(wǎng)絡(luò)與能源管理主控系統(tǒng)進行連接,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和管理。
3.2.1智能照明控制系統(tǒng)
航站樓的照明范圍廣,光源數(shù)量多,由于各區(qū)域?qū)φ彰鞯男枨蟾鞑幌嗤瑢φ彰鞯撵`活性提出了要求。采用智能照明控制系統(tǒng)不僅可以滿足照度的要求,還可以節(jié)約大量的能源。智能照明控制系統(tǒng)應(yīng)滿足控制的獨立性,并且可以在主控室同時監(jiān)測控制照明系統(tǒng)的狀態(tài),使其在特殊情況下實現(xiàn)相應(yīng)的控制。
3.2.2*空調(diào)智能控制系統(tǒng)
空調(diào)是航站樓里的耗能對象,空調(diào)的優(yōu)化應(yīng)用是節(jié)約能源的重中之重。目前,*空調(diào)智能控制系統(tǒng)主要通過繼電器控制和DDC控制這兩種方式實現(xiàn)。本設(shè)計中采用DDC控制方式,系統(tǒng)預(yù)留OPC接口,達到系統(tǒng)的單獨控制和主控樓集中控制的要求。該空調(diào)控制系統(tǒng)需具備供冷、供暖、除濕和加濕功能,回風(fēng)機、排風(fēng)口和電動風(fēng)門通過智能控制系統(tǒng),可實現(xiàn)自動混合、新風(fēng)和循環(huán)式運行。
3.2.3智能配電監(jiān)測系統(tǒng)
本設(shè)計采用的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)主要包括航站樓內(nèi)所有配電室、UPS、各種用電負荷以及應(yīng)急柴油發(fā)電機組等設(shè)備的監(jiān)控。系統(tǒng)可以對航站樓內(nèi)的各項電能消耗做出能耗管理和分析,通過歷史數(shù)據(jù)和預(yù)估數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的節(jié)能方案,達到節(jié)約能源的效果。同時,該系統(tǒng)具備與主控樓能源管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信功能,可以讓上級管理者做出合理的決策,實現(xiàn)節(jié)能降耗的細化管理。
3.2.4鍋爐控制系統(tǒng)
本設(shè)計中的鍋爐控制系統(tǒng)可以對鍋爐的進料、燃燒、煙風(fēng)、輔機及排煙凈化五個系統(tǒng)分別進行實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)分析主要是運行數(shù)據(jù)和經(jīng)濟數(shù)據(jù)分析,通過分析,可以實時顯示設(shè)備更換和維護保養(yǎng)信息,實現(xiàn)在線狀態(tài)檢修。同時,該系統(tǒng)具備安全隱患報警功能,可以降低安全事故的發(fā)生頻率。
3.2.5給排水系統(tǒng)
本設(shè)計采用PLC實時監(jiān)測航站樓內(nèi)的給水排水相應(yīng)的各種水位高低、水泵運行狀態(tài)和管網(wǎng)壓力,按照航站樓的使用要求,控制水泵的啟停、運行和相應(yīng)閥門的開關(guān),以達到供給平衡,實現(xiàn)機泵的運行控制,達到節(jié)能的目的,并集中管理給排水系統(tǒng)中的各種儀表設(shè)備,保證系統(tǒng)運行的可靠性。
3.2.6智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)
航站樓有較多監(jiān)控點位,跨度范圍較大,因此,采用智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)可以組織與管理分散的點和區(qū)域,該系統(tǒng)應(yīng)具備視屏顯示和控制功能、報警聯(lián)動功能、音頻視頻同步存儲功能、視頻圖像的智能分析報警功能以及shi機APP查看功能,智能網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)還留有相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口,在能源管理系統(tǒng)中可實時獲取網(wǎng)絡(luò)視頻資源。
此外,飛行區(qū)、航站區(qū)、機務(wù)維修區(qū)以及各駐場單位的能耗數(shù)據(jù)均可使用此系統(tǒng),實現(xiàn)整個機場和不同區(qū)域的能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、能耗基準(zhǔn)制定及排名公示等功能。
3.3能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化與調(diào)度
在本系統(tǒng)中,能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化建立在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)及分區(qū)管理的基礎(chǔ)上,結(jié)合航班信息和天氣預(yù)測,提出能源優(yōu)化調(diào)度的建議,如在客流高峰時對不同區(qū)域的能耗進行調(diào)節(jié),對用能大項設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)能耗值,以便實時發(fā)現(xiàn)無效能耗并采取相應(yīng)的措施。
4、預(yù)期效果
本系統(tǒng)可以對航站樓能源消耗進行監(jiān)控管理,通過實時的能耗數(shù)據(jù)采集建立能源預(yù)測和優(yōu)化調(diào)度模型,對能源進行在線動態(tài)分析模擬計算,提出各種能源優(yōu)化的調(diào)度建議和方案,提高能源的利用,實現(xiàn)節(jié)能減排增效目標(biāo)。
5、安科瑞能耗管理云平臺功能
5.1 平臺結(jié)構(gòu)
5.2 平臺功能
5.3 設(shè)備選型
序號 | 設(shè)備名稱 | 規(guī)格型號 |
1 | 智能儀表 | AEW100 |
2 | 智能儀表 | APM810 |
3 | 智能儀表 | AEM96 |
4 | 智能儀表 | ACR120EL |
5 | 智能儀表 | DTSD1352 |
6 | 工業(yè)通訊網(wǎng)關(guān) | ANet-1B2S1 -網(wǎng)兩串,1個8G存儲卡,導(dǎo)軌式,供電DC12V~36V電壓 |
7 | 工業(yè)通訊網(wǎng)關(guān) | ANet-2B4S1 4 路RS485光耦隔離,2路10M/100M以太網(wǎng)口,1個8G存儲卡,導(dǎo)軌式安裝, AC/DC220V |
8 | 工業(yè)通訊網(wǎng)關(guān) | ANet-2E8S1 8 路RS485光耦隔離,2路10M/100M以太網(wǎng)口,1個8G存儲卡,導(dǎo)軌式安裝, AC/DC220V |
9 | 工業(yè)開關(guān)電源 | KDYA-DG75-24KF |
10 | 4G路由器 | ZLAN8303-7 1串口, 1個網(wǎng)口,4G全網(wǎng)通. |
6、結(jié)語
能源管理系統(tǒng)的推廣使用可以提高企業(yè)自動化和信息化水平,同時促進企業(yè)能源管理的水平,從傳統(tǒng)的各種能源介質(zhì)的獨立粗放管理模式到現(xiàn)在的能源集中監(jiān)控、人員集中調(diào)度以及無人值守的管理模式,提高了勞動生產(chǎn)率,促進了企業(yè)能源管理水平的提升。
目前,能源管理系統(tǒng)正逐步向各個行業(yè)推廣應(yīng)用,盡管民航的運營管理與其他行業(yè)存在差異,但節(jié)能增效已成為各行業(yè)不可忽視的工作。本文在借鑒其他行業(yè)能源管理的基礎(chǔ)上,結(jié)合航站樓特點,按照系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)和功能要求,對航站樓能源管理系統(tǒng)功能架構(gòu)進行設(shè)計,希望對民航行業(yè)的建設(shè)起到推動作用。