基于Lonworks 技术的西南交通大学能源监管系统

金元

（江苏联宏智慧能源股份有限公司，江苏 南京210046）

在西南交通大学建立校园能源监管系统可实现校园用能的实时在线分项、分类、分户监测以及自动化监控和节能控制、能耗数据采集以及存贮、数据统计以及分析、数据远程传输以及数据显示、打印、发布等，使学校能源管理部门对各类能源系统进行确实有效的监控与管理。

1 建设目标

西南交通大学校园能源监管系统建设采用国内先进的分布能源监管系统技术，总体目标为：

1.1 校内能耗分项、分类、分户实时监测，精准计量，数据远程传输，数据采集以及存贮，数据统计以及分析，数据发布以及远传；为学校提供参考或者决策依据；为校内能源管理部门提供有力的决策依据。

1.2 以实时监测的校内能源数据为依据，为学校的能源账单核对、能源质量监测、节能潜力分析、节能控制、节能验证、提高全校师生节能意识等提供高效手段，实现有效节能提供强力工具，并增强校园建筑能耗的自动化管理水平。

2 表计配置原则

2.1 电表的配置

2.1.1 变电所

在校内每个变电所和低压配电室内，在低压总进线柜的总进线回路以及各低压出线回路上安装多功能电力监控终端或者数据采集器，采集回路各项电能数据。对原来没有安装电表的出线回路配置多功能电力监控终端，对已安装电表的回路配置数据采集器，采集的数据通过后台软件计算，并实现与原有的施耐德计量表计PM500 或PM800 模块对接。得到学校的实时总用电量、大型建筑的分项用电以及各单体建筑用电数据等。

2.1.2 重点建筑

对九里校区：0 号教学楼，对犀浦校区：1 号教学楼、7 号教学楼、图书馆等重点建筑进行电能耗数据详细监测，以实现楼层或分户的照明电、动力电分项计量监管。对教室照明、电开水器等电能消耗进行智能远程控制，实现节能等；可通过远程操作管理，定量、定时控制用电，改变因为非正常用电而照成的浪费现象，达到节约电能的目的。

2.2 水表的配置

学校犀浦校区有2 路市政总进水，九里校区有4 路市政总进水，在总进水的后端进行改造，加装智能水表实现校园用水总计量。另外，把校园现有的机械水表改造为带远传接口的智能水表以获得整个校园总的用水数据和各不同建筑单独的用水数据。在一二级水量监测中，运用水平衡监测技术对水网用水数据进行平衡计算以及定期增量分析，当某个表计出现异常时，系统立即报警。传感器选用山东潍坊市潍微科技有限公司的WZDS 系列产品，每块水表需在表体上安装1 个传感器并配置1 台水表数据采集器，通过水表的智能接口模块读取数据，并通过网络控制器将智能水表接入到现场子网。

考虑到水表若采用GPRS无线传输数据时需要付流量费，同时仍然需要敷设电源线，故本系统水表数据采集采用有线传输数据。采用水表数据采集器的通讯接口采用双绞线连接，就近连到已建成的子网网络控制器，如果距离较远、布线不便或者子网节点数不够，则需要按区域另建新的子网。

典型水表配置结构图如图1。

2.3 燃气表配置

学校34 个用气点为食堂和各商铺，所有用气点均由市政用气直接供给，由于市政用气已有监测平台，故根据学校要求为燃气接入监管平台预留软件接口，用于对接市政用气数据，从市政平台直接读取燃气数据。

3 现场监测网络

3.1 概况

本监管系统采用Lonworks 双绞线现场控制网络，具备网络结构灵活、传输媒介多样、抗扰能力强、传输速度快等优点，同时可以实现Lonworks 网络与Internet 无缝连接，也可以实现远程监控以及操作。现场控制网络由网络控制器、现场智能表计、智能网关等设备组成。现场控制网络中的网络控制器采用美国埃施朗公司的i.LON SmartServer。现场控制网络中的智能网关采用NLA-GW100，该网关由江苏联宏智慧能源股份有限公司自主研发, 是集接口转换和定时时钟于一体的智慧型网关，可方便的将带RS232、RS485以及RS422 接口的设备接入到LonWorks 网络。现场监测网络承担着各类能耗计量和监控装置的连接、能耗监测数据的采集、上传以及节能控制命令下发至每个能耗监控装置的作用，是整个能源管理平台可靠性以及监测数据稳定快速传输的关键所在。

3.2 子网配置

电能耗监管系统是由九里校区和犀浦校区2 个校区的电力监测子网构成。现场监测子网共有15 个子网。即需要安装网络控制器共15 台。两校区需要安装节点计量装置——多功能电力监控终端共452 个。电力监测子网控制器位置确定在每个校区的配电室。 两校区重点监测点数合计148 个，采用具有RS485 通讯功能的武汉盛帆DTS395 型电表，由于整个系统采用Lonworks 技术，需要将盛帆电表的RS485 信号转换为Lonworks 信号，需采用联宏公司生产的网关NLA-GW100，每个网关可以转换25 个盛帆电表信号，故需配置6 个网关。水能耗监管系统是由九里校区和犀浦校区2 个校区的水监测子网构成。现场监测子网共有27 个子网。即需要安装网络控制器共27 台。两校区需要安装远传接口装置——潍微水表传感器共295 个。水表子网控制器位置确定在每个子网的中心建筑物内。

4 对接购电系统

学校目前采用爱立德、新中新、海融三套购电系统，为充分利用原有建设成果，对犀浦校区前期投入的学生宿舍6840 个监测点，九里校区前期投入的学生宿舍5002 个监测点进行整合利用集成。学校提供相应接口，通过系统软件与学生宿舍智能购电系统进行端口连接，采集宿舍电能数据。

5 主干通信网络

学校本身的校园网已经覆盖到了校园内的每一栋大楼，因此只需借用现有的校园网就可以达到能源数据的传输目的。然而实际上校园网络本身架构比较庞大和复杂，且历来病毒、木马等问题较为严重，这些都不利于能源系统的稳定可靠运行。同时考虑到校园内部组建的光纤通信网络其光纤有大量富余，给施工带来了极大的便利且不增加太多额外的成本，因此，本系统将会在校园内部组建能源系统专用的光纤网。每个现场子网配置一个光电转换节点用于该子网现场数据集成、传输。

6 系统关键技术

6.1 现场监控网络技术

采用先进的Lonworks 现场监控网络技术，具有优良的实时性、灵活性、可靠性、扩展性、施工方便。

6.2 计量信息接口技术

将水表、电表、油表、气表、热能表等各种能源计量装置方便的接到现场控制网络，在一个系统平台上实现水、电、油、气、热能等各类能耗的采集。

6.3 远程传输网络技术

采用先进的远程传输网络技术，可以保证网络数据的连续性与完整性，实现能耗数据传输稳定可靠。

6.4 系统平台与应用软件技术

采用分布式系统架构，增强了系统平台的稳定性、可扩展性以及执行效率，实现高性能的系统平台架构以及功能完善的应用软件技术。

6.5 系统可靠性与环境适应性技术

系统抗强电磁干扰、抗振动、抗雷击、抗潮湿、抗高温、系统防误操作、高MTBF、低MTTR 等，系统稳定可靠。

6.6 计量装置

根据现场需求配置相应表计，对重要和有节能潜力的回路配置多功能电力监控终端，该终端具有测量电度、电流、电压、功率因数、功率等电能参数，有遥信、遥控、遥测以及定时控制等功能。

7 系统结构

能源管理系统采用国内外先进的、安全可靠的、有自主产权的“快速分布式实时监控网络”技术和关键产品搭建，平台系统由能耗管控中心、通讯网络、现场监控子网、智慧网关（用于采集第三方智能设备数据）、各种智能计量设备等组成。

整体系统结构如图2。

8 系统软件

图1

图2

能源监管系统有两套软件，一套是基于BS 架构的客户端软件，一套是基于CS架构的监控版软件。两套软件都具有数据查看、数据分析、数据统计以及权限分级等功能，其中监控版软件还具备管控功能。根据大量的工程实践经验，西南交通大学能源监管系统采用BS架构的客户端软件实现数据查询的需求，用CS架构的监控版软件实现系统的能源实时监控功能。

结束语

通过在西南交通大学节能监管系统中配置智能仪表，可以方便与实时地监测系统的运行状态，提高变配电系统运行的稳定性和可靠性。由于智能仪表均配置有网络通信接口，通过通讯网络进行数据上传与命令下发，简化系统，方便设备的维护和操作，减少了人员并提高了工作效率。特别是在目前能源供应紧张的情况下，通过智能仪表对校园智能建筑内所有水电气能耗进行统计，对各类能耗设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状态，制定详细的设备维护计划，在校园能耗各方面都有明显的经济效益，系统投入运行以来，系统运行稳定可靠，功能完善，使学校的能源监管系统达到国内外领先水平，对推动四川乃至全国高等院校节能监管体系建设具有非常重要的示范意义。