簡述醫(yī)院配電能效監(jiān)管系統(tǒng)設計調(diào)試與技術方案

時間：2024-02-05作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：39

溫剛

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:本文以醫(yī)院能源監(jiān)管系統(tǒng)為研究對象,采用智能化技術組建數(shù)據(jù)庫、構建智能化的能耗信息管理系統(tǒng),實現(xiàn)對醫(yī)院的能源利用狀況進行實時、準確的動態(tài)監(jiān)管。具體而言,該系統(tǒng)建設的主要功能是對醫(yī)院的能源消耗進行采集、上報、匯總與分析,并生成動態(tài)的數(shù)據(jù)和報表曲線,以及利用分析后的數(shù)據(jù)幫助科學的利用能源,實現(xiàn)節(jié)能目標。

1醫(yī)院能源監(jiān)管系統(tǒng)的需求分析與建設目標

醫(yī)院建筑是高能源消耗場所,從病人就診環(huán)境、提高醫(yī)院內(nèi)部管理技術手段考慮,醫(yī)院建筑對空調(diào)、供熱設備的自控、計算機網(wǎng)絡等諸方面都提出了高的要求。隨著提供完善的、高質(zhì)量的服務,賦予其多的則是對能源的多需求,有資料表明,醫(yī)院的能耗是一般公共建筑的1.6-2倍,因此近年來醫(yī)院的能源管理與節(jié)能改造等日益受視,也是醫(yī)院降低能耗,減低運營成本的必由之路。以綜合性醫(yī)院為例分析,其日常能耗以電力需求*大,主要用于照明、電梯、空調(diào)和通風設備等;其次醫(yī)院還以燃氣(油)等作為主要能源,用于供應蒸汽、熱水、、洗滌、廚房等;醫(yī)院各類醫(yī)用設備要求隨時能為病人提供檢查、運送務。綜上所述,醫(yī)院能耗有既間歇又連續(xù)的特點,各類設備使用要求多樣,同時能源負荷變動量大,運行時間長并要求控制靈活,能源供應不能間斷,需要完善的整體自控系統(tǒng)、能源檢測和管理系統(tǒng),以期實現(xiàn)有效控制、檢測和節(jié)約能源,降低運行成本。

能源監(jiān)管系統(tǒng)建設目標如下:

(1)按照及附屬設施安裝工程,實現(xiàn)對全院各類能耗、能耗設備、機電系統(tǒng)、科室、護理單元的數(shù)據(jù)收集、分析、挖掘、優(yōu)化和持續(xù)管理。優(yōu)化主要能源使用和機電設備系統(tǒng)的運營方式,降低醫(yī)院的能源需量等級。(4)進一步完善醫(yī)院能源管理部門的管理流程和制度,培訓醫(yī)院專職能源管理人員,實現(xiàn)對系統(tǒng)的日常使用和維護;借助友好人機交互方式,讓運維人員能快速完成對能耗數(shù)據(jù)的查詢、錄入、對比、統(tǒng)計等常用操作。

2系統(tǒng)組成與架構

醫(yī)院建筑能源監(jiān)管系統(tǒng)針對醫(yī)院特點,應用信息化技術搭建的面向管理層的節(jié)能管理平臺、通過對各分類、分項能耗數(shù)據(jù)的合理采集,準確地掌握不同醫(yī)療功能的建筑和區(qū)域的能耗,有效指導醫(yī)院能源管理,同時為高能耗醫(yī)院的節(jié)能改造和能源審計提供科學依據(jù)。

如圖1所示,醫(yī)院建筑能源監(jiān)管系統(tǒng)由計量裝置、數(shù)據(jù)網(wǎng)關、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站、數(shù)據(jù)服務器、管理軟件等組成。醫(yī)院將根據(jù)自身能源管理職能分工設置醫(yī)院能源監(jiān)管三方樓宇自控、設備管理系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)的能耗相關數(shù)據(jù)。

采用清華大學建筑節(jié)能研究和同方泰德聯(lián)合開發(fā)的能源監(jiān)管軟件平臺EMS建筑節(jié)能管理平臺軟件。EMS建筑節(jié)能管理平臺后臺軟件包括:

(1)通訊系統(tǒng)軟件:用于數(shù)據(jù)采集的計量儀表原始數(shù)據(jù)或下一級數(shù)據(jù)運行維護人員對EMS建筑節(jié)能管理平臺運行情況進行監(jiān)管。

3系統(tǒng)關鍵硬件設計

3.1三相電子式智能電能表

三相電子式智能電能表主要計量低壓網(wǎng)絡的三相有功電表,并且使用RS485通訊功能,方便了用戶進行用電監(jiān)測、集抄和管理。三相電子式智能電能表具有精度高、體積小、安裝方便等特性?？伸`活的安裝到配電箱中,可以測量電壓、電流。功率等電量以及無功電量的計量、實現(xiàn)了對不同區(qū)域和不同負荷的分項電能計量,統(tǒng)計和分析。儀表需安裝在干燥、通風良好并遠離熱源和強電(磁)場的地方。設備間的間距要便于其拆卸、接線、配置和維護。電流輸入線用大于2.5mm2多股阻燃銅線,電壓輸入線、電源線用1.5mm2多股線,RS485通信1.0mm2屏蔽雙絞線。儀表電壓輸入回路和工作電源回路需要接入合適的保險絲,并提供一個CT短接盒,儀表電流輸入不連接時,須保證CT不開路。智能儀表主端子“V+”和“V-”為供電電源接入端,三相三線接線時,接點Vn和V2須外部短接在一起,電流過大須接入互感器,從而得到感應電流,經(jīng)過電表設置的互感比,還原線路電流,避免燒壞電表。

3.2智能電力監(jiān)控儀

智能監(jiān)控儀采用32位浮點雙核硬件平臺、實時操作系統(tǒng)、16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及電能計量等技術,產(chǎn)品滿足GB/T17215.322以及GB/T19862-2005標準以及IEC61000-4-30標準要求。能夠滿足高、中、低壓電能計量要求、電能質(zhì)量檢測分析、電力開關檢測與控制等多方面的應用要求,主要適用于變電柜的總計量中。L,N分別代表給裝置供電的交流電源的火線和零線,如果是直流電源供電,直流電源正接L/DC+端子,電源負接N/DC-端子。測量回路中,Ua,Ub,Uc,Un分別代表三相電源A相、B相、C相及中線電壓接入點。Ia,Ib,Ic分別代表三相電源電流接入點,頭方向指向端子代表該相電流流向監(jiān)控儀,相反則表示電流流出監(jiān)控儀。智能監(jiān)控儀有兩路串口通訊和一路以太網(wǎng)通訊,本項目采用的是RS485通訊。

3.3聲波冷熱量表

冷熱量表用于測量及顯示水流經(jīng)熱交換系統(tǒng)所釋放(或吸收)熱能力的計量儀表,冷熱量表主要由計算器、配對溫度傳感器、流量傳感器等部件組成。聲波冷熱量表主要是應用聲波技術測量管道內(nèi)流量信息的冷熱量表,具有綜合使用、計量性好、管道不堵塞、不磨損,計量,維修方便等特點。

3.4能耗采集器

能耗也叫數(shù)據(jù)采集器,該設備是能耗采集系統(tǒng)的一部分,負責從計量儀表中和存儲能耗數(shù)據(jù)和運行參數(shù)數(shù)據(jù),并以基于IP協(xié)議承載的有線或無線方式將到數(shù)據(jù)的設備。本論文使用的是一款的能耗采集設備。該有兩種型號,分別可采集64個和32個計量表具,根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境,使用不同的采集器,從而節(jié)省資源。保證設備的良好通風,避免放置在有腐蝕性或爆炸性氣體或煙霧的區(qū)域,建議將設備的通風口向上放置,以保證良好的散熱。在安裝、維修和操作設備時一定要注意防止靜電。

該采集器的設計易于安裝,通過35mm導軌安裝到機柜或配電箱中,只要將該采集器卡到導軌上就行了。采集器采用直流供電,使用開關電源,將220v交流電轉(zhuǎn)換為24v直流電,注意電源性,錯誤接線將導致數(shù)據(jù)無法上傳。通訊配線連接到設備的RS485-A端和RS485-B端,如果在一個端子中插入多根導線,確保將線擰在一起后再插入端子。采用屏蔽電纜作為通訊線將有助于減少通訊總線所受的電磁干擾,增強通訊穩(wěn)定性。

4系統(tǒng)的調(diào)試及其數(shù)據(jù)分析

4.1能耗計量儀表的調(diào)試

能耗計量儀表的調(diào)試,本文主要以三相電子式智能電表的調(diào)試工作為例,其他能耗計量儀表的調(diào)試工作相同,便不做贅述。三相智能式電表的調(diào)試,主要的設置工作為:

(1)設置波特率,設置為能耗采集器相同的波特率9600。(2)設置Modbus地址,Modbus地址,為了是明確終端設備在能耗采集器中位置。經(jīng)過萬用表,一般通過的電壓在5V左右,如果沒有則電路可能虛接,在端子處檢測,恢復到正常,再接入到總線中,總線中電壓應該在4V左右。這里我們使用的是ModbusPoll軟件發(fā)送數(shù)據(jù)到三相電子式智能電表查看它反饋的數(shù)據(jù),從而確認了能耗計量儀表能否正常運轉(zhuǎn)。該軟件相當于的一個,主要測試能耗計量儀表是否正常,如若正常就反饋一些報文到電腦上,顯示一些數(shù)據(jù)。(3)設置奇偶校驗位,設置為偶校驗,通過總線將儀表連接到外科樓,負一樓的強電井中的能耗采集器中。

4.2能耗采集器的調(diào)試

本文中使用的是能耗采集器所對應的網(wǎng)關配置軟件,通過網(wǎng)線接口接到交換機中,能耗采集器接入到交換機,從而設置其網(wǎng)關和添加儀表。

4.2.1設置網(wǎng)關

(1)新建網(wǎng)關配置,“新建”選擇網(wǎng)關,DL645,便生成了初始配置;(2)打開配置文件,選擇保存位置和改配置文件名;(3)保存網(wǎng)關配置;(4)編輯配置,配置信息;(5)添加模塊,編輯儀表配置,沒有配置文件的,可在網(wǎng)站下載相對應的網(wǎng)關配置文件,找到儀表對應的型號,顯示儀表的ID。

4.2.2設置采集器

(1)新建采集器配置,選擇“采集器”,顯示初始設置,選擇保存。(2)打開配置,改配置文件的名字,便于查找,然后編輯配置,改全局配置。(3)設置總線參數(shù),選擇645總線協(xié)議標準,設置波特率,新周期,總線數(shù)據(jù)位,總線校驗位,總線停止位。(4)總線下面添加表具,本文只是使用Modbus協(xié)議的儀表,*后生成配置文件。

4.2.3下載配置

將配置好的網(wǎng)關,通過串口,輸入到采集器中。選擇電腦中的com口,在軟件中“主頁”界面開始下載配置,在設置采集器中的設置,選擇網(wǎng)關使用的協(xié)議,本文使用的是Modbus協(xié)議,這樣就可以設置好能耗采集器。

4.3終端數(shù)據(jù)的采集及其分析

4.3.1能源數(shù)據(jù)分析報表服務

能源數(shù)據(jù)分析報表根據(jù)醫(yī)院日常運營管理需求,每個月根據(jù)系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)為提供能源分析報表。該服務是借助實時監(jiān)測的大部分運行能耗數(shù)據(jù),使能耗管理人員能實時掌握能源系統(tǒng)運行情況,對運行做出合理的調(diào)整策略。幫助建筑用戶實現(xiàn)能源系統(tǒng)由粗放型管理轉(zhuǎn)變?yōu)榫毿汀⒖茖W化管理。幫助建筑用戶實現(xiàn)對能源系統(tǒng)的低效率、準故障運行的診斷、提高能源系統(tǒng)的運行;持續(xù)性地為用戶提供能源系統(tǒng)*優(yōu)運行策略。

4.3.2能源數(shù)據(jù)分析服務

能源數(shù)據(jù)分析服務每兩個月對能源數(shù)據(jù)進行初步分析,找出解決問題的行動方案,同時出具用能漏洞分析及設備升級改造報告。對能源數(shù)據(jù)進行深入分析挖掘,找出設備運行的*優(yōu)方案,同時出具有詳細數(shù)據(jù)支撐的用能分析及系統(tǒng)升級改造。該服務根據(jù)能耗的實時使用情況對該建筑的月能耗進行分項分區(qū)域?qū)Ρ确治?工作時段與非工作時段的對比,并按照用能評分標準進行評分,*后由智能系統(tǒng)給出用能診斷。組再根據(jù)這

些信息給出節(jié)能建議。

能源數(shù)據(jù)分析報告對接入能耗監(jiān)測平臺的所有建筑,月度和年度自動對建筑物能耗運行情況進行智能診斷,并生成的能耗數(shù)據(jù)分析報告,診斷內(nèi)容如下:(1)建筑能耗評價;(2)建筑單位平米能耗與其他同類型建筑的對比;(3)建筑工作時間段與非工作時間段對比圖;(4)建筑各用能區(qū)域月能耗與去年、上月同期對比;(5)建筑分項月能耗與去年、上月同期對比;(6)智能能耗診斷意見;(7)可加入診斷。

5.AcrelEMS-MED能源管理平臺

5.1平臺概述

AcrelEMS-MED能源管理平臺充分結合《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》《醫(yī)院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》等行業(yè)規(guī)范、根據(jù)醫(yī)院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數(shù)據(jù)，監(jiān)測以電能質(zhì)量、智慧用電相關指標以及其他用能指標，并與國家能源政策與用能模式改革結合。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進行能源供應系統(tǒng)及設備的運行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為能源信息化建設和節(jié)能管理提供了良好的技術平臺。

5.2平臺組成

安科瑞醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建立基于云平臺的“監(jiān)、控、維”一體化的能源管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、設備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預警、運維派單、系統(tǒng)架構和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，幫助醫(yī)院后勤管理部門了解醫(yī)院能源運行情況，關注消防和電氣，及時預警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所運維云平臺，配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)，智慧消防平臺，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)，*門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)，充電樁管理系統(tǒng)，電能質(zhì)量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案，

7結語

本系統(tǒng)搭建完成后,利用本系統(tǒng)平臺進行數(shù)據(jù)分析,通過開展能源審計,對醫(yī)院的能源消耗管理水平、能效指標、財務過程、綜合利用、環(huán)境效果進行核查、測試、診斷、咨詢、對標和評價,有利于院方排查節(jié)能障礙和費能原因,挖掘節(jié)能潛力,提出整改措施,節(jié)能方案。協(xié)助院方節(jié)能規(guī)劃,在開展能源審計的基礎上,進一步明確節(jié)能目標,工作,完善節(jié)能工作措施,為下一步醫(yī)院建立能源管理體系做一定的指導工作并提出改進建議,推動醫(yī)院節(jié)能降耗。

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[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)選型手冊2021.10版


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• 簡述醫(yī)院配電能效監(jiān)管系統(tǒng)設計調(diào)試與技術方案

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