淺談航站樓能源管理系統(tǒng)的設計與應用

時間：2022-06-21作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：181

【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、子系統(tǒng)以及能源的優(yōu)化調度方案五個方面介紹了航站樓能源管理系統(tǒng)的設計，并對節(jié)能效果進行了預測。

關鍵詞：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，我國民航局出臺了一系列關于綠色機場的發(fā)展意見和行業(yè)標準規(guī)范，能源的合理應用作為綠色機場發(fā)展中的重要內容，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。國內鋼鐵和化工等生產企業(yè)已將能源管理系統(tǒng)納入生產過程自動化中，并融合 DCS 系統(tǒng)，建立了生產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、暖氣和空調等內容。能源管理系統(tǒng)的設計目標是實現(xiàn)對航站樓內各種能源消耗的監(jiān)測、控制及優(yōu)化，對關鍵能耗設備的運行情況和能源管網的情況做到科學的分析及決策，主要工作內容有：完善儀表測量系統(tǒng)、自控網絡系統(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)運行達到經濟合理的目標。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、空調通風以及安防等系統(tǒng)的安全可靠運行。系統(tǒng)的通信網絡應具有較高的可靠性，計算機網絡應具有足夠的帶寬，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)設計
3.1系統(tǒng)架構
航站樓能源管理系統(tǒng)整體架構采用分層分布式結構，由決策層、管理層和操作層三部分組成，系統(tǒng)架構如圖 2 所示。在航站樓能源系統(tǒng)主控室設置主服務器和冗余服務器，防止數(shù)據(jù)丟失。配置一臺UPS電源，保證電網供電中斷情況下的持續(xù)供電，防止數(shù)據(jù)丟失。應用軟件采用國內外成熟的組態(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)庫和服務器等組成，管理層可以通過能耗綜合查詢、能源預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)構成，在需要計量和控制的區(qū)域設置電力儀表、溫度計和流量計等設備，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，為對能源進行調控，通過OPC服務器將其數(shù)據(jù)共享傳輸至服務器，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
 
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)設置了六個子系統(tǒng)，分別為智能照明控制系統(tǒng)、中央空調智能控制系統(tǒng)、智能配電監(jiān)測系統(tǒng)、鍋爐控制系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)和智能網絡監(jiān)控系統(tǒng)。各子系統(tǒng)應管理好管轄區(qū)域內的監(jiān)控數(shù)據(jù)和信息，并通過網絡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)域對照明的需求各不相同，對照明的靈活性提出了要求。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)相應的控制。
3.2.2中央空調智能控制系統(tǒng)
空調是航站樓里的耗能對象，空調的優(yōu)化應用是節(jié)約能源的重中之重。目前，中央空調智能控制系統(tǒng)主要通過繼電器控制和DDC控制這兩種方式實現(xiàn)。本設計中采用DDC控制方式，系統(tǒng)預留OPC接口，達到系統(tǒng)的單獨控制和主控樓集中控制的要求。該空調控制系統(tǒng)需具備供冷、供暖、除濕和加濕功能，回風機、排風口和電動風門通過智能控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動混合、新風和循環(huán)式運行。
3.2.3智能配電監(jiān)測系統(tǒng)
本設計采用的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)主要包括航站樓內所有配電室、UPS、各種用電負荷以及應急柴油發(fā)電機組等設備的監(jiān)控。系統(tǒng)可以對航站樓內的各項電能消耗做出能耗管理和分析，通過歷史數(shù)據(jù)和預估數(shù)據(jù)做出相應的節(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)
本設計中的鍋爐控制系統(tǒng)可以對鍋爐的進料、燃燒、煙風、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)和經濟數(shù)據(jù)分析，通過分析，可以實時顯示設備更換和維護保養(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)
本設計采用PLC實時監(jiān)測航站樓內的給水排水相應的各種水位高低、水泵運行狀態(tài)和管網壓力，按照航站樓的使用要求，控制水泵的啟停、運行和相應閥門的開關，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)中的各種儀表設備，保證系統(tǒng)運行的可靠性。
3.2.6智能網絡監(jiān)控系統(tǒng)
航站樓有較多監(jiān)控點位，跨度范圍較大，因此，采用智能網絡監(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手機APP查看功能，智能網絡監(jiān)控系統(tǒng)還留有相應的數(shù)據(jù)接口，在能源管理系統(tǒng)中可實時獲取網絡視頻資源。
此外，飛行區(qū)、航站區(qū)、機務維修區(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)化與調度
在本系統(tǒng)中，能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化建立在基礎數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)及分區(qū)管理的基礎上，結合航班信息和天氣預測，提出能源優(yōu)化調度的建議，如在客流高峰時對不同區(qū)域的能耗進行調節(jié)，對用能大項設置標準能耗值，以便實時發(fā)現(xiàn)無效能耗并采取相應的措施。
 
4、預期效果
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)采集建立能源預測和優(yōu)化調度模型，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。
5.3 設備選型
6、結語
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、人員集中調度以及**的管理模式，提高了勞動生產率，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)能源管理的基礎上，結合航站樓特點，按照系統(tǒng)建設目標和功能要求，對航站樓能源管理系統(tǒng)功能架構進行設計，希望對民航行業(yè)的建設起到推動作用。

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