摘 要：介紹了當前高校用電存在的問(wèn)題，進(jìn)行了原因分析，由此提出建立高校用電智慧監管平臺。對高校用電智慧監管平臺的構架進(jìn)行設計，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現各回路實(shí)時(shí)自主控制，并細化管理權限，實(shí)現宿舍、辦公室的節能管理。
關(guān)鍵詞：高校；用電；監管
1構建背景
近年來(lái)，隨著(zhù)高校的不斷擴招，各大高校的在校生人數屢創(chuàng )新高，用電安全事故頻頻發(fā)生。同時(shí)，各種智能、智慧型產(chǎn)品的科研儀器、大型設備的大量使用，也給學(xué)校的整個(gè)供電系統帶來(lái)了很大的挑戰，給學(xué)校的財務(wù)統造成很大的負擔。據統計，全國高校因無(wú)效使用的電能每人每天至少為0.07kw.h，每年就有近3*109 kw.h的電能被白白浪費掉。為實(shí)現高校校園安全用電，同時(shí)也為貫徹落實(shí)《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見(jiàn)》，早日實(shí)現碳達峰、碳中和的目標，實(shí)現高校校園范圍內照明設備、教學(xué)設備、辦公設備和環(huán)境設備的安全用電，有效用電及節能用電勢在必行。筆者分析了高校校園用電現狀及原因，提出建立高校用電智慧監管平臺等具體有效手段。
2高校校園用電現狀
（1）公寓用電存在重大安全隱患。
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，學(xué)生公寓已由傳統的生活功能向學(xué)習、交流溝通、生活等集多種功能于一體的場(chǎng)所轉變，空調、電腦、電視等現代化科技產(chǎn)品逐漸進(jìn)入學(xué)生公寓，學(xué)生公寓的供電方式也由間歇性供電轉變?yōu)槿旃╇?。電氣設備長(cháng)時(shí)間通電，私自使用“熱得快"、電火鍋、電烤鍋、電熱風(fēng)等大功率違規用電器，私自亂拉亂接電線(xiàn)，超負荷用電等違規行為，給學(xué)生公寓帶來(lái)了很大的安全隱患，一旦發(fā)生火災后果不堪想象。據不統計，1998~2010年間，全國高校發(fā)生的70起學(xué)生公寓火災中，因違規用電引起的火災有42起，占比達到60％。
（2）教室及圖書(shū)館用電浪費嚴重。
目前，我國高校的教室及圖書(shū)館普遍采用開(kāi)放式管理，學(xué)生沒(méi)有固定的教室及座位，學(xué)生在不上課的情況下可以到圖書(shū)館及沒(méi)有上課的教室進(jìn)行自主學(xué)習，雖然方便了學(xué)生，但是用電使用不當也造成了電力能源的極度浪費。如某教室有一百余個(gè)座位，晚上只有三五名同學(xué)在該教室上自習，卻打開(kāi)全部的照明燈、空調或風(fēng)扇，圖書(shū)館的某個(gè)閱覽室在只有幾名同學(xué)的情況下，卻要打開(kāi)整個(gè)閱覽室的照明燈、空調或風(fēng)扇。另外，目前高校存在樓道燈24h長(cháng)明，白天光照充足時(shí)段教室、圖書(shū)館照明燈常開(kāi)，教學(xué)樓及圖書(shū)館熱水器夜間不斷電等浪費電力能源的現象普遍性存在。
（3）實(shí)驗室用電安全隱患頻發(fā)。
高校實(shí)驗室是學(xué)生及老師進(jìn)行科學(xué)研究的主要場(chǎng)所，實(shí)驗室的照明、實(shí)驗儀器、大型設備的運轉都離不開(kāi)電力，可以說(shuō)是電力在推動(dòng)著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。學(xué)生或新入職的教師在進(jìn)入實(shí)驗室之前通常由師兄師姐或老教師傳授實(shí)驗儀器及設備的操作方法，很少進(jìn)行實(shí)驗室安全用電方面的專(zhuān)題培訓或系統性的學(xué)習，這就造成實(shí)驗室儀器、設備隨意擺放，用電器隨意亂接，私自更改線(xiàn)路，造成實(shí)驗室供電的某條線(xiàn)路嚴重超載，長(cháng)而久之電力系統不堪重負，線(xiàn)路過(guò)熱造成火災，近年來(lái)高校實(shí)驗室事故頻頻發(fā)生，據統計，理工類(lèi)院校實(shí)驗室由用電引起的火災事故約占35.2％。
3原因分析
（1）節能節電意識淡薄。
高校教職員工和學(xué)生是電力能源的直接使用者，他們的節電意識直接決定著(zhù)整個(gè)學(xué)校的節電意識水平，同時(shí)對整個(gè)社會(huì )的風(fēng)氣也起到示范和引導的作用。但部分師生節電意識淡薄是不爭的事實(shí)，辦公室、教室空無(wú)一人但卻燈火通明的現象比比皆是?！半姛綦S便用，費用學(xué)校付"的思想普遍存在，甚至有些師生會(huì )以影響科學(xué)研究和學(xué)習為借口，對節電有著(zhù)十分強烈的抵觸情緒?？偠灾?，節電節能意識淡薄是節能節電管理真正難以落到實(shí)處的根本原因。
（2）運維及管理隊伍水平參差不齊。
高校電力系統的維護隊伍通常由外聘工組成，知識水平普遍不高，沒(méi)有進(jìn)行過(guò)相關(guān)學(xué)習及培訓，日常只是負責維修、更換損壞的零部件。而管理隊伍的專(zhuān)業(yè)水平也普遍不高，“外行內行"的現象普遍性存在，只求保障電力系統的正常運行即可。并且存在多部門(mén)多頭管理，缺乏配合，對一些管理難題更是互相推諉，更談不上用長(cháng)遠的眼光更新節能型設備及更深層次的節能方案的設計及實(shí)施。
4改進(jìn)措施
（１）增強師生節電意識。
通過(guò)開(kāi)設節能節電的相關(guān)課程，舉辦以節能節電為主題的系列講座，并充分利用校園廣播、校園網(wǎng)、微信公眾號、訂閱號等公共媒體平臺，開(kāi)展長(cháng)期、系統的節電節能宣傳活動(dòng)，
成立主體社團，定期開(kāi)展以節能節電為主題的趣味知識競賽、有獎競猜、辯論賽等活動(dòng)。引導廣大師生從我做起，從點(diǎn)滴做起，營(yíng)造節能節電的氛圍，增強廣大師生的節能節電意識，充分發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)性，用自己的實(shí)際行動(dòng)去節能節電。
（2）更新節能型照明設備。
發(fā)光二極管照明燈比傳統光源節能近80％，比傳統光源壽命長(cháng)10倍以上，可達6萬(wàn)～10萬(wàn)h，同一瓦數的發(fā)光二極管照明燈的亮度是普通節能照明燈的2.5~3倍，是普通白熾照明燈的8~10倍。發(fā)光二極管照明燈的價(jià)格相較于普通照明燈略貴，但綜合使用壽命、亮度及節能，相較于普通照明燈節能節電，且節約用電成本。因此，可將教室、辦公室及公共區域現有的照明燈更新為節能型發(fā)光二極管照明燈，不但節能環(huán)保而且為學(xué)校節省可觀(guān)的資金用于其它方面的建設。
（3）完善電費計量制度。
電費計量制度的實(shí)施是促進(jìn)節約用電的有效手段，有利于提高全校師生的節能節電意識。針對學(xué)生公寓的每個(gè)宿舍，每個(gè)學(xué)期給與能夠保障學(xué)生日常學(xué)習及生活的基本用電需求的免費用電量，各二級學(xué)院根據教學(xué)內容及科研任務(wù)的需求，每學(xué)年給與一定的免費用電量，超過(guò)之后收取一定的費用，并采用居民生活用電的階梯電價(jià)模式，超出用電越多電價(jià)越貴，以此來(lái)約束教師和學(xué)生用電習慣，督促管理部門(mén)根據自身情況制定節能節電相關(guān)政策。
5構建智慧監管平臺
以保障校園電氣安全使用為目標，以智慧能源管理系統平臺建設為手段，以監測校園末端用電設備能耗數據為依托，保障末端用電線(xiàn)路的電氣安全，摸清校區末端用電設備能源使用現狀，不斷提高校園能耗運行管理水平，整體提高校園能源規劃建設水平，建設和管理精細化能耗的評價(jià)體系和考核指標，全面提升節能型校區的建設，減少安全隱患的發(fā)生。
（1）智慧監管平臺架構設計。
建立高校用電智慧監管平臺，如圖1所示。平臺架構包含三層：傳感器感知和數據采集層、云平臺與大數據分析層、應用服務(wù)層，主要涵蓋設備運行參數及用電狀況數據采集、分布式閉環(huán)控制、云平臺大數據分析，以及相關(guān)的接口、協(xié)議、標準等。
（2）運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現各回路實(shí)時(shí)自主控制。
智慧用電監管平臺設置每個(gè)宿舍由一個(gè)空氣開(kāi)關(guān)控制，配電箱接線(xiàn)如圖2所示。每個(gè)公室由一個(gè)空氣開(kāi)關(guān)控制，配電箱接線(xiàn)如圖3所示。每個(gè)公共區域照明燈由一個(gè)空氣開(kāi)關(guān)控制，配電箱接線(xiàn)如圖4所示?？煞謩e對各回路電流、功率進(jìn)行設定，當回路電流或功率超過(guò)限定值時(shí)，該回路自動(dòng)跳閘保護。自由設定宿舍空調、照明及插座等每個(gè)回路的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間，通過(guò)手機遠程管理，同時(shí)可以按鍵自動(dòng)控制，也可以通過(guò)手動(dòng)推桿控制通斷電。一旦發(fā)現險情，立即預警，并發(fā)送預警信息至手機應用程序及微機端。通過(guò)告警功能、預警機制，及時(shí)發(fā)現配電系統設備、周?chē)h(huán)境的異常情況，以便及時(shí)進(jìn)行檢查與維護，防止意外事故發(fā)生。
（3）細劃分級管理權限。
高校用電智慧監管平臺根據不同用戶(hù)劃分三級管理權限。一級管理為學(xué)校管理部門(mén)，具有系統所有權限及權限分配權利，具體包括用電安全遠程集中監控、管理與維護跟蹤，通過(guò)系統提供的預警、報警信息實(shí)時(shí)查閱，用電隱患參數遠程監測、隱患分析與監管。二級管理為宿舍管理人員、輔導員、學(xué)院管理部門(mén)，實(shí)現故障警示，在線(xiàn)查詢(xún)電氣線(xiàn)路實(shí)時(shí)數據、歷史數據、報警日志和統計信息，定位電氣設備故障，進(jìn)行隱患體檢、隱患排查整改、日常巡檢。通過(guò)及時(shí)告警功能、預警機制，及時(shí)發(fā)現配電系統設備、周?chē)h(huán)境的異常情況，及時(shí)安排進(jìn)行檢查與維護，防止意外事故發(fā)生，從源頭上預防電氣火災。根據管理宿舍范圍，具備范圍內所有目標宿舍用電回路參數設定、數據讀取、報表下載打印、時(shí)間設定等各項權利。三級管理為學(xué)生，具有本宿舍的各回路用電狀況及數據的查看權利，但沒(méi)有控制權?？梢愿鶕芾硇枰獩Q定是否開(kāi)放遠程開(kāi)關(guān)的權限。
（4）宿舍、辦公室節能管理。
通過(guò)智慧用電監管平臺實(shí)時(shí)監測學(xué)生公寓內各宿舍、教學(xué)樓各教室及公共區域照明的能耗分項分時(shí)分布、定時(shí)定量、功率設定及能耗分配靈活調配用電，綜合用電數據自動(dòng)匯總，進(jìn)行智能分析、定時(shí)控制、遠程控制等，有效降低無(wú)人時(shí)段的設備使用功耗。對學(xué)生公寓、教室及公共區域照明進(jìn)行時(shí)間管控，實(shí)現節能降耗管理。提供各公寓、教室及公共區域照明線(xiàn)路電壓、電流、電量等數據，用電數據波動(dòng)及電量一目了然，推動(dòng)環(huán)保低碳、節能綠色的生活。
6 高校綜合能效解決方案
6.1校園電力監控與運維
集成設備所有數據，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動(dòng)運維， 班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。
6.2后勤計費管理
采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )抄表付費管理技術(shù)，實(shí)現電、水、氣等能源綜合計費，實(shí)現遠程抄表、費率設置、 賬單統計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設置補貼方案。通過(guò)能源付費管理方式，培養用能群體和部門(mén)的節能意識。
6.2.1宿舍用電管理
針對學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制：可批量下發(fā)基礎用電額度和定時(shí)通斷功能；可進(jìn)行惡性負載識別，檢測違規電氣，并可獲取違規用電跳閘記錄。
6.2.2商鋪水電收費
針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個(gè)體的水電用能進(jìn)行預付費管理
6.2.3充電樁管理平臺
充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲、充"信息能源結構中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務(wù)中必*一部分。
6.2.4智能照明管理
通過(guò)對高校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實(shí)現校園內任一線(xiàn)路，任一個(gè)路燈的定時(shí) 開(kāi)關(guān)、強制開(kāi)關(guān)、亮度調節，以及定時(shí)控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和高效節能。
6.3能源管理系統
針對校園水、電、氣等各類(lèi)接入能源進(jìn)行統計分析，包含同比分析、環(huán)比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。
按校園建筑的分類(lèi)進(jìn)行采集和統計的各類(lèi)建筑耗電數據。如辦公類(lèi)建筑耗電、教學(xué)類(lèi)建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等，對數據分門(mén)別類(lèi)的分析，提供領(lǐng)導決策，提高管理效能。
構建符合校園節能監管內容及要求的數據庫，能自動(dòng)完成能耗數據的采集工作，自動(dòng)生成各種形式的報表、圖表以及系統性的能耗審計報告，能夠監測能耗設備的運行狀態(tài)，設置控制策略，達到節能目的。
6.4智慧消防系統
智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算等現代信息技術(shù)，將分散的火災自動(dòng)報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡(luò )，并對這些設備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統一的系統大平臺內運行，用戶(hù)、安保人員、監管單位都能夠通過(guò)平臺直觀(guān)地看到每一棟建筑物中各類(lèi)消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內，相關(guān)報警和事件信息通過(guò)手機短信、語(yǔ)音電話(huà)、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關(guān)人員。
7平臺部署硬件選型
8結束語(yǔ)
隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，能源已經(jīng)成為全球性的首要戰略資源，高校作為肩負教育、科研和社會(huì )服務(wù)重任的基地，同時(shí)也作為用電大戶(hù)，應充分發(fā)揮師生的主觀(guān)能動(dòng)性并采用有效的措施和先進(jìn)的管理模式來(lái)節約電力能源，對整個(gè)社會(huì )節能節電的風(fēng)氣也可以起到示范作用。
參考文獻
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