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一、地鐵耗能種類及專業耗能分析

地鐵使用的能源主要有電、水、煤氣、油、制冷、制熱等，運營過程中消耗的能源主要是電能。通過對地鐵的各專業耗能情況進行統計分析發現，列車牽引、動力照明、通風空調、電扶梯等專業耗能較多，牽引供電、通風空調、電扶梯、動力照明能耗占總能耗的80%左右，是節能工作分析并制定改進措施的重點。經統計分析，水、煤氣、油、制冷的消耗也呈現逐年遞增的趨勢。分析具體原因，有利于制定解決措施，進而全方位制定耗能解決方案。

二、能源消耗管理存在的問題

目前，能源消耗的統計比較粗放，只能從宏觀方面進行統計，被動地進行原因分析，被動地采取措施，事后彌補，而不能事前預測，事中判定。制定的改進目標也是主觀制定，缺乏科學性，至于是否達到預期目標也缺乏科學的評判標準，且各部門、各專業各自為政，缺乏系統性。問題產生的原因就是對各項能耗數據不能系統、科學地進行采集，數據不能做到精細化統計和智能分析，更談不上智能節能。

三、智慧能源管理系統建設

哈爾濱地鐵集團有限公司（以下簡稱地鐵公司）擬對哈爾濱地鐵建立一個智慧能源管理系統，對數據采集、分析、判斷、節能實施智能化管理，具體實施如下。

1.建立智慧能源管理系統平臺

智慧能源管理系統平臺的建設必須結合當前大數據的運行模式，必須具備強大的數據采集及智能化分析處理能力，進行數據定量分析、科學研判和自動實施節能措施，要具有很好的系統性、兼容性及可擴展性，要把哈爾濱地鐵1號線及未來運行的幾條線都要包含進去，且該平臺要具有較好的經濟性。

2.系統構成

智慧能源管理系統具有模塊化功能，考慮到可擴展性，該系統需具有用戶自定義模塊功能，應至少由以下模塊組成。（1）數據采集模塊。通過傳感器信息轉化及信息采集技術，系統應能夠采集和識別各專業、各種類型設備耗能的信息數據，并對采集的耗能數據信息進行存儲。（2）人機交互模塊。系統必須能識別人輸入的各種信息指令，并理解、執行人的意圖，這樣才能更好地進行人機交互，智能地執行節能措施。（3）智能數據統計分析模塊。該模塊需對采集的數據進行比較，對數據進行定量分析，生成當前的各項數據節能指標。（4）智能控制模塊。通過大數據研判，生成科學的節能指標，通過與實際的節能指標對比，智能判斷是否需實行節能指令，以控制相關設備自行節能。（5）報表生成模塊。該模塊需要按人的意圖、通過多樣的格式把系統實行的節能預期結果展現出來。（6）數據查詢模塊。通過人機交互，能輸出人想要的結果。（7）預警及報警模塊。通過文字提示，聲光報警能提示哪些設備或部位能耗超標，提示人員采取措施。（8）地圖導航模塊。通過地圖導航，對各線路、各開關、各設備能耗進行精確定位，以實現能耗精準分析。（9）能耗趨勢分析模塊。該模塊要能根據一段時期能耗的統計分析，橫向比較，縱向比較等方式，對未來的耗能趨勢進行智能判斷，并給出趨勢圖，以提示人員采取相關改進措施。（10）用戶自定義模塊。能源消耗的設備具有可變性，能源消耗的種類也具有可變性，人的節能期望值也是不斷變化的，通過自定義，用戶能實現不斷變化的期望和意圖。以上各模塊不是獨立的，是系統性的，各模塊各司其職，協調配合，共同實現預期功能。

3.系統功能

（1）各種能耗類型數據的采集功能。該系統不僅能對電力能源數據進行采集，而且對哈爾濱地鐵涉及的煤氣、水、油、制冷、制熱等能源消耗進行采集，以便全面系統地對哈爾濱地鐵能耗進行管理。（2）強大的報表功能。系統要能輸出全部能耗的日報表、月報表、季度報表、年報表，能輸出某個專業、某條電氣回路、某塊表、某個電氣設備各個時期的報表。總之，要達到按照人的期望，輸出各種樣式的符合預期的報表。（3）精準的定位功能。系統通過地圖導航、各種定位設備及各種開關量，要對各節能采集點進行精確定位，要具體到每個工班、每座車站、每個儀表、每條回路、每個水管，只有這樣，才能更好地進行準確比較，更好地進行趨勢判斷，更好地建立科學的節能指標，才能對能源進行精細化管理。（4）強大的智能管理和數據研判功能。系統應有各種算法模型，通過對采集的各類數據進行計算，并通過大數據統計目前全國地鐵的運行能耗情況，制定一個科學的節能指標。該指標也可人為定義，系統通過實際存在的數據與該科學指標進行比較，以判斷目前的能耗是否符合要求，并將判斷結果送到系統智能控制模塊，實現對能源的智能管理，所以要求該系統需具有先進的智能管理功能及強大的數據研判功能。（5）先進的智能控制功能。系統的最終目標是實現智能化管理，實現節能，這就需要系統具有很好的智能控制功能。通過該功能對一些超出能耗指標的設備、開關、控制閥等進行自動關閉，或者自動調節相關閥門的開啟程度，控制流量。這就需要系統傳輸信號數據準確，控制方式準確可靠。（6）準確的能耗趨勢分析功能。系統建設的初衷就是進行能源有效管理，進行事前分析預測是防范能源非預期消耗的一項重要措施。只有做到事前預判，采取的措施才更符合實際、更有效。通過該智能管理平臺，進行大數據分析，進行智能比較，結合相關數據量準確地進行能耗趨勢分析，給出未來一定時期的能耗走勢圖，并給出相關預警信息和建議，以提示用戶采取相關防范措施。（7）強大的自適應功能。能源消耗不但具有多樣性，還具有社會性。節能的形式、概念及社會對節能的指標、要求是隨著時間的變化不斷變化的，所以在建設開始就要考慮上述情況，要做出預判，事先預留接口，讓使用系統具有自適應功能。

四、智慧能源管理系統實施

數據采集與分析是系統建設的核心和關鍵，數據采集是基礎，沒有數據也就沒有分析，如何正確進行數據采集是系統建設的關鍵。

1.數據采集網絡建設

地鐵公司各部門要對目前的能耗數據采集網絡進行全面梳理，特別是列車牽引、動力照明、通風空調、電扶梯等專業更應該仔細研究，找出目前存在的那些采集不到、采集不準、采集不全、無法采集、采集數據制式不對等問題，并對問題進行系統性分析，深入現場，廣泛研究、編制哈爾濱地鐵能耗數據采集表。該采集表內容要全面，并論證采集表的科學性及行車安全性。任何方式的數據采集均不能影響供電安全，均不能影響地鐵正常運營，不能給地鐵帶來運營隱患，否則應進行風險評估，制定并落實風險防范措施。結合當前先進的傳感、紅外等技術，在采集點布放各種符合現場實際的傳感器或采集器，對電、熱、煤氣、油等基礎數據進行采集；并對原來不符合要求的采集或傳感器進行更換。按項目管理的要求，進行數據采集網絡建設。

2.系統平臺搭建

按系統容量準備符合要求的機房，購置數據庫服務器、事務處理服務器、網絡交換機、防火墻、磁盤陣列存儲等硬件，搭建系統平臺，并進行軟件安裝。

3.系統調試

平臺建設完成后，需要進行軟、硬件調試，并對采集的數據按預期計劃分析判斷。此過程非常繁瑣，需要反復細致地調試、推敲、比較才能完成，需要做包括大量修改程序代碼的編程工作。只有反復推敲，全面的系統調試，處理的數據才會準確并符合實際，制定的科學目標才能科學，判斷機制才有意義，系統自動控制的各種開關量才更合理，才能實現系統預期功能。

4.系統試運行

系統調試完成后，進行3個月的試運行，驗證能否實現預期功能。通過耗能數據比較，保證比較的結果更具直觀性，可對耗能較大的專業進行一定時期的縱向、橫向比較，以驗證效果。試運行期間主要驗證科學節能指標制定的合理性以及自動控制的正確性及智能性。此階段非常關鍵，對于不符合預期的采集數據、開關量、聯動邏輯進行記錄，并進行正確修改和完善，并在此反復比較驗證，以保證各項節能指標的科學性，并保證聯動控制邏輯的正確性。

5.系統正式運營

經過系統試運行，并進行了修改完善，經廣泛論證，符合預期功能后，便開始正式運營，實現智能節能控制。

五、結語

哈爾濱地鐵能源管理系統建設是一個非常復雜的系統，涉及到大數據分析及智能控制，與當前最先進的理論及應用息息相關，因此也是一個發展的系統，不可能一蹴而就，需要不斷研究、不斷修改完善，才能更好地實現自動節能，才能建立真正意義上的綠色地鐵。

作者：趙廣嶺 王英龍 譚銀玲 王釗 單位：哈爾濱地鐵集團有限公司