一种铁路车站能源管理系统和节能控制方法

摘要

本发明公开了一种铁路车站能源管理系统和节能控制方法，它包括能量管理系统和节能控制系统，能量管理系统包括一个数据管理中心，负责能源数据的计算、统计、分析、评估和决策，为用户提供能源分析、评估报告或报表，并形成节能方案供节能控制系统作为节能控制和管理的依据；节能控制系统通过通信网络与机电设备监控系统和远程自动抄表及负荷管理联动接口，采集能源数据并发送到能量管理系统，通过能量管理系统提供的节能方案，对机电设备监控系统和远程自动抄表及负荷管理进行控制。本发明通过与机电设备监控系统联动监控，降低能耗和管理成本，通过与远程自动抄表及负荷管理联动监控，有效地节省电能，减少浪费。

说明书

技术领域

本发明涉及一种能源管理领域，特别是涉及一种铁路车站能源管理系统和节能控制方法。

背景技术

能源已成为人类社会不可或缺的基本要素，随着能源日益紧张和环境恶化，获得经济方便环保的能源变成一个关系人类生存与可持续发展的急迫问题，寻找提高能源利用效率的解决之道成为小到社会家庭，大到企业与政府等全社会的共同责任，节约能源已是国家可持续发展的一项基本国策。

各类水、电、气设备与分类能耗是工业设施、社会基础设施与各类建筑建设投资和日常运营成本的主要构成部分之一，合理布局能源设施配置和管控功能可以显著提高设施与能源利用效率并降低成本。

目前，在铁路沿线重要构筑物实施机电设备监控，并没有从系统节能的观点出发，把变配电及负荷、照明系统、空调系统、给排水、通风、电扶梯等都纳入节能监控的潜在对象，没有做到统一的规划和部署。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铁路车站能源管理系统和节能控制方法，降低能耗和管理成本，有效地节省电能，减少浪费。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种铁路车站能源管理系统，它包括能量管理系统和节能控制系统，能量管理系统包括一个数据管理中心，负责能源数据的计算、统计、分析、评估和决策，为用户提供能源分析、评估报告或报表，并形成节能方案供节能控制系统作为节能控制和管理的依据；节能控制系统通过通信网络与机电设备监控系统和远程自动抄表及负荷管理联动接口，采集能源数据并发送到能量管理系统，通过能量管理系统提供的节能方案，对机电设备监控系统和远程自动抄表及负荷管理进行控制。

所述的通信网络为串行自愈光纤环网或环型自愈工业以太网。

所述的机电设备监控系统包括照明监控系统、送排风监控系统、新风监控系统、空调监控系统、制冷监控系统和热交换监控系统，照明监控系统通过联动接口与节能控制系统连接，送排风监控系统通过联动接口与节能控制系统连接，新风监控系统通过联动接口与节能控制系统连接，空调监控系统通过联动接口与节能控制系统连接，制冷监控系统通过联动接口与节能控制系统连接，热交换监控系统通过联动接口与节能控制系统连接。

所述的远程自动抄表及负荷管理包括远程自动抄表、负荷管理和负荷控制。

所述的远程自动抄表主要是指电能表计量检测装置的遥测抄表。

所述的负荷管理是通过抄表数据自动完成电量统计和分析，自动生成曲线图表、整理电费帐单，帮助用户有效的管理负荷，定时送断电，控制波峰电价时的用电，减少非正常耗电，最终实现降低电能花费的目的。

所述的负荷控制主要指对用电开关或电能表计量检测装置开关的远程跳跳闸、合闸控制，包括遥控跳闸、电量控制和功率控制三种方式。

所述的节能控制系统包括多个预设功能模块，预设功能模块能在系统内自动运作，也可根据现场情况而作出相应的设定，实现优化控制，所述的预设功能模块包括：

（1）每日预定时间表；

（2）每年预定日程表；

（3）假期安排表；

（4）临时超越控制安排表；

（5）最佳启停功能；

（6）夜间设定点自动调节控制；

（7）焓值切换功能、天气补偿、周期性负载；

（8）温度设定点重置；

（9）冷冻机组的组合及次序控制；

（10）热交换器的组合及次序控制

（11）用电量高峰期的限制。

一种铁路车站节能控制方法，它包括空调监控系统节能控制、新风监控系统节能控制、送排风监控系统节能控制、制冷站监控系统节能控制、热交换监控系统节能控制、电扶梯监控系统节能控制、负荷控制节能控制和照明监控系统节能控制步骤。

所述的空调监控系统节能控制步骤和所述的新风监控系统节能控制步骤，它包括以下一个或多个子步骤：

（1）间歇运行：根据环境温湿度参数，使设备合理间歇启停，在不影响环境舒适程度的前提下节能控制；

（2）最佳启动：根据建筑物人员使用情况，预先开启空调设备，晚间之后，不启动空调设备；

（3）最佳关机：根据建筑物人员上、下班情况，提前开启或停止空调设备；

（4）调整设定值：根据室外空气温度对设定值进行调整，减少空调设备能量消耗；

（5）夜间风：在凉爽季节，用夜间新风充满建筑物，以节约空调能量。

所述的送排风监控系统节能控制步骤，包括以下一个或多个子步骤：

（1）按时间程序自动启停送风机，具有任意周期的实时时间控制功能；

（2）在封闭式建筑屋内设置一氧化碳CO浓度传感器，通过监测一氧化碳CO浓度启停送排风机，并相应开启新风门，保证空气质量的同时有效节能。

所述的制冷站监控系统节能控制步骤，包括以下一个或多个子步骤： 

（1）冷负荷需求计算：根据冷冻水供、回水温度和供水流量测量值，计算建筑空调实际所需的冷负荷量，并可决定开启冷水机组的数量，达到节能的目的；

（2）冷却水温度检测：根据冷却水供回水温度，自动控制冷却塔风机的启停台数。

所述的热交换监控系统节能控制步骤，包括以下一个或多个子步骤：

（1）热水供水温度控制：由热水温度设定值与供水管的温度值比较作PID运算，控制电动蒸汽阀的开度，保持热水供水温度；

（2）水泵的监测与控制：根据实际热水量需求控制热交换器及水泵运行台数；

（3）可根据程序安排，每次启动不同的热交换器及水泵，从而增加设备寿命。

所述的电扶梯监控系统节能控制步骤，它包括通过监测电扶梯上是否有人，自动控制电扶梯的启停或运行速度。

所述的负荷控制节能控制步骤，它包括以下一个或多个子步骤：

（1）遥控跳闸：主站下发跳闸或合闸命令，终端立即执行跳闸或合闸；

（2）电量控制：用户用电超过规定的有功电量定值时被自动跳闸，按电量设定值进行控制；电量控制包括用电量控制、时间-电量控制、电费控制和保电形式；

（3）功率控制：用户用电实时功率超过规定功率值时被自动跳闸，按功率设定值进行控制，功率控制包括按时段控制、厂休控制和紧急压负荷控制。

所述的照明监控系统节能控制步骤，它包括以下一个或多个子步骤：

（1）根据日程表自动控制灯光系统的开启和关闭；

（2）根据时间程序控制灯光开启的时间；

（3）当用电量过大时自动切断并进行显示警报；

（4）应急电源EPS蓄电池远程遥控活化，延长电池使用寿命；

（5）当列车通过或在隧道内停留时，自动开启照明系统，以保证工作人员和乘客的安全；当列车离开隧道后，自动关闭照明系统，以达到节省电能的目的。

本发明的有益效果是：一种铁路车站能源管理系统和节能控制方法，通过与机电设备监控系统联动监控，降低能耗和管理成本；通过与远程自动抄表及负荷管理联动监控，有效地节省电能，减少浪费。

能源管理系统可以广泛的应用与各种大中型建筑物或工矿企业节能控制和能源管理，具体应用如下所示：

（1）铁路及轨道交通车站或其它建筑物；

（2）综合交通枢纽；

（3）市政公共建筑，如会堂、体育场管、展览馆、博物馆等；

（4）其它大型建筑物，如酒店、医院、写字楼、办公大楼、机场等；

（5）工矿企业节能控制及能源管理。

附图说明

图1为本发明系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

能源管理系统iEMS是基于iGird云计算平台实现的。iGird基于ICE（Internet Communications Engine）中间件平台开发，采用涉及模式、AJAX、PHP、CORBA等软件技术，具备云计算、云存储功能，云端采用虚拟化技术，负责数据的分布式存储、网格计算和统计分析、数据发布，网络支持Internet、Intranet、移动互联网、局域网、无线局域网等，客户端灵活多样，支持计算机、笔记本、平板电脑及智能手机等。

能源管理系统iEMS具有良好的开放性，既可以与机电设备监控系统和数据采集与监视控制系统接口。机电设备监控系统和数据采集与监视控制系统可以是中央空调控制系统、智能照明系统、低压变配电智能监控系统、光伏发电控制系统、地缘热泵控制系统等。

能源管理系统iEMS主要由两部分组成：能量管理和节能控制。

能量管理是一个数据管理中心，负责电、水、气、油等能源数据的收集、统计、计算、分析和处理，为用户提供能源分析、评估报告/报表，并形成节能方案作为节能控制和管理的依据。

节能控制的实现通常由能源管理系统与BAS或SCADA联动实现：一方面，BAS或SCADA为能源管理提供基础数据；另一方面，能源管理系统分析、计算的节能结论需要BAS或SCADA具体配合执行。

如图1所示，一种铁路车站能源管理系统，它包括能量管理系统和节能控制系统，能量管理系统包括一个数据管理中心，负责能源数据的计算、统计、分析、评估和决策，为用户提供能源分析、评估报告或报表，并形成节能方案供节能控制系统作为节能控制和管理的依据；节能控制系统通过通信网络与机电设备监控系统和远程自动抄表及负荷管理联动接口，采集能源数据并发送到能量管理系统，通过能量管理系统提供的节能方案，对机电设备监控系统和远程自动抄表及负荷管理进行控制。

所述的通信网络为串行自愈光纤环网或环型自愈工业以太网。

能量管理就是在机电设备日常运行监控的基础上，通过对中央空调、冷热站、给排水泵、照明系统等各种负荷的状态、运行时间累计以及工艺参数的综合分析，提供在线设备效率、性能分析，及时提供优化运行信息，降低能源消耗。

机电设备监控主要功能及意义是节能，降低能耗和管理成本。

在满足舒适性的前提下，机电设备监控系统通过合理组织设备运行，使建筑物的运行费用为最低。即以能耗值最低为控制目标，进行优化控制。监控系统软件一般提供节能运行模式和程序，可以控制设备得以合理运行。系统通过计算机控制程序对所有用电设备进行监视和控制，统一调配所有设备用电量，可以实现用电负荷的最优控制，有效节省电能，减少浪费。

根据《实用暖通空调设计手册》提供的数据，供暖时，加热温度每低1℃可节能10～15%；供冷时，制冷温度每高1℃可节能10%左右，安装机电设备监控系统后可以按舒适性空调的要求，将空调区域的温度设定在最合适的温度上，使能源消耗大大降低，对一个大型客运车站，每年可节约大量的费用。

所述的机电设备监控系统包括照明监控系统、送排风监控系统、新风监控系统、空调监控系统、制冷监控系统和热交换监控系统，照明监控系统通过联动接口与节能控制系统连接，送排风监控系统通过联动接口与节能控制系统连接，新风监控系统通过联动接口与节能控制系统连接，空调监控系统通过联动接口与节能控制系统连接，制冷监控系统通过联动接口与节能控制系统连接，热交换监控系统通过联动接口与节能控制系统连接。

能量管理最重要的技术手段就是远程自动抄表及负荷管理。

远程抄表主要是指用户表计的遥测抄表。遥测数据现场来源主要有脉冲数据、232/485抄表数据和交流采样数据。通过远程抄表可以大大提高表计的准确度，及时发现和制止偷窃电现象，提高企业的经济效益，减轻工人劳动强度，提高企业的工作效率。

远程抄表及负荷管理针对各种用电负荷设置，是实现节能控制和能量管理、提供劳动生产率的重要技术手段，系统可以与变配电监控系统统一设计和实施，智能电度表经通信处理器接入监控站。

所述的远程自动抄表及负荷管理包括远程自动抄表、负荷管理和负荷控制。

所述的负荷管理是通过抄表数据自动完成电量统计和分析，得到电能消耗模式和识别主要的耗电源，自动生成曲线图表、整理电费帐单，帮助用户有效的管理负荷，定时送断电，控制波峰电价时的用电，减少非正常耗电，最终实现降低电能花费的目的。

所述的负荷控制主要指对用电开关或电能表计量检测装置开关的远程跳跳闸、合闸控制，包括遥控跳闸、电量控制和功率控制三种方式。

所述的遥控跳闸：也称“立即跳”，主站下发跳（合）闸命令，终端立即执行跳（合）闸。另外，表计参数设定如用户需量的变更、合同终止等，也是通过遥控命令完成的。

所述的电量控制：指用户用电超过规定的有功电量定值时被自动跳闸，是按电量设定值进行控制。电量控制包括用电量控制、时间-电量控制、电费控制、保电等形式。

所述的功率控制：功率控制指用户用电实时功率超过规定功率值时被自动跳闸，是按功率设定值进行控制，包括按时段控制、厂休控制和紧急压负荷控制等。

所述的节能控制系统包括多个预设功能模块，预设功能模块能在系统内自动运作，也可根据现场情况而作出相应的设定，实现优化控制，所述的预设功能模块包括：

（1）每日预定时间表；

（2）每年预定日程表；

（3）假期安排表；

（4）临时超越控制安排表；

（5）最佳启停功能；

（6）夜间设定点自动调节控制；

（7）焓值切换功能、天气补偿、周期性负载；

（8）温度设定点重置；

（9）冷冻机组的组合及次序控制；

（10）热交换器的组合及次序控制

（11）用电量高峰期的限制。

一种铁路车站节能控制方法，它包括空调监控系统节能控制、新风监控系统节能控制、送排风监控系统节能控制、制冷站监控系统节能控制、热交换监控系统节能控制、电扶梯监控系统节能控制、负荷控制节能控制和照明监控系统节能控制步骤。

所述的空调监控系统节能控制步骤，它包括以下一个或多个子步骤：

（1）间歇运行：根据环境温湿度参数，使设备合理间歇启停，在不影响环境舒适程度的前提下节能控制；

（2）最佳启动：根据建筑物人员使用情况，预先开启空调设备，晚间之后，不启动空调设备；

（3）最佳关机：根据建筑物人员上、下班情况，提前开启或停止空调设备；

（4）调整设定值：根据室外空气温度对设定值进行调整，减少空调设备能量消耗；

（5）夜间风：在凉爽季节，用夜间新风充满建筑物，以节约空调能量。

所述的新风监控系统节能控制步骤，它包括以下一个或多个子步骤：

（1）间歇运行：根据环境温湿度参数，使设备合理间歇启停，在不影响环境舒适程度的前提下节能控制；

（2）最佳启动：根据建筑物人员使用情况，预先开启空调设备，晚间之后，不启动空调设备；

（3）最佳关机：根据建筑物人员上、下班情况，提前开启或停止空调设备；

（4）调整设定值：根据室外空气温度对设定值进行调整，减少空调设备能量消耗；

（5）夜间风：在凉爽季节，用夜间新风充满建筑物，以节约空调能量。

所述的送排风监控系统节能控制步骤，包括以下一个或多个子步骤：

（1）按时间程序自动启停送风机，具有任意周期的实时时间控制功能；

（2）在封闭式建筑屋内设置一氧化碳CO浓度传感器，通过监测一氧化碳CO浓度启停送排风机，并相应开启新风门，保证空气质量的同时有效节能。

所述的制冷站监控系统节能控制步骤，包括以下一个或多个子步骤： 

（1）冷负荷需求计算：根据冷冻水供、回水温度和供水流量测量值，计算建筑空调实际所需的冷负荷量，并可决定开启冷水机组的数量，达到节能的目的；

（2）冷却水温度检测：根据冷却水供回水温度，自动控制冷却塔风机的启停台数。

所述的热交换监控系统节能控制步骤，包括以下一个或多个子步骤：

（1）热水供水温度控制：由热水温度设定值与供水管的温度值比较作PID运算，控制电动蒸汽阀的开度，保持热水供水温度；

（2）水泵的监测与控制：根据实际热水量需求控制热交换器及水泵运行台数；

（3）可根据程序安排，每次启动不同的热交换器及水泵，从而增加设备寿命。

所述的电扶梯监控系统节能控制步骤，它包括通过监测电扶梯上是否有人，自动控制电扶梯的启停或运行速度。

所述的负荷控制节能控制步骤，它包括以下一个或多个子步骤：

（1）遥控跳闸：主站下发跳闸或合闸命令，终端立即执行跳闸或合闸；

（2）电量控制：用户用电超过规定的有功电量定值时被自动跳闸，按电量设定值进行控制；电量控制包括用电量控制、时间-电量控制、电费控制和保电形式；

（3）功率控制：用户用电实时功率超过规定功率值时被自动跳闸，按功率设定值进行控制，功率控制包括按时段控制、厂休控制和紧急压负荷控制。

所述的照明监控系统节能控制步骤，它包括以下一个或多个子步骤：

（1）根据日程表自动控制灯光系统的开启和关闭；

（2）根据时间程序控制灯光开启的时间；

（3）当用电量过大时自动切断并进行显示警报；

（4）应急电源EPS蓄电池远程遥控活化，延长电池使用寿命；

（5）当列车通过或在隧道内停留时，自动开启照明系统，以保证工作人员和乘客的安全；当列车离开隧道后，自动关闭照明系统，以达到节省电能的目的。

节约能源是国家可持续发展的一项基本国策。在铁路沿线重要构筑物实施机电设备监控，应该从系统节能的观点出发，把变配电及负荷、照明系统、空调系统、给排水、通风、电扶梯等都纳入节能监控的潜在对象，做到统一规划和部署。

而在实施时，则可以根据轻重缓急分布实施，优先考虑能耗大户，如中央空调节能控制，逐步扩展节能监控范围。

更进一步，对机电设备实施能源管理，通过远程抄表及负荷管理等技术手段，对系统数据进行统计分析、成本核算，得到电能消耗模式和识别主要的耗电源，自动生成曲线图表、整理电费帐单，帮助用户有效的管理负荷，定时送断电，控制波峰电价时的用电，减少非正常耗电，最终实现降低电能花费的目的。