摘要：校作為大規(guī)模能源消費端，存在電力管理手段欠缺導(dǎo)致能源嚴(yán)重浪費的問題，可通過加強(qiáng)能源電力管理和數(shù)字技術(shù)的融合力度，綜合運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、AI人工智能等數(shù)字化手段，提升運營效率和綜合管控水平，從而實現(xiàn)能源電力管控創(chuàng)新。對5G組網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)進(jìn)行研究探索，提出一種適用于校場景的基于5G校園混合專網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)能

源電力管理平臺，提出面向校四大用能場景的針對性節(jié)能策略與方案，展望校綠色節(jié)能發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：5G；校園混合專網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)；能源電力管理平臺

0引言

我國2020年能源消費量占全球能源消費總量的26%，在電力領(lǐng)域，我國2020年電力消費總量約占同期全球消費量29%。能量消耗速增長，傳統(tǒng)粗放的能源電力管理模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前社會需求，節(jié)能降耗面臨嚴(yán)峻的考驗，在全球“雙碳”大背景下，能源電力轉(zhuǎn)型勢在必行。在用電消費端，校人流量大、用電要素復(fù)雜，在我國總體能源消耗中所占比例較大。我國在校大學(xué)生數(shù)量僅占全國人口3%，但校能耗在社會總能耗中的占比達(dá)8%，校人均用電量是全國人均水平的4倍。同時，校園基礎(chǔ)能耗設(shè)施陳舊，能源電力管理粗放問題突出，校園節(jié)能領(lǐng)域存在巨大提升空間，具有迫切的改造需求。目前，隨著技術(shù)水平發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)、樓宇能耗監(jiān)控領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，可以提供精細(xì)化管理、信息數(shù)據(jù)采集、設(shè)備設(shè)施效率提升、低碳節(jié)能運行以及公共服務(wù)均等化和普惠化方面的有力支撐。為此，從校園節(jié)能減排目標(biāo)入手，利用“5G+物聯(lián)網(wǎng)”構(gòu)建校能源感知網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合校園已有能耗設(shè)施現(xiàn)狀，建立有效的能源電力監(jiān)控與管理應(yīng)用。

1校能源電力管理現(xiàn)狀分析

1.1校能耗特征分析

校建筑類型多，不僅有教學(xué)樓、科研樓、行政52辦公樓等公共建筑，還有宿舍樓、食堂、浴室等生活建筑，建筑類型的多樣化必然導(dǎo)致能耗種類的多樣化。

校電力能耗具有明顯的季節(jié)性。由于校在1月下旬到2月中旬和7月上旬到8月下旬放寒、暑假，校園能耗會明顯下降，而1月是一年中的*冷月，7月、8月是一年中的*熱月，能耗量會明顯上升。

校電力能耗集中。校耗能設(shè)施陳舊單一，使用時間相對集中。校中大部分的建筑耗能設(shè)施比較陳舊、簡單，而且學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活作息具有規(guī)律性。

校電力節(jié)能潛力巨大。校絕大部分都是文化水平較的教師及學(xué)生，素質(zhì)、節(jié)能意識較強(qiáng)。同時，校作為教育和科研基地，具有研究、實踐新型節(jié)能技術(shù)的物質(zhì)和精神基礎(chǔ)。

1.25G賦能綠色校園能源電力管理

5G技術(shù)在綠色校園領(lǐng)域應(yīng)用具有三大現(xiàn)實基礎(chǔ)：

1）5G技術(shù)推動低碳學(xué)習(xí)生活方式轉(zhuǎn)變。5G泛在實時連接正逐漸改變校園的教學(xué)生活方式，線上會議、線上教學(xué)、虛擬教學(xué)、在線考試等應(yīng)用正加速推廣，可以有效減少師生出行活動產(chǎn)生的能耗與排放。

2）5G技術(shù)為校園節(jié)能增效“注智賦能”?；?G、云計算、邊緣計算、人工智能等技術(shù)，校園可部署能源電力管理平臺，實現(xiàn)對水、電、氣、熱等資源的全面監(jiān)控，減少物流和能源的碳消耗。利用5G大連接特性，連接電源、建筑等監(jiān)測點位傳感器，實現(xiàn)監(jiān)測設(shè)備信息的實時讀取，覆蓋能源生產(chǎn)、管控、用能三大環(huán)節(jié)，打造能源數(shù)據(jù)感知、能源優(yōu)化服務(wù)、能源綜合管控的全鏈條閉環(huán)服務(wù)體系。

3）5G技術(shù)助力碳達(dá)峰、碳中和人才培養(yǎng)。5G網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋將賦能校園數(shù)字化轉(zhuǎn)型，驅(qū)動低耗、環(huán)保的綠色智慧校園研究與發(fā)展。結(jié)合碳達(dá)峰、碳中和發(fā)展需求，創(chuàng)新綠色人才培養(yǎng)模式，*未來低碳技術(shù)發(fā)展，打造人才培養(yǎng)體系。

2校物聯(lián)網(wǎng)能源電力管理平臺

2.1建設(shè)思路

2010年來，各種新興技術(shù)進(jìn)入速發(fā)展期，隨著我國5G正式大規(guī)模商用，大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能、云計算等前沿技術(shù)得到充分整合和運用，在電力、教育等行業(yè)取得重大進(jìn)展和廣泛應(yīng)用。與此同時，國家節(jié)能減排相關(guān)政策陸續(xù)出臺、落地，各大校對于校園能源電力管理提出了更的要求。

據(jù)統(tǒng)計，截至2022年5月31日，全國等學(xué)校共計3013所，本科院校1270所，?？圃盒?489所，如圖1所示。85%以上的校已有10年以上的存續(xù)歷史。各大?，F(xiàn)有建筑建設(shè)年限較為久遠(yuǎn)，直接導(dǎo)致校園建設(shè)整體信息化、智能化水平偏低，與能源電力管理相關(guān)的終端設(shè)備往往不具備智能采集、控制功能以及數(shù)據(jù)上傳的網(wǎng)絡(luò)鏈路。因此，在進(jìn)行能源電力管理平臺整體規(guī)劃建設(shè)過程中除了需要考慮終端設(shè)備的智能化升級外，還需要考慮傳輸網(wǎng)絡(luò)的整體建設(shè)。有線網(wǎng)絡(luò)傳輸包括采用光纖、銅纜等固定網(wǎng)絡(luò)傳輸形式，在校的能源電力管理平臺建設(shè)上存在布線困難、施工周期較長等客觀突出問題，很難形成規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用，難以推廣。相比之下，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)則可很大程度滿足校能源電力管理平臺的需求，具有施工簡單、無須布線、即插即用等優(yōu)勢。同時各類物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備均可通過物聯(lián)網(wǎng)管理平臺統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一管理。

無線傳輸可采用第五代移動通信技術(shù)（5thgenerationmobilecommunicationtechnology，5G）、ZigBee無線通信技術(shù)（ZigBeewirelesscommunication

technology，ZigBee）、LoRa無線通信技術(shù)（LoRawirelesscommunicationtechnology，LoRa）、無線保真技術(shù)（wirelessfidelity，WiFi）等多種形式，如表1所示，在校等園區(qū)領(lǐng)域選用5G傳輸具有以下優(yōu)勢：

1）傳輸速率，5G傳輸峰值速率達(dá)20Gbit/s，與WiFi、LoRa等傳輸速率相比有幾十乃至數(shù)百倍的提升，可以更好支持電子班牌、攝像頭等具有更傳輸速率需求的終端設(shè)備；

2）建設(shè)難度低，采用5G傳輸，只需要部署核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元（userplanefunction，UPF）至校運營商機(jī)房，便可共用運營商在校已部署的5G公共基站，搭建5G混合專網(wǎng)。采用其他方式傳輸，則需要在校部署無線基站/網(wǎng)關(guān)并為其供電、聯(lián)網(wǎng)，同樣需要在辦公區(qū)、教學(xué)區(qū)進(jìn)行布線、安裝等一系列施工工序，與采用有線傳輸無本質(zhì)區(qū)別。

基于上述分析，采用5G技術(shù)搭建校物聯(lián)網(wǎng)能源電力管理平臺更為貼合我國?，F(xiàn)有實際情況。通過校園5G專網(wǎng)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將與能源電力管理有關(guān)的全部物聯(lián)感知終端以及智能化系統(tǒng)進(jìn)行集成，如圖2所示，有機(jī)銜接信息資源、設(shè)備狀態(tài)和業(yè)務(wù)事件，打造在異構(gòu)子系統(tǒng)之間跨越各應(yīng)用系統(tǒng)邊界的統(tǒng)一管理平臺。

建設(shè)校物聯(lián)網(wǎng)能源電力管理平臺，旨在消除“信息孤島”，將原本孤立、封閉的子系統(tǒng)縱向解耦，消除應(yīng)用與終端設(shè)備的強(qiáng)綁定關(guān)系。利用平臺橫向整合，打破子系統(tǒng)間的壁壘，由校園物聯(lián)網(wǎng)能源電力管理平臺進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配管控，實現(xiàn)針對特定校節(jié)能場景的跨系統(tǒng)聯(lián)動。由此改善教室、圖書館、宿舍等場所能耗浪費現(xiàn)象，提校園整體的能源利用效率。

2.2整體架構(gòu)

校物聯(lián)網(wǎng)能源電力管理平臺采用標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)，整體架構(gòu)自下而上由物聯(lián)感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和平臺應(yīng)用層組成，如圖3所示。

物聯(lián)感知層運用傳感和識別技術(shù)將物理世界中的各類物理量轉(zhuǎn)化成可供處理的數(shù)字信號，負(fù)責(zé)實現(xiàn)對物理世界的智能感知識別、信息采集處理和自動控制，并通過通信模塊將物理實體連接到網(wǎng)絡(luò)傳輸層和平臺應(yīng)用層。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層主要用于數(shù)據(jù)信息和控制信息的雙向傳遞、路由和控制，實現(xiàn)硬件世界與應(yīng)用生態(tài)的數(shù)據(jù)互聯(lián)，支持多數(shù)據(jù)源、多目標(biāo)、多種協(xié)議的信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)傳輸層可采用公共的運營商網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，也可以依托行業(yè)專用通信網(wǎng)絡(luò)。平臺應(yīng)用層綜合運用性能計算、人工智能、數(shù)據(jù)庫和模糊計算等技術(shù)，對終端設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、查詢、分析、挖掘、理解，并基于終端設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行節(jié)能決策和行為控制。

2.2.1物聯(lián)感知層

5G技術(shù)的融合應(yīng)用可以提供可靠、穩(wěn)定、效的互聯(lián)網(wǎng)通信，為校用電端設(shè)備通信，特別是無線通信提供。保障根據(jù)校物聯(lián)網(wǎng)能源電力管理平臺采用校園5G專網(wǎng)的整體架構(gòu)要求，所有物聯(lián)感知層傳感器、執(zhí)行器均選用具有5G模組的設(shè)備。對于不具有5G模組的終端設(shè)備，可采用5G客戶前置終端設(shè)備（customerpremiseequipment，CPE）將設(shè)備接入校園5G專網(wǎng)。CPE可以把運營商移動網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)化為寬帶網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi，同時具有無線路由器的功能，能夠用有線/無線的方式為終端設(shè)備提供寬帶網(wǎng)絡(luò)連接和無線網(wǎng)絡(luò)連接。

2.2.2網(wǎng)絡(luò)傳輸層

網(wǎng)絡(luò)傳輸層5G組網(wǎng)形式區(qū)分如圖4所示，根據(jù)校運營商基站建設(shè)實際情況，網(wǎng)絡(luò)傳輸層采5G混合網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)形式。以運營商建設(shè)的校內(nèi)5G基站為基礎(chǔ)，運用5G數(shù)據(jù)切片技術(shù)，共用已有5G基站，同時部署私有化的UPF，構(gòu)成5G公網(wǎng)和校園5G專網(wǎng)并行的5G混合專網(wǎng)，如圖5所示。

UPF作為移動錨點，負(fù)責(zé)分組路由、轉(zhuǎn)發(fā)、包檢測及策略執(zhí)行、流量上報等功能，并負(fù)責(zé)計費報告生成，滿足校對于邊緣網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)能力的需求。

接入和移動性管理功能（accessandmobilitymanagementfunction，AMF）用于注冊、連接、可達(dá)性及移動性管理，完成用戶的接入認(rèn)證和鑒權(quán)。

會話管理功能（sessionmanagementfunction，SMF）提供會話管理、IP地址分配、策略執(zhí)行、計費等功能。

在5G混合專網(wǎng)的基站共享模式下，無線基站對終端設(shè)備規(guī)劃專有標(biāo)識。AMF負(fù)責(zé)根據(jù)各類終端的切片標(biāo)識進(jìn)行接入認(rèn)證和鑒權(quán)，歸屬校園5G專網(wǎng)的終端無法接入5G公網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從而為校構(gòu)建一張增強(qiáng)帶寬、低時延、核心數(shù)據(jù)不出校園的基礎(chǔ)連接網(wǎng)絡(luò)。通過核心網(wǎng)絡(luò)的本地部署+空口預(yù)調(diào)度技術(shù)，有效提升端到端時延指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)端到端時延小于15ms，部分場景下時延小于10ms。

物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備對于通信網(wǎng)絡(luò)的需求體現(xiàn)在以下3個方面：

1）可靠性需求。終端設(shè)備數(shù)據(jù)采集的可靠性要求99.9%，設(shè)備控制則需要達(dá)到99.999%。利用5G的多輸入多輸出（mutiple-inputmultiple-output，MIMO）技術(shù)，在發(fā)送端和接收端建立多個天線，可以很大程度優(yōu)化數(shù)據(jù)通信的基本質(zhì)量。

2）實時性。物聯(lián)網(wǎng)能源電力管理平臺需要監(jiān)控用電終端設(shè)備運行狀態(tài)，并在優(yōu)化計算后及時生成調(diào)節(jié)指令，下發(fā)指令數(shù)據(jù)對實時性有較要求，關(guān)鍵控制指令時延要求達(dá)到毫秒級。

3）帶寬。視頻類終端設(shè)備的4K/8K清圖像、多屏多視角、自由視角、VR互動等功能對于通信網(wǎng)絡(luò)有著較需求，采用不同5G切片技術(shù)所得指標(biāo)如圖6所示，物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)傳輸具體性能要求如表2所示。

2.2.3平臺應(yīng)用層

校物聯(lián)網(wǎng)能源電力管理平臺全量接入物聯(lián)感知層的傳感器/執(zhí)行器，具有消息隊列遙測傳輸協(xié)議（messagequeuingtelemetrytransportprotocol，MQTT）、受限制的應(yīng)用協(xié)議（constrainedapplicationprotocol，CoAP）、物聯(lián)網(wǎng)的輕量級協(xié)議（lightweightmachinetomachine，LwM2M）、超文本傳輸協(xié)議（hypertexttransferprotocol，HTTP）、超文本傳輸安全協(xié)議（hypertexttransferprotocoloversecuresocketlayer，HTTPS）等多種應(yīng)用層物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議接入能力，既滿足設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等長連接的實時性需求，也滿足遠(yuǎn)程抄表等短連接的低功耗需求。

MQTT協(xié)議：平臺支持設(shè)備使用MQTT協(xié)議接入。MQTT是基于TCP/IP協(xié)議棧構(gòu)建的異步通信消息協(xié)議，是一種輕量級的發(fā)布/訂閱信息傳輸協(xié)議。MQTT在時間和空間上，將消息發(fā)送者與接受者分離，可以在不可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行擴(kuò)展。適用于設(shè)備硬件存儲空間有限或網(wǎng)絡(luò)帶寬有限的場景。

CoAP/LwM2M協(xié)議：平臺支持CoAP/LwM2M協(xié)議連接通信。CoAP協(xié)議適用在資源受限的低功耗設(shè)備上使用，LwM2M是基于傳輸層CoAP協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議，該協(xié)議是由開放移動聯(lián)盟（openmobilealliance，OMA）提出并定義的適用于資源有限的終端設(shè)備管理的輕量級物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，聚焦于低功耗廣覆蓋物聯(lián)網(wǎng)市場，是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的新興技術(shù)。HTTP協(xié)議：平臺支持HTTP協(xié)議規(guī)范。

TCP協(xié)議：平臺支持TCP協(xié)議直接接入，可通過數(shù)據(jù)解析，使用自定義腳本的方式完成對設(shè)備數(shù)據(jù)的解析。

平臺對終端設(shè)備進(jìn)行從接入平臺時起，直至設(shè)備壞損停止運行的“全生命周期管理”。平臺搭建包括能耗分析、能耗預(yù)測、能耗預(yù)警在內(nèi)的多種能耗數(shù)據(jù)應(yīng)用模型，對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析，對能耗提供數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化等數(shù)據(jù)服務(wù)，為節(jié)能決策提供支撐。

3能源電力管理平臺功能模塊設(shè)計

3.1能源電力管理設(shè)計思路

如圖7所示，校用電按照功能可劃分為：電教功能設(shè)備用電、負(fù)載/插座用電、暖通空調(diào)用電以及照明/動力設(shè)備用電4類。針對這4類用電的自身屬性以及校各區(qū)域潮汐式用電的*特點，聚焦這4類用電場景中的重點項目進(jìn)行能源電力管理模塊設(shè)計，主要包括電子班牌控制模塊，對日常負(fù)載用能設(shè)備進(jìn)行管理的電力監(jiān)測、計量模塊，暖通空調(diào)控制模塊，照明控制模塊。

3.2電子班牌控制模塊設(shè)計

校教室、會議室、圖書館、實驗室等場所設(shè)置有大量電子班牌設(shè)備終端，一旦設(shè)備開啟，即使無人觀看也會一直處于持續(xù)播放狀態(tài)，造成大量能源浪費。校對此缺乏足夠的人力以及信息化管理控制手段對其進(jìn)行精細(xì)化管理，存在很大節(jié)能空間。

電教設(shè)備控制模塊將課程/工作時間表、人體傳感器、監(jiān)控攝像頭、個性化策略（重大會議、來訪等）等作為條件輸入對終端進(jìn)行狀態(tài)控制。根據(jù)條件輸入的不同，能源電力管理平臺可根據(jù)規(guī)劃好的策略控制電子班牌的關(guān)機(jī)、待機(jī)、開機(jī)。

對電子班牌進(jìn)行節(jié)能控制的關(guān)鍵是對設(shè)備周圍環(huán)境進(jìn)行探知，判斷是否有人正在觀看電子班牌，在無人使用情況下將電子班牌顯示屏關(guān)閉，設(shè)為待機(jī)狀態(tài)。為保證學(xué)生、教師在遠(yuǎn)距離觀察時，電子班牌顯示屏可以保持開啟狀態(tài)，不影響使用體驗，設(shè)計采用2種方式進(jìn)行人體感知：

1）監(jiān)控攝像頭。對于設(shè)有監(jiān)控攝像頭的區(qū)域，可采用AI人體識別與虛擬電子圍欄相結(jié)合的方式進(jìn)行判別，將虛擬電子圍欄區(qū)域與電子班牌設(shè)備終端綁定，有人進(jìn)入圍欄區(qū)域，則自動將電子班牌從待機(jī)狀態(tài)切換至正常開機(jī)狀態(tài)。

2）人體傳感器。對于未設(shè)置監(jiān)控攝像頭的區(qū)域，可現(xiàn)場安裝5G人體傳感器，人體傳感器采用熱釋電傳感技術(shù)，熱釋電元件受人體紅外線輻射后，會產(chǎn)生熱釋電，經(jīng)過放大器放大后，引起輸出電壓變化。能源電力管理平臺接收信號后聯(lián)動該人體傳感器周遭電子班牌從待機(jī)狀態(tài)切換至正常開機(jī)狀態(tài)。

3.3電力監(jiān)測、計量模塊設(shè)計

電力檢測、計量功能模塊的設(shè)計主要基于兩個方面進(jìn)行考量。一方面是校學(xué)生經(jīng)常性違反學(xué)校規(guī)定私拉電線、使用大功率電器（熱得快、電飯煲、電熱毯等）。這類行為導(dǎo)致電力線路頻繁過載、加速老化，留下嚴(yán)重火災(zāi)隱患，需要在上述不文明用電行為發(fā)生時能夠迅速判斷發(fā)現(xiàn)問題，并通知校內(nèi)工作人員予以制止。另一方面，對于不會直接影響校園電網(wǎng)運行的浪費用電行為，需要利用數(shù)字化、信息化、智慧化的手段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)并杜絕相應(yīng)行為。

電力檢測、計量功能模塊遵循細(xì)化數(shù)據(jù)采集顆粒度與按需配置終端相結(jié)合的設(shè)計原則，如圖8所示，在校的各壓配電柜（35kV以下）、低壓配電柜（380V）、樓層配電箱（380V、220V）以及宿舍樓的各個宿舍回路設(shè)置5G電力計量終端，如圖9所示，對電流、電壓、功率因數(shù)、電弧、溫度、電量等狀態(tài)進(jìn)行實時采集。電力計量終端5G通信模塊通過5G網(wǎng)絡(luò)與用采/計量主站連接，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集及參數(shù)的遠(yuǎn)程下發(fā)等功能，符合電網(wǎng)企業(yè)計量終端標(biāo)準(zhǔn)。利用5G網(wǎng)絡(luò)特性，豐富抄表內(nèi)容，提升抄表頻次，以此增強(qiáng)能源電力管理精細(xì)度。

能源電力管理平臺運用AI智能分析技術(shù)實時分析終端數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)回路漏電、過壓、過載、短路、三相不平衡等問題，及時采用滅弧、斷點等手段進(jìn)行電路保護(hù)。同時在工作站和相應(yīng)管理人員手持終端上進(jìn)行事故報警，安排人員及時到場處置處理。

此外，能源電力管理平臺運用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷分析，對于各類故障進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、對比分析。對于頻繁出現(xiàn)故障的區(qū)域和回路進(jìn)行智能識別，提醒工作人員現(xiàn)場檢查是否存在使用大功率電器等行為，將被動防御轉(zhuǎn)換為主動預(yù)防。同時平臺對同類型區(qū)域進(jìn)行歸類匯總（如同面積同居住人數(shù)的學(xué)生宿舍），橫向?qū)Ρ饶芎闹笜?biāo)，對于用電數(shù)據(jù)異常以及用電嚴(yán)重超標(biāo)的區(qū)域進(jìn)行檢查，降低校園整體能耗水平。

3.4暖通空調(diào)控制模塊設(shè)計

暖通空調(diào)控制模塊在設(shè)計過程中充分考慮校中教學(xué)樓、圖書館、宿舍樓等功能性建筑鮮明的潮汐人流特點。建筑內(nèi)人流量隨時間變化存在峰谷值，人體散熱以及人群活動造成場所內(nèi)溫度波動，而僅通過傳感器進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)存在滯后性。溫度過度調(diào)節(jié)/滯后調(diào)節(jié)不僅給教師、學(xué)生帶來體感不適，同時更造成了能源浪費。

暖通空調(diào)控制模塊主要由終端傳感器采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，同時結(jié)合校各區(qū)域潮汐人流的特點，運用大數(shù)據(jù)和AI智能分析的手段進(jìn)行節(jié)能策略制定，一方面減少建筑人流低谷時段設(shè)備的運行功耗、待機(jī)功耗以及空轉(zhuǎn)功耗；另一方面提前預(yù)知人流峰，根據(jù)教學(xué)樓、圖書館、宿舍樓等建筑的不同特點制定溫度控制時間表，對上述建筑物實施分時、分區(qū)供冷供熱。

由AI智能分析算法根據(jù)該區(qū)域溫度與時間的對應(yīng)關(guān)系制定空調(diào)機(jī)組*佳啟/停時間、焓值切換模式、機(jī)組組合*模式等。為保證空調(diào)機(jī)組設(shè)備的使用壽命、避免不正確操作造成設(shè)備損壞，系統(tǒng)設(shè)計設(shè)備保護(hù)功能，限定規(guī)定時間中設(shè)備的啟/停次數(shù)，并且可對設(shè)備設(shè)置啟/停延時。

3.5照明控制模塊設(shè)計

照明控制模塊運用5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過設(shè)置前端人體紅外、光敏傳感器及視頻監(jiān)控攝像頭實時掌握照明區(qū)域的人流情況、自然光照情況，并在照明燈具上配置燈光控制器，實現(xiàn)校建筑內(nèi)燈光照明的開關(guān)控制、調(diào)光控制以及監(jiān)測計量。

照明控制模塊采用“按需照明”的節(jié)能照明策略，將自然照明條件、環(huán)境情況、人員照明實際需求相結(jié)合，具有多種工作模式，有效增加能源的利用率，使校照明系統(tǒng)更節(jié)能、更效。

4安科瑞校綜合能效解決方案

4.1校園電力監(jiān)控與運維

集成設(shè)備所有數(shù)據(jù)，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行，集中調(diào)控，集中監(jiān)控，數(shù)字化巡檢，移動運維，班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。

4.2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)，實現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計費，實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、費率設(shè)置、賬單統(tǒng)計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設(shè)置補(bǔ)貼方案。通過能源付費管理方式，培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識。

4.2.1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(chǔ)用電額度和定時通斷功能；可進(jìn)行惡性負(fù)載識別，檢測違規(guī)電氣，并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。

4.2.2商鋪水電收費

針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進(jìn)行預(yù)付費管理。

4.2.3充電樁管理平臺

充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲、充”信息能源結(jié)構(gòu)中是*。充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中*一部分。

4.2.4智能照明管理

通過對校路燈的全局監(jiān)測，提供對路燈靈活智能的管理，實現(xiàn)校園內(nèi)任一線路，任一個路燈的定時開關(guān)、強(qiáng)制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)，以及定時控制方案靈活設(shè)置，確保路燈照明的智能控制和效節(jié)能。

4.3能源管理系統(tǒng)

針對校園水、電、氣等各類接入能源進(jìn)行統(tǒng)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。

按校園建筑的分類進(jìn)行采集和統(tǒng)計的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學(xué)類建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等，對數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供領(lǐng)導(dǎo)決策，提管理效能。

構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫，能自動完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計報告，能夠監(jiān)測能耗設(shè)備的運行狀態(tài)，設(shè)置控制策略，達(dá)到節(jié)能目的。

4.4智慧消防系統(tǒng)

智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動報警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關(guān)報警和事件信息通過手機(jī)短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達(dá)相關(guān)人員。

6結(jié)束語

以“5G+智能化”為基礎(chǔ)路線，通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)建立校綠色智慧能源管控模型，構(gòu)建一套適合校園能耗特征的能源電力管理系統(tǒng)，對校綠色學(xué)校創(chuàng)新和低碳模式探索具有深遠(yuǎn)意義。一是大力推進(jìn)校園節(jié)能降碳改造，特別是整體性和系統(tǒng)性改造，將科研和供能系統(tǒng)的實際運行相結(jié)合，通過大數(shù)據(jù)分析和實時監(jiān)控，開展能效診斷，優(yōu)化能源供用方案，為推動校園發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)智慧和力量；二是?？梢猿浞掷糜欣麠l件積極大力弘揚(yáng)綠色低碳文化，引導(dǎo)師生自覺做綠色低碳技術(shù)的創(chuàng)新者、綠色低碳生活的踐行者；三是創(chuàng)造校節(jié)能降碳領(lǐng)域人才培養(yǎng)實踐環(huán)境，為實現(xiàn)雙碳目標(biāo)發(fā)揮更大的人才培養(yǎng)作用。

綜上，校能源電力轉(zhuǎn)型，需要加強(qiáng)能源電力管理和數(shù)字技術(shù)的融合力度，綜合運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、AI人工智能等數(shù)字化手段，提升生產(chǎn)運營效率和綜合管控水平，以數(shù)據(jù)+平臺+應(yīng)用，加速校能源電力管理數(shù)字化進(jìn)程，為實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)助力，為發(fā)展新經(jīng)濟(jì)賦智賦能。

【參考文獻(xiàn)】

【1】尹霞，王筱琲，李曉，李炳森.基5G技術(shù)的校物聯(lián)網(wǎng)能源電力管理平臺的研究應(yīng)用[J]國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司.2023（12）：52-60.

【2】英荷殼牌石油公司《BP世界能源統(tǒng)計年鑒》編輯部.BP世界能源統(tǒng)計年鑒（2021年版）［R］.倫敦：英荷殼牌石油公司，2021.

【3】校綜合能效解決方案2022.5版.

【4】企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.

作者簡介

翟雪玲，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事宿舍安全用電研究發(fā)展。