實(shí)驗(yàn)室電能管理&智慧安全用電系統(tǒng)解決方案

一、政策背景

• 2021年10月24日，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》。
• 2022年10月26日，教育部關(guān)于印發(fā)《綠色低碳發(fā)展國(guó)民教育體系建設(shè)實(shí)施方案》的通知。
• 2022年8月，科技部、國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部等9部門印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案（2022—2030年）》。
• 2021年12月28日國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知》。
• 2017年國(guó)務(wù)院安全生產(chǎn)委員會(huì)下發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展電氣火災(zāi)綜合治理工作的通知》。
• 2017年6月26日國(guó)務(wù)院教育部辦公廳發(fā)布了《關(guān)于開(kāi)展教育系統(tǒng)電氣火災(zāi)綜合治理自查檢查的通知》。

二、項(xiàng)目背景

三、實(shí)驗(yàn)室用電管理現(xiàn)狀

1. 用電需求日益增長(zhǎng)：實(shí)驗(yàn)室精密儀器設(shè)備多、易燃易爆物品多、用電設(shè)備多，用電環(huán)境復(fù)雜，用能需求也相應(yīng)攀升。
2. 節(jié)能隊(duì)伍建設(shè)薄弱：實(shí)驗(yàn)室節(jié)能降耗工作基本由后勤保障，缺乏專業(yè)技術(shù)和專業(yè)培訓(xùn)。
3. 用電安全監(jiān)管不夠：部分實(shí)驗(yàn)室存在供電和用電設(shè)備老化嚴(yán)重，易出現(xiàn)漏電、短路、過(guò)載等安全隱患。
4. 節(jié)能意識(shí)有待提高：實(shí)驗(yàn)室能源利用率存在浪費(fèi)現(xiàn)象，“人走燈熄，隨手關(guān)水”等節(jié)能習(xí)慣尚未養(yǎng)成。
5. 管理模式亟待優(yōu)化：實(shí)驗(yàn)室普遍采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)管理為主，人工成本投入大，需定期定時(shí)巡檢，形成管理漏洞。

四、建設(shè)方案

4.1 實(shí)驗(yàn)室用電管理痛點(diǎn)

1. 能源消耗浪費(fèi)嚴(yán)重：用電體量大，設(shè)備管理不合理導(dǎo)致用能浪費(fèi)嚴(yán)重，缺乏能源管理平臺(tái)和能效考核指標(biāo)。
2. 人工排查、事后處置：運(yùn)維管理主要采用人力巡查為主的方式，容易存在檢查疏忽、遺漏，對(duì)潛在的安全隱患不能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)。
3. 用電管理手段缺乏：能耗管理手段缺乏，智能化管理程度不夠，能源管理缺乏后端數(shù)據(jù)分析，對(duì)潛在的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判不足。
4. 違規(guī)用電、保護(hù)能力弱：存在因線路老化、用電設(shè)備老化、用電設(shè)備功率過(guò)大導(dǎo)致的各種電氣故障，用電隱患大，容易引起電氣火災(zāi)。

4.2 建設(shè)目標(biāo)

4.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)架構(gòu)

• 數(shù)據(jù)采集層：包括物聯(lián)網(wǎng)智能斷路器、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、電源模塊、智慧安全用電管理系統(tǒng)等，部署在實(shí)驗(yàn)室區(qū)域。
• 傳輸層：為數(shù)據(jù)采集層提供網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，主要是以太網(wǎng)為主鏈路，結(jié)合實(shí)際環(huán)境可搭配無(wú)線手段來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳。
• 平臺(tái)層：采用BS架構(gòu)Web瀏覽訪問(wèn)模式，主要包括服務(wù)器、平臺(tái)軟件等。

系統(tǒng)實(shí)施

五、應(yīng)用價(jià)值

5.1 設(shè)備智能控制

1. 定時(shí)控制：根據(jù)工作安排預(yù)先設(shè)置空調(diào)、燈光、儀器設(shè)備、風(fēng)機(jī)等設(shè)備開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間，通過(guò)定時(shí)控制手段，在下班時(shí)間實(shí)驗(yàn)室無(wú)需使用時(shí)斷電，避免出現(xiàn)無(wú)人情況下的開(kāi)機(jī)等情況，有效節(jié)電。
2. 實(shí)時(shí)計(jì)量：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室空調(diào)、燈光、儀器設(shè)備、風(fēng)機(jī)等設(shè)備運(yùn)行情況及用電量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)智能化對(duì)比統(tǒng)計(jì)和分析，可以實(shí)時(shí)了解能耗情況，生成報(bào)表，為科學(xué)調(diào)控節(jié)能環(huán)保、減少能耗成本等提供數(shù)據(jù)支撐。
3. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路電流、電壓、溫度、功率、功率因素、三相不平衡、缺相，不間斷監(jiān)測(cè)線路，自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表，了解用電線路及用電設(shè)備的健康狀況，最大程度保障用戶電路安全。
4. 故障預(yù)警及報(bào)警：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路溫度，當(dāng)線路溫度過(guò)高時(shí)會(huì)實(shí)時(shí)預(yù)警和斷電保護(hù)報(bào)警，當(dāng)因電氣故障引起的電火花、強(qiáng)電弧隱患時(shí)會(huì)實(shí)時(shí)預(yù)警和斷電保護(hù)報(bào)警。還具備短路保護(hù)報(bào)警、漏電保護(hù)報(bào)警、過(guò)載保護(hù)報(bào)警、過(guò)欠壓保護(hù)報(bào)警、缺相保護(hù)報(bào)警、三相不平衡保護(hù)報(bào)警、外部聯(lián)動(dòng)報(bào)警等異常報(bào)警功能。

5.2 強(qiáng)電遠(yuǎn)程監(jiān)控

5.3 設(shè)備智慧運(yùn)維

5.4 能耗統(tǒng)計(jì)分析

1. 能耗數(shù)據(jù)采集：定時(shí)管控，設(shè)置定時(shí)場(chǎng)景策略，遠(yuǎn)程終端控制。
2. 節(jié)能服務(wù)：洞悉能耗結(jié)構(gòu)，定制數(shù)據(jù)化節(jié)能改造方案。
3. 安全管理：故障預(yù)警，快速定位，實(shí)時(shí)報(bào)警斷電，提高用電安全性。
4. 數(shù)據(jù)分析：年、月、日多時(shí)間跨度用能統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)出報(bào)表、用能排名對(duì)比、能耗同比和環(huán)比報(bào)表。

六、經(jīng)濟(jì)價(jià)值

1. 提升實(shí)驗(yàn)室能耗管理水平：通過(guò)建立實(shí)驗(yàn)室綜合能耗管理平臺(tái)，解決當(dāng)前學(xué)校如：空調(diào)、風(fēng)機(jī)等大功率用電設(shè)備能源浪費(fèi)問(wèn)題，利用物聯(lián)網(wǎng)、傳感技術(shù)對(duì)用電設(shè)備遠(yuǎn)程管控，實(shí)現(xiàn)權(quán)限范圍內(nèi)的自動(dòng)化控制，科學(xué)調(diào)控，提高實(shí)驗(yàn)室能耗管理水平。
2. 助力實(shí)驗(yàn)室節(jié)能數(shù)字化轉(zhuǎn)型：通過(guò)數(shù)據(jù)可視化的方式，用數(shù)據(jù)圖表直觀呈現(xiàn)，對(duì)用能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析診斷，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)置，能耗歷史數(shù)據(jù)查詢，監(jiān)督實(shí)驗(yàn)室整體用能情況，隨時(shí)調(diào)取用能數(shù)據(jù)的日?qǐng)?bào)、周報(bào)、年報(bào)，并依據(jù)數(shù)據(jù)做出能耗優(yōu)化相關(guān)決策，為用能預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)一步挖掘節(jié)能空間，構(gòu)建互聯(lián)互通、節(jié)能低碳安全高效、可持續(xù)的綠色智慧實(shí)驗(yàn)室新形態(tài)。
3. 落實(shí)建設(shè)安全實(shí)驗(yàn)室目標(biāo)：針對(duì)實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)區(qū)域，對(duì)用電設(shè)備智能運(yùn)維能有效降低用電設(shè)備的故障率、減少人工管理成本，減少安全事故的發(fā)生，為建設(shè)安全實(shí)驗(yàn)室提供數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析和科學(xué)研判以輔助決策，保證實(shí)驗(yàn)室設(shè)施安全穩(wěn)定的運(yùn)行，落實(shí)建設(shè)安全實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)。

七、效益分析

• 消除電氣火災(zāi)：有效監(jiān)測(cè)這些電氣火災(zāi)因素（電流、電壓、剩余電流、溫度）。
• 節(jié)約人工成本：實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，在規(guī)避違規(guī)的同時(shí)至少節(jié)省50%以上的人員成本。
• 降低能耗：實(shí)時(shí)記錄用電量、分時(shí)段記錄用電量，了解各時(shí)段的用電情況。
• 提升響應(yīng)效率：由以前人工通報(bào)到查找原因的20分鐘，縮減到10秒。
• 縮短應(yīng)急搶修時(shí)間：由以前的3個(gè)小時(shí)以上，縮減到1小時(shí)以內(nèi)（時(shí)刻待命）。