随着社会进步和经济发展，能量消耗高速增长，传统粗放的能源管理模式已经无法满足当时社会的进步，节能降耗面临严峻的考验。至2017年，我国的能源消耗已占全球能源消耗量的20%，首次超过美国成为世界能源消耗第一大国。节约型校园建设是公共机构建设中的重要内容，不仅是学校自身发展的需求，更是学校应有的社会责任。高校建设能源管理，不仅有利于缓解教育资源供需矛盾，推进学校自身可持续发展，还将为节能型社会提供良好的氛围，为节能型社会建设提供人才和技术支持。本文以北京广元科技有限公司高校能管系统为例，阐述能源管理系统在面对高校用户时的设计原则。

1. 高校能源管理的必要性

1.1. 高校能源管理对教育教学的影响

高校能源管理工作不仅是学校教育教学能够正常运转的物质基础，而且高校能源管理模式及正常运行也是高校教育教学工作的重要组成部分。对于前者而言，高校的能源管理工作不仅事关高校现有能源能否正常发挥其应有的效能、而且也事关在这些能源的影响下，学校的教育教学工作实现既定的教学目的。对于后者而言，学生在参与能源管理工作，或者在其消耗能源的过程中他们也在潜移默化地形成正确的能源观，也在潜移默化地接受以“节俭”为核心的能源教育，从而使能源管理工作与正常的教育教学实践一起对学生的健康成长起到了重要的影响。

1.2. 促进高校可持续发展

高校能源管理系统的建设可以促进高校可持续发展。随着社会对环境问题的日益关注，高校的社会责任感也在不断增强。建设能源管理系统可以有效地降低高校的能源消耗，减少对环境的影响，符合可持续发展的理念。

1.3. 提高高校管理效率

高校能源管理系统的建设可以提高高校的管理效率。通过对能源消耗的监控和控制，可以实时掌握各场所的能耗情况，及时发现和解决用能问题，提高管理效率。同时，能源管理系统还可以提供丰富的数据分析和报告功能，帮助高校管理者了解能源使用情况，制定更加科学合理的用能计划和管理策略。

1.4. 遵循绿色发展理念，高校能源管理工作势在必行

随着绿色发展理念的提出与发展，节能减排成为各个产业在未来发展的必由之路，高校建设和发展同样适用于这一理念，大力开展节能工作和能源管理体系建设，更高效地利用有限的能源资源，可以更好地保障校园的建设和运行，促进校园建设发展。

2. 建设基础原则

北京广元科技高校能管系统是完成对用水量、用电量，以及输水管道、空调系统、光伏系统、加压泵站自控系统等运行情况的现场采集、自动上传、定时存储以及辅助分析的自动化系统。根据可靠性和高效率能耗管理的要求，遵循下列原则：

2.1. 安全性原则

高校能源管理系统监管包含水、电、空调系统、光伏系统、加压泵站自控系统等系统，并实现图信楼的智能化系统（如：视频监控系统、门禁系统等）集成和联动等。如此复杂的系统，任何一点的疏忽都是巨大的安全隐患，为此，系统安全性应从系统权限安全性、程序的安全性、操作员安全性、文件安全性和网络安全性等多方面综合考虑。广元科技能管系统数据均采取独有的数据加密技术进行传输；系统对操作角色、用户权限进行严格控制；网络满足安全等级保护二级要求。

2.2. 稳定性原则

能源管理系统是一项长期不间断运行的系统，肩负着监管校园内多种供能/用能设备的运行状况，并具有一定的处理事件的功能，所以系统的稳定性要求较高，为节约后续成本。为了保证系统的稳定运行，能管平台应从从系统结构、技术措施、软硬件平台、技术服务和维护相应能力等方面综合考虑，确保系统较高的性能的同时，满足系统稳定性的要求。如：在网络环境下多用户并发操作中，满足较高的稳定性和响应速度，综合考虑确保系统应用中最低的故障率，确保系统的良好运行。

2.3. 可扩展性原则

系统设计时遵循最经济的原则，力争实现“扩展性很强，且在扩容升级时浪费最少”。结合系统的结构特性，充分考虑系统用户组织结构的业务特点，需构建标准化的能耗管理机制和系统业务处理流程；系统应充分考虑到升级、扩展以及与其它应用系统的接口能力；并提供标准的设计方案、开发者平台及API接口。

2.4. 维护性原则

能源管理系统应充分考虑了运行过程中的“简单易行，且具备良好的实施预防型和纠正型维护”功能。所有测点、结构模型、数据修改等都有可以实现实施层面的配置。另外，系统还应设置“自监测功能”，能够实现对系统自身包括对故障的检测、诊断、修复以及系统重新进行初始化等功能，方便后期系统的维护。

3. 部署架构

平台主要分为设备层、网络层和管理层三部分。

3.1. 管理层

本层由云服务器、操作员工作站、打印机、监控大屏等组成。Web终端用户包括能耗管理人员-使用该系统进行能源的分析和管控；用能用户-对自身的用能情况进行查询；企业管理人员-浏览相关报表，提供决策支持。

3.2. 网络层

本层以交换机、通讯管理机、防火墙及相关网络线路组成。根据不同的校园网络情况，对其不足支出进行有效补充，最大限度的满足系统数据采集和传输的要求。根据校园的面积及对网络通讯质量的要求，做出相应调整，如主干通讯网络铺设光纤等。

通讯管理机为我司自主研发，已经在多个大型项目中应用，具有技术成熟、运行稳定的特点。根据现场情况，各仪表及传感装置通过现场总线，与通讯管理机进行数据的交互，然后由通讯管理机通过IP网络实现与主站系统的数据交互。

3.3. 设备层

设备层主要由水表、电表、压力传感器、热量表、流量计、温湿度传感器，以及各三方系统等组成。三方系统包含但不限于：加压泵站自控系统、空调监控、智能照明系统、视频监控系统等。根据现场情况，各仪表及传感装置通过现场总线、无线（Lora）的方式，与数通讯管理机进行数据的交互，然后数据采集器通过校园网络实现与主站的数据传输功能；三方系统通过总线或者TCP/IP（数据接口：OPC、BACNet、MQQT等等)与主站进行通讯。

4. 高校能管系统软件设计要素

4.1. 自上向下的能耗分析

北京广元科技能源管理系统的底层为数据采集点（即：水表、电表、压力传感器等监测点），测点之上是数据展示模型，也是系统用户进行能耗管理工作的“逻辑对象”。系统以顶层管理、决策为目标，对能源管理系统进行顶层设计，逐层向下分解，直至底层重点用设备。各维度包含：

Ø 用能单位级：高校整体；

Ø 次级用能单位级：图书馆、教学楼、学生公寓、餐厅、体育设施、功能建筑等等；

Ø 用能单元级：根据计量表安装精细度，用能统计至各楼或用户；

Ø 重点用能设备或工艺：直接用能生产设备，作为生产环节中用能消耗主要对象，如泵、锅炉、电梯等等。

4.2. 四维能耗分析

系统支持多个维度数据统计和分析，能源管理系统的各项数据是通过“统计脚本”来实现的。这些统计脚本可以对使用者开放，允许用户自行修改、增加、和引用；脚本可以实现系统热部署，即添加完脚本后，不需要停止系统就可以部署到系统内。

Ø 从能源介质维度统计分析：以各种能源介质的供给、转换、传输、利用、放散和回收维度开发能流图、形成能源消耗业务报表，实现能源监视、统计和分析。

Ø 从用能单位维度统计分析：以用能单位生产过程所使用的各种能源消耗形成能源监视潮流图、计量统计表和管理分析图表实现能源管控。

Ø 从能源用途维度统计分析：以电（用途分项包含：照明插座、空调、动力、特殊用电）、水（用途分项：生活热水/冷水、消防用水、绿化用水、景观水等）的不同用能，多维度统计能源使用状况、评价各项能源需求在总能耗的占比关系、为高校用能结构优化提供决策支撑。

Ø 从重点用能设备或工艺能源统计分析：以不同的重点用能设备或重点用能工艺多维度统计能源使用状况、评价各项能源需求在总能耗的占比关系、为节能技改和管理优化提供数据支持。

4.3. 系统标准化

制定系统命名规范及标准，为高校能管系统建设统一、标准化管理奠定基础。按国家工信部数据编码统一导则标准化命名。

4.4. 知识库建设

专家库的数据能够为系统内的统计分析模块引用，并为越限告警、专家诊断、用能/设备综合报告等等功能提供数据依据。在多年的能源管理项目建设和维护的工作中，北京广元积累了大量的专业数据，包含但不限于以下内容：

(1)企业能耗管理制度：公司的能耗管理组织架构和岗位职责说明。

(2)国家政策：《国家“十三五”节能减排综合工作方案》、《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理的实施意见》、《高等学校校园建筑节能监管系统建设技术导则》...

(3)国家/行业/企业指标，指标类型包含以下内容：

Ø反映总体指标：反映整体能源利用状况和水平的指标。如：单位面积能耗、单位人能耗等；

Ø反应过程的指标：反映主要工艺流程，能源利用状况和水平的指标，如：工艺能耗、主要工序能耗等；

Ø反应设备的指标：反映设备效率和利用效率的指标，如：设备效率，设备运行效率等；

(4)设备维护维修检查诊断：

将日常系统运维、用能分析时积累的技术、方法、措施等等形成知识库，已备进行数据挖掘和技术指导。目前经过项目积累生成的诊断策略共计3000多项。

4.5. 系统对象化、模块化

对系统归类出来的对象类进行建模，然后对添加到系统中的业务对象进行批量快速配置，提高系统的实施效率，简化应用操作，提高系统处理效率，并应提供系统的自适应性，即系统增加、修改、删除对象，自由配置监测参数项，使系统实现非代码级的自动配置。

4.6. 用能结构可配置

系统计算模型是动态的，可完全随用能结构配置的改变而改变，从而使系统可以适配各种复杂的统计运算，运用用能结构配置方式处理能源计量节点的统计业务，可以大大提高系统的自适应性、可维护性。北京广元能源管理系统的各项数据是通过“统计脚本”来实现的。这些统计脚本可以对使用者开放，允许用户自行修改、增加、和引用；脚本可以实现系统热部署，即添加完脚本后，不需要停止系统就可以部署到系统内。产品已经积累了230个统计脚本，约1850余个数据项。