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1.1背景
随着中国经济的发展，能源问题日益突出，节能减排作为国家可持续发展的重要举措被提升到战略高度，在国务院发表的《节能减排“十二五”规划》提到，在2015年，单位工业增加值（规模以上）能耗比2010年下降21%左右，我国当前有19个城市建成轨道交通线路多达87条，运营里程超过2539公里，地铁是城市内的能耗大户，尤其是电能的消耗，占地铁运营成本的比例很高，因此，针对地铁各主要用电设备的运行工况、损耗情况以及电特性等进行分析，研究科学有效的节能措施，是降低运营成本，提供地铁可持续发展能力的重要途径。
1.2地铁能耗问题
地铁行业能耗节能主要遇到的问题有
1）线路能耗呈持续增长的趋势，地铁线路的持续建设的导致能耗继续增加，电费的成本急剧增加；
2）能耗统计监测体系不完善，地铁车站分项节能应用不普遍，现有的能耗统计数据较粗，准确性差，且由于技术手段缺乏，统计分析和节能效果的评估方法欠缺；
3）缺乏标准的能耗指标，需要结合地铁运营特点建立能耗的指标体系，并在此基础上制定合理的考核标准；
4）缺乏标准化的节能效果评价指标，需要建立适合地铁行业的定量评价与定性评价相结合的节能效果评价指标体系。
2、能耗管理系统设计
2.1 设计目标
能耗管理系统旨在建立车站精确的能耗监测管理平台，为用户科学用能、合理用能、节能管理提供支持，系统设计的主要目标有：
1）建立车站能耗采集平台，提供各个分项能耗数据采集、统计、存储功能，为能耗管理提供数据依据；
2）建立能耗统计和分析系统，为科学用能、合理用能、节能管理提供支持。
3）提供外部节能设备控制接口和节能策略管理，通过科学手段减少不必要的能源浪费，最终达到节能的目的。
4）依照地铁运营能耗数据的分析，建立能耗的指标体系和制定相应的考核标准。
5）建立定量评价与定性评价相结合的节能效果评价指标体系；
2.2 系统构成
能耗管理系统通过能耗数据监测采集、能耗管理指标的量化管理、节能控制和综合分析应用三大模块进行设计，对地铁线路各车站不同专业设备（包含牵引系统、照明系统、通风空调系统、电扶梯等）的能耗数据、环境设备参数、客流参数进行实时采集检测，建立起适合地铁运营的各类能耗评估指标、管理流程和各个节能项目效果的评价指标。
2.3 能耗采集模块
实时能耗采集模块实现实时能耗数据的采集，作为系统整个平台能耗数据的来源和支撑，它的功能主要有：
1）通过通讯接口的方式实时采集布置在车站现场各电能仪表的能耗数据信息，主要包括以下系统设备的实时能耗数据：牵引供电系统、通风空调、电扶梯、照明、给排水、弱电系统等；
2）通过与环境与控制设备系统的通讯接口采集环境参数、设备参数；
3）通过与自动售检票系统的通讯接口采集车站客流信息。 能耗数据采集的网络拓扑示意图：
图 3：能耗数据采集的网络拓扑示意图
2.2指标量化管理模块
指标量化管理模块对各类供电负荷制定用电指标，实时监测用电情况，通过横向和纵向的用电分析比较，从而建立如下指标体系：
1）建立合理的节电考核指标体系；
2）建立适用于地铁行业统一的能耗指标体系来评估各类设备的能耗系数；
3）建立适用于地铁行业统一的节能效果评价指标体系来指导如何进行高效的节能。
2.3节能控制模块
对车站各类用电设备的能耗统计和能耗节能分析模型，以及综合考虑行车密度、进出站客流、环境参数（温度、湿度等）、服务质量因素，对环境设备的参数进行调优，产生节能优化策略，并且通过与环控系统的通讯接口下发该节能优化策略，实现节能的优化控制。
2.4综合分析应用模块
综合分析应用模块依照车站现场采集的实时能耗数据信息作为依据，提供如下综合分析应用：
1）提供实时能耗显示图形界面和能耗趋势曲线显示；
2）提供用电数据汇总平台，从多个维度展现地铁运营能耗的分布情况；
3）提供电能费用的分析平台，满足各项能耗指标的考核要求；
4）提供各类能耗预警功能，帮助运营人员及时发现用电问题。
5）提供节能设备控制和节能策略的管理，并且对各项节能策略的能耗效果的进行多维分析和评估。
3、总结
地铁能耗管理是地铁运营过程面临的重大问题，能耗管理系统的必须从设计目标和功能划分就考虑地铁运营的需求，能耗系统远期更应该考虑与节能控制结合，实现能耗的采集，管理，控制完整的地铁能耗控制管理流程。
篇2
1、引言
能源管理涉及的范围很广，它包含了从能源生产到消耗各个环节的管理技术，冶金企业能源管理主要涉及对企业二次能源的平衡管理和能源消耗的分析。
河北钢铁集团宣钢公司在2011年开始建设能源管理系统，其针对现场的水、电、气体等能源仪表，通过组网对其进行远端的数据采集与控制，集有线和无线测控与计算机局域网于一体，形成一个网络系统，实时监测现场能源介质的运行状态。
能源管理系统（简称EMS系统），通过能源计划，能源实绩，计量认证，能耗计算，设备管理，报表管理等多种手段，使企业管理者对企业的能源成本比重，发展趋势有准确的掌握。其基本管理职能包括：
能源系统主设备运行状态的监视
能源系统主设备的集中控制、操作、调整和参数的设定
实现能源系统的综合平衡、合理分配、优化调度。
异常、故障和事故处理。
基础能源管理。
能源运行潮流数据的实时短时归档、数据库归档和即时查询。
2、EMS系统的特点
实时性：为了及时获取各种能源介质的能耗信息，该系统充分考虑了宣钢当前设备通信协议的状况，采用了丰富多样的接口技术，使所有的数据采集时间控制在1s-5s之间，并与产销系统和ERP系统进行数据传输；
先进性：先进的网络管理方式、网络设备以及一致的开放式数据库接口，无论从系统性能、可靠性及网络的拓扑结构等方面都为企业提供了高技术的管理模式；
可靠性：可靠性是能源数据采集的先决条件。简单的网络拓扑结构及各个功能模块冗余的设计使得系统运行更加安全可靠；
安全性：系统对于不同的管理职能提供了不同的管理权限；还包括网络的安全性，整个网络安装了防火墙，还使用了网络隔离技术，有效阻止了外界非法病毒的入侵，从而保证了网络的安全；
可操作性：硬件设备设置简单、直观；系统软件提供人机界面便于操作。
3、网络结构
EMS网络拓扑结构分为三层：
一层为仪表到数据采集分站的通讯，采用RS-485通讯和模拟信号两种方式；二层为数采分站到总站的通讯，采用无线方式和有线方式；三层为管理网，由服务器到管理分站，组成局域网，连接方式根据现场的实际『青况布置：对于楼内或距离小于100m的计算机，使用超五类双绞线组成百兆局域网；距离较远但布线方便可以使用光纤；距离较远、布线不方便采用无线网桥的方式。
服务器（采集器）的作用：一方面收集分站送来的数据进行汇总处理，同时也能对远程仪表进行参数设置；另一方面服务器可对工作站（客户机）进行数据共享。客户机可以预览或打印统计报表、实时监控和供维修人员监视系统运行状态。
4、EMS系统的主要功能
4.1 监视和远程控制
（1）能源介质数据监视。通过I/O服务器的接口功能，接收来自厂区PLC、DCS和采集站网关的各类信息，完成数据采集合并归档到实时数据库中。系统采集各种介质的发生量，各存储柜的柜位、柜容，以及各能源计量仪表流量、压力、温度和表底数据等。
（2）能源设备及主要工序运转状态监视。通过I/O服务器的接口功能，实时采集能源设备的重要参数，判断设备运行状态及工序生产状况，故障及时报警。
（3）能源设备的远程控制。能源中心调度人员通过专用操作站向厂区能源PLC系统下达控制指令，控制能源设备的运行。
4.2 基础能源管理
（1）能源设备管理。能源设备管理主要用于能源计划的编辑和设备维护。能源设备管理主要对关键的大型能源设备实行集中管理，包括建立检修和使用档案，辅助制定设备检修计划；对设备检修记录进行跟踪、查询和统计。
（2）能源计划管理。能源计划管理根据能源设备管理模块提供的接口，可以查阅与能源计划有关的能源设备的检修计划，同时在制定能源计划是，根据生产与消耗平衡的特点，在制定能源计划的过程中动态显示全局能源平衡情况，方便业务人员微调。
（3）能源报表管理。对于能源系统的计量与管理统计数据，EMS对原始采集数据经必要的计算处理后，按指定格式、时间自动进行系统报表输出。能源报表管理提供对整个能源管理系统中所以模块报表需求的支持，提供各种自动报表、手动报表及能耗报表。报表包括小时报表、日报、月报和年报等。
5、关键技术
5.1 能源预测模型
本系统中综合考虑了生产信息、设备检修计划信息、非计划停工信息、工艺变更信息以及能源实际采集数据，对某一能源介质未来几个小时或几天内的生产状况及各用户单元消耗状况进行追踪预测，并根据相应时段内的预测结果进行预测平衡展示，涉及的能源介质包括高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、电、水等。预测结果以趋势图等形式输出，为能源平衡调度提供指导。其中包括的曲线有：
实时曲线：用曲线的方式显示测点的瞬时量；用来直观显示实时的数据变化和累积计量的阶段性变化。
历史曲线：画出测点的某时间段的曲线；
钢铁企业能源介质的波动在自身波动规律的基础上受静态因素、动态因素的影响。静态因素指物料、产品、工艺条件等，通过静态因素推算出能源理论发生量的过程称为静态模型。动态因素指工况条件发生变化，如高炉修风、换炉、计划检修及非计划停机等。
5.2 跨平台、异构应用数据交换技术
能源管理系统、产销系统和ERP系统是同时实施的。ERP负责四级财务核算，能源生产和能源消耗的数据需要上传ERP；同理ERP对电的采购计划，需要下传至能源管理系统中完成电的平衡计划。产销系统负责管理生产，而能源管理系统需要来自产销系统的生产计划和实绩，来完成能源计划和能耗计算。因此三个系统是相互集成，才能完成各自的管理业务。
5.3 无人值守技术
能源管控系统对动力设施进行远程控制，主要包括煤气柜，放散塔等。设置远程控制专用操作站，操作站配有专用监控软件。
5.4 网络隔离技术
在能源网络实施过程中，为了不影响生产，在一些关键网接入能源环网技术中选择了最新的网络隔离技术——隔离网关。隔离网关通过内部的双独立主机系统，一端接人站控系统网络，通过采集接口完成各子系统数据的采集；另一端接入能源环网，完成数据到能源管理系统的传输。
6、结论
EMS投入运行后，系统运行稳定可靠，能源的分配情况、消耗情况可以及时反馈给有关部门，为生产决策提供了数据，使能源调度更加及时，合理，减少了煤气的放散，又有原来的事后统计，变为现在的计划管理与动态调控，减少了能源消耗，降低了能源成本，经济效益极为可观。
参考文献
[1]李向军，孙彦广，冶金能源管理系统EMS[J]科技资讯，2008（3）：95
篇3
在我国的建筑行业不断发展的今天，建筑的能耗也越来越大。近年来，国内的居民建筑基本能源消耗量（不包括热水提供）占据了全国总能耗的百分之十五。而在这些数据中，尤以中央空调和采暖水系统的能源消耗量最大，约占据了居民建筑总能耗的百分之六十左右，而这还不包括在居民建筑建造过程中的一系列能耗。因此建筑行业的飞速发展，一方面推动了我国的国民经济进步，另一方面也给国家带来了极其严重的能源危机。在未来的几年，中国的建筑能耗还会持续的增长，面对日趋严重的能源危机，必须积极的探索减低建筑物能源消耗的方法。
一 、中央空调的能耗计量管理
在建筑的能耗中，随着人们的生活水平不断提高，空调的普遍使用使得空调能耗成为居民建筑能耗的主要成分。而近年来频频出现的夏季用电高峰期的拉闸限电情况也更进一步的说明了这一问题。而中央空调由于其克服了以往分体式的空调所存在的一系列缺点而逐渐 的成为住宅建筑空调的较为热门的发展方向。
完整的空调系统，其能耗包括制冷系统能耗、制热系统能耗、风系统能耗和水系统能耗。下面以空调制冷系统为例，对空调能耗的影响因素和节能手段进行分析。
（1）空调制冷负荷
空调制冷负荷的大小影响到制冷设备、风系统、水系统的能耗大小。室内外的温差对空调制冷系统的能耗影响很大，由于室外温度是人不可控制的，所以室内预期温度的设置显得至关重要。若只要求舒适性而一味地降低室内的预期温度，则会大幅度的增加空调的制冷负荷，提高空调能耗。因此我国对于公共建筑的夏季室内温度明确规定不得低于26度，而对于居民建筑而言，由于无法对室内温度进行强制规定，只能通过对这一信息进行广泛的宣传，指导居民自觉限制室内温度，积极响应节能减排。除此之外，建筑物的户型以及面积大小、楼层高度、建筑和房间朝向、建筑围护结构（包括建筑形体、窗户面积、建筑材料性能）、室内的照明设备的排布和功率等都需要进行规定。
（2）中央空调的系统能耗
中央空调的主机能耗是整个空调系统的主要能耗，其受到中央空调制冷设备的冷冻水、冷却水温度和能效比的影响，为了降低中央空调主机能耗，应选择能效比较高的设备、较低温的冷却水，降低出水温度。中央空调的系统未能广泛的得以应用，主要原因是节能设备的质量达不到普遍的较好水平，同时主机的配备容量相对较大，导致制冷系统无法在最佳状态下工作，使能耗偏高。
风机与水泵的能耗也是应当考虑的内容。水泵与风机的功率随着系统流量的增大而增大，其能耗受到通水量和通风量的大小影响。同时水、风系统还存在着一些其他影响：水泵与风机的选择直接与流量和轴功率挂钩的特点使得泵与风机即使全负荷运行也不一定能够处于最佳工作状态；预定温差大于实际温差，导致耗电量急剧升高。
综上所述，为达到中央空调节能减排效果，要做到以下几点：做好围护结构保温，降低能耗，建立健全与相关标准法规相结合的制度，同时加强监管，对于不遵照管理制度运行的开发商应当加大处罚力度；对社会进行节能减排意识的普及教育，使人们意识到空调系统的节能重要性；加强管理，提高能源利用率，降低无用消耗。
二 、集中采暖水系统的能耗计量管理
（1）采暖系统的室内计算温度以及热负荷的计算
为了避免对于负荷的过大估算对锅炉容量、水泵配置、散热设备等产生影响，在施工设计时，所有进行采暖的建筑的热负荷计算应当按照国标的规定进行计算，而不能仅仅凭借热负荷的指标进行估算，且对于所有的建筑物应当按照相同的计算标准。
（2）住宅建筑的热水集中采暖系统
对于进行单户温度调控的用户应设置热消耗量的单独计量装置。住宅房屋内的公共利用空间如果进行集中采暖，则应当单独设置采暖系统与热消耗量的计量装置。
采暖系统的选择应与热量计、温度调控相匹配，为实现新建住宅的集中采暖的分户独立，方便自主调控与单独计量，可采用双管系统进行采暖。而公用的立管水平分环系统能够供暖的层数与系统的水力平衡、器械材料的抗压能力相关。
（3）采暖水系统的计量方式
对所有的集中采暖用户，分别设置热量表，用于测定用户所获得的热量、流量、回水温度等等。利用热量分配表计算用户的散热设备的散热量，用来确定用户所使用的热量。由于每户不可能只有一组散热器，并且不能同时在每户中设置多个热量表，所以选择在每户一组散热器上设置一个热量的分配表，以测量实际散热量。再通过计算用户热负荷确定用热量，决定用户需要交的供暖费用。
（4）各种分户计量系统的形式热力工况分析
在水平单管串联的系统中，所有热水都逐个流过所有的散热器。若流量降低，第一组的散热器散热量并不会发生变化，但由于流量的减少会导致其出水的温度低于往常，这时下一组散热器的入水温度则会降低，影响散热量。随之是以下所有的散热器散热量均受到影响。
为达到在不影响其他散热器的条件下对某一组散热器的散热量进行调节，通常会设置一条流量旁通管，用于减少散热器的水量，通过温控阀来控制散热量。这一做法的首要技术就是对旁通系数进行计算，这一计算是对实际运行时的一系列数据进行分析之后计算出来的，以这一旁通系数指导旁通管的安装，虽然不能保证所有的散热器都可以达到最佳的工作状态，但基本上都满足了建筑室内热负荷的基本要求，同时也实现了对温度的控制。
而水平双管并联式的系统具有较好的温控调节能力，散热器的供回水具有相同的温度，在进行温度调解时也不会对其他的散热器的散热量造成影响。
结语：能耗计量管理的首要工作是对能耗数据的统计，为最终达到节能减排的目标，对于计量管理得到的数据进行节能策略的方案设计是首要任务。通过数据分析，合理确定设备最佳运行状态，调整运行方式，达到节能减排的效果。同时，能耗计量管理数据的分析对于评估节能建筑的性能指标也提供了一个参考。
参考文献：
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一、教师要学会倾听
心理学家指出：人们喜欢善听者甚于善说者。人与人之间需要沟通、交流，善不善于倾听，不仅能体现一个人的道德修养水准的高低，还关系到能否与他人建立正常和谐的人际关系。教师乐于倾听、学会倾听、善于倾听，不仅是一种必备的优良品质，还是一种重要的工作方法。
倾听本身就是一种教育，即使你没有给对方指点和帮助，但有了倾听，你便在心灵上给予了他丰厚的精神馈赠。老师更要学会倾听，只要认真倾听，就能享受到来自学生内心的那个精彩世界。倾听时教师要以充满柔情的爱心，张开耳朵，满怀信心和期待地迎接那些稚嫩的生命之音。要善于倾听对方，产生共鸣，使其心领神会，产生情感体验。
学生有独特的思想，虽然他们的观点和想法很零碎、很简单，甚至有一些幼稚，但这些思想却构成了他们未来发展的现实基础。教师要善于倾听学生声音背后某种思想和观念的萌芽，并尽量认可他们的价值和意义，当学生发现自己那些隐藏不露的思想被教师倾听并认可时，就与教师建立了更深一步的关系。此时，教师更易走进学生的心灵，更易及时对学生的思想动向进行了解，更易和学生进行沟通。倾听使学生感受到老师尊重他的意见，在乎他的见解，从而增强自信心。尤其出错的学生，当他们感受到老师正在认真聆听自己、猜测内心想法时，他们就会受到巨大鼓励和鞭策。倾听是一种等待，在倾听中交流，在倾听中沟通，最终实现教学相长。
前苏联教育家苏霍姆林斯基曾说：“教育者应当深入了解正在成长的心灵！”真正的教育是心与心的对话，这种对话是以倾听开始的。倾听是一种相互尊重，一种无言的爱。多给学生一次解释的机会，多倾听学生的心声，就等于给了学生一次展示独特自我的机会。只要教师愿意倾听来自学生的声音，你就会惊喜地发现，所有这一切都会变得更有意义。
在倾听过程中，教师要注意做到：
1.必须给予学生必要的尊重
在师生交流过程中，教师要对学生的人格表示充分尊重，不要以师长自居，更不能把自己摆在训导者的位置，让学生充分表达自己的想法和感受，营造平等的环境，让其尽情地说。
2.在倾听过程中，要集中注意力，用心听
在倾听过程中，教师要在适当的时候，用局部表情或者简短语言，不断对学生进行鼓励和理解，让学生体会到老师的关注，给学生的心灵带来温暖，使学生体会到自己说的话得到老师的重视。
二、培养与学生的沟通能力
良好的沟通能力能够帮助我们建立和谐的师生关系。在教育教学中，教师应该积极锻炼沟通能力，掌握与不同学生沟通的技巧，和学生平等地交流沟通。
在平时教学中，教师习惯了知识传授，很多时候并不习惯于和学生沟通，总是用一种命令或知识性的话，让学生执行，甚至给学生提出一些要求，很少考虑学生本人是不是能够接受，是不是愿意接受，以致中间有很多误解，影响师生关系。缺少沟通，就会产生误会和隔阂，很多时候老师并没有给或者根本没有想到给孩子表达的机会。
每个人的思维方式不同，表达水平有异，但都应该享有表达的权利。老师应该充分尊重学生的这种权利，保证学生的这些权利，多一分耐心，让学生把自己的意愿表达清楚。特别处理一些事件时，一定要让学生完整叙述事情的经过，把自己的想法说出来，绝对不能占据话语霸权，任凭一个人根据经验武断地下结论。老师是学生的教育和管理者，我们要明白，培养良好的沟通能力，与学生平等交流沟通，才会有利于解决问题，才有利于建立良好的师生关系。
教师和学生沟通应该从以下方面进行：
1.把握好沟通时机
平时生活中，教师要能够多和学生交流、了解，善于观察，及时发现学生存在的问题，尤其是一些隐性问题，以便能够随时帮助学生分析和解决。另外，教师要把握一些特殊的沟通时机，做好师生双方的交流沟通，这样会达到更好的沟通效果。如在学生取得好成绩时，要分享学生的喜悦，鼓励学生继续努力；在学生有困难时，及时找学生，帮助他分析解决问题；在学生有了情绪心结时，不妨和学生坐下来，认真讨论商量解决办法。总之，把握好沟通时机，让学生感觉到老师在随时关注自己、关爱自己，这样往往能够拉近师生双方的心距，达到更好的沟通效果。
2.讲究一些沟通技巧
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文献标识码：A
文章编号：1003-4161(2007)02-0082-04
能源（特别是石化能源）是经济发展的源动力，是国民经济健康、稳定发展的物质基础，一个国家（地区）经济发展与能源占有及利用应该是相匹配的；但如果不能合理高效的利用能源，能源也会成为经济发展的“瓶颈”[1]。我国虽然总量上地大物博，但人均资源占有量远远低于世界平均值，而且能源利用效率也明显低于发达国家[2]，因此，建立节约型社会是我国当前发展的历史必然。目前，有关中国能源利用效率和节能潜力的分析，多数学者以国际先进国家为标准，通过国际比较判断中国能源利用效率与节能潜力[3-5]；而史丹以中国内部先进水平为标准，通过地区比较界定我国能源利用效率和节能空间[6]。然而，由于不同地区经济实力和资源结构存在较大差别，一些制约能源利用效率的因素，如生产技术水平不可能在短时间内赶上发达国家或发达地区。所以，笔者认为，能源效率的国别差距和地区差异只能为我们提供一个目标值，无法据此计算出中国各省区现实的节能潜力。因此，本文收集了1990~2004年各省区能源消耗和经济发展的相关数据，建立各省区能源利用效率和经济发展水平的统计模型，据此计算出各地区基于主体特征的节能潜力，为能源利用的优化配置和建立节约型社会提供依据。
1 思路方法与指标选择
1.1 研究思路与方法
工业社会能源是经济发展的物质基础，经济的发展依靠能源的驱动而运行。然而，随着经济的不断发展能源消耗量与日俱增，已经成为我国经济发展的主要瓶颈，我们必须未雨绸缪增强忧患意识，避免可能的能源危机影响经济的发展，所以，建立节约型社会是我国当前社会的必然选择。为了认清我国各省区能源利用现状及节能潜力，本文主要从以下三方面展开研究：
(1)分析中国各省区能源利用现状和能源消耗强度的地区差异。选取2004年中国30个省区能源消耗及经济发展的截面数据，分别建立人均能源消耗、万元产值能耗和人均GDP的对应关系，揭示中国地区之间经济发展和能源消耗的对应关系。
(2)从时间序列分析不同省区能源利用效率和经济发展的关系。本文主要以中国各省区1990~2004年能源消耗和经济发展的案板数据，研究不同地区万元产值能耗和人均GDP的关系，用幂指数函数建立二者之间的回归方程，以便寻找能源消耗和经济发展的特殊规律。
(3)不同时段中国各省区节能潜力的对比分析。依据第二部分建立的能源消耗和人均GDP回归方程，分析计算不同时段各地区的节能潜力，选取1990年、1995年、2000年、2004年四个时段，对各地区节能潜力进行横向和纵向的比较。
需要特别说明的是，经济的发展主要以靠中央转移财政，在统计分析中予以剔除。
1.2 指标选择和数据来源
从宏观和普遍的规律来看，一个地区能源的消耗是与人口规模、经济发展水平和节能技术的进步密切相关，在不同地区之间的比较常采用人均能耗和万元产值能耗等指标。由于能源消费结构多以一次能源计算，包括了煤、石油、天然气和水电等，为了统一计量和方便比较，将各种能源消耗折算成万吨标准煤。本文采用人均能耗和万元产值能耗两类指标，揭示我国各省区经济发展与能源消耗的关系，分析不同时段各省区的节能潜力，并将重点放在经济发展与能源消耗的时空变化上。
不同时段各地区人均能耗和万元产值能耗计算公式如下：
EPi=Ei/Pi （1）
EGi=Ei/GDPi（2）
其中，EPi 、 EGi分别为某时段第i个地区人均能源消耗和万元产值能源消耗量，单位是吨标煤； Ei、 Pi、GDPi 分别为该时段第i个地区能源消耗总量、人口总量、国内生产总值（GDP）。
本项研究所选用的数据来源于《中国五十五年统计年鉴汇编》和《中国统计年鉴（2005年）》，其中，本资料汇总了全国31个省区在人口、经济、能源等多个方面长时间的序列数据。
2.中国能源利用和经济发展的现状分析
随着新一轮经济增长，我国进入了工业化的新阶段，重工业比重从1999年持续上升。由于重工业对矿产资源尤其是石化能源的消耗强度很大，导致自然资源对我国经济增长的约束很大，因此，能源的消耗量及能源利用效率很大程度上影响着地区经济的发展。本文依据2004年中国30个省区人均能源消耗量和万元产值能耗为指标，来定量分析能源负荷和人均GDP的关系。
2.1 人均能源消耗与人均GDP的关系
本文选取除外30个省区人均能源消耗和人均GDP的数据，制作X-Y关系散点图（图1）。从图1可以发现，随着地区间人均GDP的差异，人均能源消耗量呈某种正相关关系。在财会软件Lotus 1-2-3 for Windows上，用直线方程 y=a+bx进行回归拟合，得到如下统计关系式：
y=0.9972+0.0665x （3）
相关系数R2=0.6956，相关性显著。
上述统计方程说明，我国经济增长还处于外延性扩张阶段，人均GDP的增长依赖于对石化能源的消耗，随着人均GDP的增长，人均能源消耗量呈同步增长趋势。[7]
图1人均能源消耗和人均GDP的关系
图2万元产值能耗和人均GDP的关系
2.2 万元产值能耗和人均GDP的关系
以上述30个省区万元产值能耗与人均GDP数据作X-Y关系散点图（图2）。从图2可以看出，随着人均GDP的增加，万元产值能源消耗量近似于幂指数下降趋势。换言之，在中国经济发展水平较高的省区，万元产值的能耗较小，能源利用效率较高；反之，万元产值的能耗较高，能源利用效率较低。
我国地域辽阔，各省区之间能源禀赋差异较大，导致产业结构对能源消耗形成不同的偏离类型，因而，万元产值能源消耗也有较大的差异。同时，由于在所选的30个省区中，相对落后的省区数目较多，经济发达的省区相对较少，散点在低发展水平上更为集中。所以以万元产值能耗为依据，所建立的能源消耗与经济发展的统计关系相对偏差较大，统计方程的相关系数R2、t检验值、F检验值相对较低。因此，本文未给出其统计方程，仅说明其变化的趋势。但从总体趋势来看，万元产值的能源负荷随人均GDP的增长呈指数衰减，并将在各省区的时间序列变化中给予定量的分析。
3.基于案板数据的中国各省区万元产值能耗的统计规律
仅以某年截面数据分析经济发展与能源消耗的关系，只是全国31个省区之间的横向比较，由于存在区域差异模型的精度较低，还不足以说明经济发展与能源消耗的长期变化过程。为了准确地认识经济发展和能源消耗的关系，特别是随着科技进步和国家环境保护政策的实施，引起万元产值能源消耗量的变化和省区差异，本文选取1990~2004年全国30个省区的案板数据，以人均GDP为自变量、万元产值能耗为函数，建立了各省区万元产值能耗随着人均GDP增加幂指数衰减模型，结果列表如表1。从表1可看出：除海南和宁夏万元产值能耗在近年有所反弹、相关系数较低外，其余28个省区万元产值能耗随人均GDP的变化符合幂指数衰减方程，相关系数(R2)都在0.90以上。上述这些幂指数衰减曲线在技术经济领域称为“学习曲线”，反映了同一产业或地区，随着技术进步，万元产值能耗下降趋势。从表1可以看出，我们的模拟方程基本符合“学习曲线”。
由于我国经济发展水平和资源禀赋的地域差异较大，所以也出现了一些特殊情况。比如海南和宁夏，虽然也符合幂指数衰减、而且也基本通过t检验，但比起其他省区相关系数有点偏低，分别是0.6780、0.8391，这与该地区特殊的产业结构有关。从海南万元产值能耗和人均GDP的散点图看出，万元产值能耗在1995年后有个明显上升阶段，而2001年后又逐渐回落，这可能和海南省这一期间产业结构变动有关；而宁夏以煤炭为主产业，随着近几年重工业比例不断上升，万元产值能耗在2003年后出现缓慢上升趋势，所以模拟方程也出现了一些偏差。但总体来看，我国各省区万元产值能耗都随人均GDP增长呈幂指数衰减，而且会趋于某一稳定值。
4.中国各省区节能潜力时空分析
通过上面分析可以看出，随着经济的发展，我国各地区单位GDP能耗在逐渐地下降，节能改造成就斐然，但与先进国家相比仍有不小的差距。根据世界银行和英国石油公司（BP）公布的统计计算表明，2003年中国每创造一万美元的GDP所消耗的能源数量，是世界平均水平的3.33倍，是美国的3.68倍，英、法、德、意等西欧发达国家的5～7倍，日本的10.4倍，甚至是印度的1.45倍[8]。我国不合理的产业结构、高耗能工业的过度发展，造成了经济发展对能源的过分依赖[9]。同时，重点用能行业、重点装置的能效水平仍然偏低，提高能源利用效率还有很大的余地。笔者认为,能源效率的国别差距可以比较清楚地了解中国能源效率的水平与节能潜力,但是这个节能潜力是不可能在短期内发挥出来的。从根本上讲,中国与世界上一些发达国家，能源效率的差距在一定程度上也是经济发展水平的差距。一些决定能源利用效率的主要因素,如生产技术水平不可能在短时间内赶上发达国家,产业结构的差距也只有随着经济发展水平的不断提高才能逐步消失。所以，本文基于中国省区内部区域差异，重点分析不同地区本身所能达到的节能潜力，来进行对比分析，以便中国内部能够合理高效地利用分配能源。
4.1 不同时段节能潜力比较分析
关于节能潜力，不同的人理解不同，相应的计算方法也不一样，本文采用基于主体特征的省区节能潜力的计算方法，即各地区人均GDP每增加1千元，万元产值能耗的现实减少值。具体计算步骤为：首先，将表1中各省区的模拟方程求一阶导数；然后，利用不同时段人均GDP的值（x）求出相应的导数值，即人均GDP每增加1千元、万元产值能耗的减少量，本文以此作为各省区不同时段的节能潜力。利用上面的计算方法，分别计算出中国30个省区1990~2004年的节能潜力，本文主要选取四个时段进行比较分析，并根据节能潜力大小将30个省区划分为高、中、低三种类型（表2）。各类省区节能潜力分述如下：
I类省区：节能潜力较高，1990年、1995年、2000年、2004年节能潜力分别在4.81~20.50tce、0.66~1.77tce、0.26~1.05tce、0.10~0.86tce之间，随着经济发展其节能潜力呈下降趋势、节能空间减小，这类区域大部分是一些经济比较落后和能源丰富的地区，由于技术落后及产业结构不合理造成其能源利用效率低下，与同时段的其他省区相比节能潜力较大。
II类省区：节能潜力居中，四个时段的节能潜力依次在1.88~4.34tce、0.34~0.56tce、0.12~ 0.24tce、0.05~0.09tce之间，从1990~2004年节能潜力也在不断下降，而且从表中可以看出不同时段属于此类的省区无太大变化，都是一些经济中度发达的内陆地区，这些地区易于引进东部的先进技术提高能耗效率，实现经济快速发展。
III类省区：节能潜力较低，1990~2004年四个时段的节能潜力依次在0.43~1.99tce、0.04~0.21tce、0.02~0.09tce、0.01~0.04tce之间，随着经济发展这些省区能源利用效率已相当的高，节能空间不大，此类省区主要位于我国经济发达的沿海地区。
4.2 各省区节能潜力的空间分布
图3中国节能潜力分布图
以上主要是从时间序列分析我国各省节能潜力的变化规律，下面我们选取2004年截面数据做出中国节能潜力分布图（图3），着重从空间上分析各省区能源利用效率及节能潜力的地区分布。由于本文分析都不包括，但在做图时为了图形的完整性，根据其所在地理位置和经济发展水平将其归入节能潜力较高一类。在做图时，我们仍然将节能潜力划分为高、中、低三个类型，0.10~0.86吨标煤属于节能潜力较高一类、0.05~0.09吨标煤居中、0.01~0.04吨标煤潜力最小，据此做出图3。从图中我们可以看出，节能潜力较低的省区基本位于东部沿海省区，这些地区经济实力雄厚，技术水平较高，所以能源利用效率较高、节能空间较小；而节能潜力在0.05~0.09吨标煤之间的省区主要集中在我国中部内陆地区；而节能潜力较高的省区主要位于西部落后地区和中部一些能源丰富省区，包括青、贵、甘、晋、宁、吉、新、皖、陕9个省区，这些省区经济较为落后、技术水平低下、产业结构不合理造成能源利用效率低下，节能空间较大。比如，位于我国中部地区的山西、吉林、安徽、贵州其能源利用效率较低、节能潜力较大，和这些省区丰富的能源是分不开的。因此，中国要建立能源节约型社会，在发展东部的同时，应该重点加强中西部地区经济发展、提高其技术水平、优化产业结构，提高其能源利用效率，实现我国内部社会的和谐发展。
5.结论与政策建议
综上所述，可以得出以下结论：（1）经济发达的地区，万元产值能耗较低，但人均能耗较高；而经济落后省区，万元产值能耗高，但人均能耗较低。因此，随着经济发展，能源利用效率有所提高，但我国经济增长还处于外延扩张型阶段，人均GDP的增长依赖于对石化能源的消耗。（2）随着经济的发展以及节能措施的实施，我国各省区能源利用效率呈幂指数衰减。（3）从总体上看，交通方便、沿海、沿江的东南地区能源效率较高，在全国处于领先地位；中西部内陆地区利用效率较低。在当前经济技术发展水平下，中国各省（市、区）均有提高能源效率的潜力和可能性，但是各省（市、区）提高能源效益的潜力各不相同，而且差距很大。
根据上述分析结果，中国在对各省（市、区）实施“十一五”期间能耗降低20%的目标时，不能搞一刀切，要制定有区别的区域节能目标和政策措施[10-12]。为了提高能源效率，提出以下政策建议：（1）要大力推广先进的生产技术和节能技术，坚决淘汰落后的生产技术、工艺与技术标准。（2）优化产业结构，积极发展低耗能产业，减少在能源经济效率低的地区新建高耗能项目，强调高耗能产业布局的能源效率标准。（3）要打破区域界线，构建全国统一的能源市场，并运用市场机制让能源流入效率高的地区，先进技术向落后地区渗透，促进东、中、西部技术和能源的有效交流。
基金项目：国家社会科学基金资助项目（编号：03BJY0088）；陕西师范大学研究生创新基金（2007~2008年度）。
参考文献：
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篇6
电能损耗的计算是建立在每一个电网元件的电能损耗计算基础上，在水力发电厂的实际工作现场不可能对每一个电力设备的负荷及运行电压等参数进行监控，这就需要对有参数监控的大型设备的理论损耗电量及厂损电率、线损电率的变化情况通过统计数据进行监控，监控的数据再进行相互对比、参考，分析其变化趋势和原因。对于水力发电企业最易进行理论计算的损耗电量是输电线路的损耗和大型变压器的损耗，这是因为这两方面的监控参数更完整，它们占所有损耗的比例也比较大。它们的变化情况与实际值的对比可以更好的进行统计分析，对损耗电能的控制也有很好的参考效果，对企业的节电管理有更好的帮助。下面就介绍一下双绕组变压器损耗电能的理论计算。
1 理论计算方法
变压器损耗电能包括空载损耗（固定损耗）和负载损耗（可变损耗）。
（1）空载损耗电能
式中：ΔAT-铁芯损耗电能，kW・h；ΔPO-变压器的空载损耗功率，kW；Uf-变压器分接头电压，kV；U-平均电压，kV；T-变压器运行小时数，h。
（2）负载损耗电能
式中：ΔAR-负荷损耗电能，kW・h；ΔPk-变压器的短路损耗功率，kW；IN-变压器的额定电流，应取与负荷电流同一电压侧的数值，A。
（3）变压器的损耗电量
ΔA=ΔAT+ΔAR
2 实际工作中的损耗电量统计分析的应用
企业在损耗电能的控制管理中采用的方法是：理论计算与实际计算相对比分析；两段线路在同期、同运行方式、同运行时间下相对比分析；现状与历史同期对比分析、与平均水平对比分析。采用的步骤是：首先明确厂损电量和线损电量的范围；其次对各个时期的厂损电率和线损电率进行对比分析，观察损耗电能是否有突变情况；最后对出现异常的指标，查找突变数据产生的原因，从而采取相应措施。
电厂在发供电中，厂内损耗电能主要来源于厂内的变压器、电压互感器、电流互感器、母线等一次设备的损耗（其中不包括已有厂用电量计量的用电设备及损耗）。所以，丹江口水利枢纽小水电有限公司的厂损电能的理论计算以变压器（1B和2B）的损耗计算为主。表1、表2就是选取了具有代表性的三个时间段，对变压器的损耗电能进行理论计算，并计算出这三个时间段实际厂损电能数据，选择相应的数据进行对比分析。
实际损耗计算方法：厂内损耗电量=发电量-供电量-厂用电量
厂损电率=厂内损耗电量/发电量%
三个时间段之间的对比关系：2012年5月和2013年12月份，对比的是：运行方式相同、运行时间相同、变压器的负荷相差较小，变压器更换前后的对比。
2014年12月和2013年12月份，对比的是：运行方式相同、运行时间相同、相同变压器，不同负荷情况下的对比。
第1次对比：厂内损耗电能的理论值与实际值对比（选择时间：2013年12月份）
分析数据的结果：（1）两段厂损的理论计算相差不大，说明两段无突变情况出现；（2）变压器理论值与厂损实际值分段进行对比时，数据相差不大，说明厂损在正常范围内；（3）两段的厂损电率无相差，进一步说明本月厂损电能在正常范围。
第2次对比：新、旧变压器在相同负荷情况下，相同的运行方式下，理论计算值与实际厂损电能的对比（选择时间：2012年5月份和2013年12月份）
在2012年下半年，企业陆续更换了已使用20年的两台变压器，新变压器使用后除了对技术达标上进行分析，还要对其损耗上进行对比分析，所以选择了两个负荷相当、运行时间相同的时间段来进行对比。
分析数据的结果：（1）负荷基本相同的情况下，新变压器的损耗电量（理论值）小于旧变压器，主要原因是新变压器此时的负荷电流较小，从而导致短路损耗电能偏低；（2）新变压器的改造导致厂损电量减少；（3）综合结果是变压器改造后厂损电率下降。
第3次对比：新变压器不同时间段，负荷增加后（2014年12月份），与2013年12月份负荷较小时的对比分析。
分析数据的结果：当新变压器的负荷增加后，变压器的电流和电压值增加，新变压器的短路损耗电能和负载损耗电能增大，总损耗电量明显增大。但同时发电机组的发电量也增大，从而厂损电率与新变压器低负荷时期没有太大的变化，仍比旧变压器时期的厂损电率低。进一步说明新变压器是符合改造后发电机组的经济运行要求。
3 结束语
丹江口水利枢纽小水电有限公司对损耗电能统计分析工作的实践，直接对损耗电能的变化进行了有效监控。在实际工作中，如果有条件也可以对更多的设备进行损耗电能的监控，这样才能对整个企业的节电管理起到更大的效果。
利用详细的统计数据，对数据的分析是损耗电能控制的技术管理工作。设备的选型使用、经济运行和合格的计量装置等等，这些损耗电能控制的设备管理工作。只有两者共同进行才能做好企业的节电管理工作，使企业的经济效益达到最大化。
篇7
轨道交通信号系统的发展主要经历了模拟轨道电路系统、数字轨道电路系统、基于通信的列车运行控制系统CBTC（Comm
unication Based Train Control）三个重要阶段，现阶段 CBTC系统被广泛应用。随着科学技术的快速发展，列车自动控制系统ATC（Automatic train control）有望升级至列车智能控制系统ITC（Intelligent train control），且将成为新一代轨道交通信号控制系统的主要研究方向。
对于新一代轨道交通信号系统技术的开发需要启动预先研究，首先应明确其研究方向，即智能化；其次是基于运营需求，明确哪些方面需要进行智能化，以期解决实际运营中的问题；最后应是讨论如何进行智能化，应以怎样的方式方法去组织预先研究与设计活动，以达到设计最大限度满足需求的目的。
1 ITC系统预研方向主要技术的设定及其用例
1.1 人工智能技术
基于对自己所处专业领域的透彻了解，人类技术专家表现出了很高的推理水平。以信号系统基本概念与规则为前提依据，设想应用人工智能中的知识密集型方法建立智能算法来求解一些轨道交通信号系统问题。该算法的优点包括：其一，从人类专家那里获取的经验知识能够被高度直接使用，这在轨道交通信号系统这种高度依赖规则来管理安全苛求及复杂性信息的自动控制领域非常重要；其二，预使用的规则可以被映射为状态空间搜索；其三，具有良好的解释机制，能够应用基于信号系统规则的框架针对性地解释信号系统问题。这些优点使得将该算法应用于新一代轨道交通信号系统智能控制成为可能，为实现智能控制的技术手段提供了基础和依据。
信号系统在控制与维护等多个方面实现智能化，能有效减少信号设备设置，从而降低系统整体故障率，提高其安全可用性，并减少运维成本支出。以下举例说明。
1.1.1 控制智能化
智能化算法除了能很好地实现无人驾驶运营外，还能根据运营中系统设备的各项状态数据，加以智能判断处理。例如，速度传感器PG作为测速以及信号系统车载里程计算的主要原件，其测速的准确性对定位停车控制以及行车安全有直接重大影响。当受到运营环境中的某种瞬间干扰，导致由PG输入的脉冲波形发生异常（包括空转）时，信号系统检测到的速度瞬间急剧增大，很可能在设备没有故障时触碰紧急制动曲线而导致紧停。作为对策，信号系统考虑列车实际加减速度，包括考虑车轴的打滑或空转而发生检测到的速度急剧变化等情况，首先对检测出的速度按照列车运行防护曲线以下一定值进行智能修正，得到一个修正速度，并将此修正速度作为系统认识速度，从而有效减少PG检测速度瞬间异常对ATO控车平稳度的影响。当然这种处理上的智能化是考虑在一定的控制周期间隙并结合运营经验值，在安全容忍范围内实施的。
根据上述控制规则，可应用智能化模糊关系矩阵通过求小、求大运算，离线生成模糊关系矩阵，实现智能化模糊推理。其实现过程的实质是将模糊合成向量、模糊关系矩阵进行合成求小、求大运算生成一个模糊输出向量，最后主要利用加权对该模糊输出向量进行求解即可。
1.1.2 维护智能化
现有ATC系统在设备维护方面，已经能够做到直观反映故障至机柜级，维护人员可通过机柜面板工作指示灯显示判断柜内是否发生故障。对于柜内具体板卡或控制模块的数据传输故障、采集故障等，可以通过读取特定故障显示板卡上的等位组合代码来判断。但此种判断更面向开发者而不是用户。
ITC系统考虑一种故障定位显示方法，对柜内板卡按照一定常规认识规律编号，这种认识规律面向用户，将故障信息与之关联对应。用户通过数码管显示的故障编号直接查找故障，具体到故障板卡。
为实现上述设想，考虑将teleo-reactive技术[1]应用于ITC信号控制系统。teleo-reactive控制组合了基于反馈控制和离散动作规划的特征，它不对动作的离散性和不中断性以及每个动作效果的完全可预测性做出任何假定，只要teleo-reactive动作的前提条件是被满足且与其关联的目标还没有实现，那么这个动作是持续的。可持续动作可以在某个其他的更靠近顶层目标的动作被激活时打断，一个很短的感知――反应循环保证了当环境变化时控制动作也会迅速改变以反映问题解的最新状态。以上所述的动作序列可用一种数据结构来实现，可称其为条件――动作TR（Tree），规则如图1所示。
其中Ci是条件，Ai是与之关联的动作。C0为TR最顶层目标，A0为空动作。若最顶层目标已实现，则不必再做任何事。在teleo-reactive系统的每次循环中从TR的最顶层向下评估每隔Ci直至找到第一个成立的条件，之后执行与之对应的动作。
这与信号控制系统中的ATS（Automa
tic Train Supervision列车自动监控子系统）自排进路原则是一致的。ATS自排进路机制是列车压入设定触发轨道开始触发进路，当进路中所涉元素不满足进路建立条件时，会每隔一定时间再次触发，直至进路建立。而当进路建立过程中已经满足条件的某个元素突然不在既定状态，也会停止进路的继续建立。
一个简单的评估原理示意TR如图2所示。
这个评估会被循环执行，频率接近于电路控制频率。就像ATS触发进路时一样，在设定触发轨道上会循环执行检测进路元素，直至检测到所有元素均在满足进路建立的状态，则触发进路，该进路相当于一个满足条件Ci的动作Ai。
满足上述解释机制的teleo-reactive技术被应用于ITC系统控制是可能的。
1.2 障碍物探测技术
现有信号系统主要通过检测装备列车的位置来进行安全防护，若为基于轨道电路的信号系统还能检测到部分小型施工轨道车、搭接两轨间的金属物件、道床的较深积水等造成的轨道区段非正常占用。但当高架线路出现不明物体坠落悬空于轨道上方、正线隔离墙及各类隔断门发生坍塌但却不压实轨道等状况时，现阶段的信号系统由于判断不出轨道占用而无法进行安全防护。因而，有效的列车防撞系统应增加安装于列车端头的障碍物探测设备，而目前最具先进性、实用性的障碍物探测装备当属雷达（毫米波雷达）。
障碍物探测系统应能探测到列车运行前方一定距离范围（一定距离范围指列车行驶限界范围内、保证最坏情况下列车能够在障碍物前停下的距离）内的障碍物，判断对列车运行安全的危害程度并对驾驶人员发出声光报警。雷达作为该系统的主要功能实现装备，对障碍物的探测功能可包括直线段静态与动态目标识别与判断、架空障碍物识别处理、弯道障碍物识别处理等。雷达对障碍物探测的一般性原理示意图如图3所示。
毫米波雷达探测技术属成熟技术，为将其应用于轨道交通信号系统装备列车上作为提高行车安全的技术手段之可行性提供了研究基础。
1.3 灾害应对处理技术
为进一步确保行车安全，尤其是发生地震、强风等破坏性极强的地质与自然灾害时，能够使列车以最快反应速度减速制动以避免或尽量减小人员伤亡，是新一代轨道交通智能控制系统ITC应该重点考虑的课题。
1.3.1 抗震设计
抗震设计基于首先考虑地震动和评估构造物（如钢轨、道床等）的重要程度以及对行车安全系数的影响程度，据此考虑其应具备的抗震性能。地震作用下构造物的响应值可通过动态解析法或非线性频谱法来计算，之后再通过检算响应值来判断构造物的抗震性能是否能够达到要求。
1.3.2 地震预警系统
地震预警系统通过由地震动加速度传感器和相关记录传输装置构成的地震计来检测超出规定值范围的地震波，并据此判断震情并发送电波。相关区段线路的牵引供电系统接收到该报警电波后即切断该区供电，列车ITC控制系统的停电检测装置检测到牵引停电后即输出紧急制动，最大限度制动列车。地震预警系统及ITC响应示意图分别如图4与图5所示。
1.4 全生命周期的资产管理技术
信号系统的成功管理不仅依赖于系统设备本身的高可靠性，还与系统资产的高效管理息息相关。应用科学的智能手段建立顺畅的管理系统，对于系统及设备全生命周期内的可靠运行、故障恢复、运维养护具有重大意义，从技术方面为运营方降低运营成本、提高企业利润提供支持。
1.4.1 板卡生命周期的延长
智能纳米电路的自组装是实现有效纳米电子的关键技术，自组装能够自动剔除错误形成的元件，并使众多的电路元件自行组织起来，相当于纳米电路能主动地自我配置。大量的电路元件及其尺寸太小造成的脆弱性，若仅仅因为众多电路元件中的一小部分不能正常工作而抛弃整个电路，在可靠性和经济性上都是不可取的。为了解决这一问题，智能纳米电路将会不断地检查自身性能和周围的路由信息，绕过不可靠的连接部分，就像互联网网上路由信息绕过周围无法工作的节点一样。智能纳米技术将极大提升信号系统设备板卡的可用年限。
1.4.2 定义至板卡级的资产管理
普遍的，城轨运营方在资产管理方面过多地依赖人工操作，比如为机柜、板卡、各子系统模块甚至连接缆线等制作一些自定义标识或标签。这些标识或标签在设备运维过程中容易受到损坏，且损坏后若不能及时采取措施，则将给后续运维工作带来不便。设想应用一种非接触式自动识别技术―RFID射频识别，制作一种电子标签。该标签能通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，后期采用智能分析方式处理，识别无需人工干预。将其内置于信号设备板卡之后，用于记录板卡从生产制造、验收运输、调试上线、维护管理、资产报废的全过程信息数据。基于这些信息数据的实时更新，电子标签最终实现对信号系统设备至板卡级的视听化监控与管理，如使用和流动情况、当前位置等的报表查询以及不合理移动、摆放等的跟踪记录与报警。只有将资产智能管理定义至板卡级，才能真正意义上建立起一套规范、先进的信号系统设备资产管理机制。
2 新一代轨道交通信号系统预研的科学管理
预研是新型系统设备研制之前开展的科学研究和技术开发活动，是科研的前期部分。能提前评定技术的成熟程度、生产能力、可靠性、维修性和实际使用能力，为型号研制和生产打好基础。建立起较为完善的信号系统预研管理体制和运行机制，将促进信号系统研发工作的顺利开展，为国产化信号系统赶超外商提供了途径，并为信号系统发展提供雄厚的技术储备。
2.1 预研管理阶段
基础研究、应用研究、先期技术发展是预研过程中密切相关的三个阶段。基础研究着眼于信号系统的长远发展，旨在为新型系统设备提供理论依据和基本知识，增强原始创新能力；应用研究着重于探索新思想、新概念、新原理用于系统设备的可行性，为新型系统的发展提供技术储备；先期技术发展着重于为新型系统设备和改进现役系统设备提供实用的技术成果。
2.2 预研管理设定
2.2.1 注重结合需求牵引与技术推动的原则
一方面，突出需求牵引，研发战略与预研规划的编制，需要以联合能力集成与开发系统制定的能力需求为基础；另一方面，突出技术推动，研发战略与预研规划要充分考虑技术发展情况，客观评价信号系统的科技基础。在制定预研规划的过程中，应坚持规划决策部门、技术开发部门、采办管理部门、销售部门联合参加，注重听取各部门意见，并始终坚持技术评估和技术演示政策，紧密结合现有技术开发能力设定未来发展目标。在预研规划制定后，还要注重结合地铁公司需求，依据技术开发进展，滚动式调整研发战略与预研规划。
2.2.2 注重结合系统性与独立性的模式
一方面，系统性要求较强，强化顶层指导和集中统一领导，采用“基于能力”编制思路，通过战略指导、规划、计划加强对各子系统科技战略与预研规划计划的集中指导和总体协调，增强全系统预研计划的系统性、全局性；另一方面，有较强的独立性，各子系统在预研规划计划编制上，应加以区别，具体做法和程序也各不相同，发挥各部门管理人员和专家的主动性、创造性和业务判断能力。
2.2.3 注重结合时限性与灵活性的程序
建立起一套编制程序，这套程序应体现时限性与灵活性相结合的特点。一方面，时限性要求较强，规范各阶段的责任主体和任务要求，规定了各阶段的开始或结束时间；另一方面体现灵活性要求，实行预研规划计划定期滚动制定。
2.2.4 注重结合专家判断与定量分析的方法
在预研规划计划制定中，采用的模型方法多种多样，注重加强专家经验判断与模型定量分析的结合。一方面主要采用专家经验判断法，每次预研规划计划的编制，需要充分借助各方面专家的经验、智慧和专业知识，增强战略规划的科学性、合理性；另一方面，充分应用各类模型、工具和定量分析方法，在编制时，采用大量的数据分析，对项目进行估算。
2.3 预研管理组织
2.3.1 加强系统工程管理
如果预研时系统设计上存在不足，就会给生产和使用带来隐患，将造成研发出的信号系统可靠性差、使用寿命短、无故障时间短、维修困难，且使用后期费用较高。所以单体设备在制定技术指标时，就要有可靠性指标和维修性要求，做好系统的可靠性和维修性的论证、设计。
2.3.2 加强对技术成熟度的审查评估
技术成熟度评估需要建立衡量技术成熟情况的一套评价体系。
由硬件、软件、制造技术这三类组成，每类的各级技术成熟度的定义可分为：第1级，发现基本原理并形成报告；第2级，形成技术概念和/或应用设想；第3级，关键功能和/或概念的特性得到分析验证和实验室验证；第4级，组件和/或分系统在实验室环境下得到验证；第5级，组件和/或试验模型在仿真环境下得到验证；第6级，系统/分系统模型或原型在仿真环境下得到演示验证；第7级，系统原型在使用环境下得到演示验证；第8级，成品系统完成，并通过试验和演示证明符合要求；第9级，成品系统在实际任务中得到成功应用。
2.3.3 实施颠覆性技术倡议
颠覆性技术概念描绘了一种新产品。这种产品不一定会比现有产品或/和技术先进，并不一定提供给客户更高的质量，但却具有成本优势。在ITC系统预先研究时，在安全容忍范围内加强颠覆性技术实施倡议，以期缩短研发周期，降低ITC系统生产成本，从而达到一种资源节约的目的。
2.4 预研管理中需关注的问题
首先，项目设置应注重专业稳定性和创新性的平衡，在信号系统功能多年来相对稳定的同时，在每年研发项目的选择时，特别注重创新发展的项目，加强颠覆性技术项目激励力度。
其次，应加强预研项目成本估算，建立成本估算分析方法、模型，建立各类成本数据库，进一步提高预研成本估算的准确率。
最后，应注重预研管理部门对项目实施部门的技术支持，在系统全生命周期内，预研管理部门通过展会推介、技术交流、访问互动、合同谈判、设计联络、工厂监造、出厂检验等工作，为项目实施部门提供全面的技术支持。
3 结语
预研是科技长远发展的战略行为，具有重要的战略意义。预研的突破能使技术格局发生转变，并可能带来技术理论、系统观念的根本性变革。对于轨道交通信号系统而言，只有采用跨越式的预先研发，才会结束对国外厂商技术升级的亦步亦趋，才能在国产化的基础上实现技术领先及产业超越。
参考文献
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篇8
Keywords: large-scale public buildings; Energy management system; Building energy efficiency management system
中图分类号： TU201.5文献标识码：A文章编号：
一、引言
随着我国经济和社会的快速发展，大型公共建筑经常被作为一个城市现代化的象征，兴建大型公共建筑既促进了经济社会发展，又增强了为城市居民生产生活服务的功能。新建建筑中大型公共建筑的比例呈增长趋势。大型公共建筑一般指单体建筑面积2万平方米以上的办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑以及交通枢纽等公共建筑。由于此类建筑结构和用途的特殊性，且往往片面追求外形，用能系统复杂、运行工况变化大、影响能耗因素多，再加上再设计、施工、使用和运行维护等环节的粗放式管理等不利因素的影响，使得当前的一些大型公共建筑往往是耗能的大户。主要问题表现在以下几个方面：
（1）目前，我国大型公共建筑能耗高、能效低问题突出。根据清华大学与建设部的2007 年研究抽样调查，大型公共建筑面积占城镇建筑总面积的比例为4％，但消耗的电量却占22％[1]。据测算，我国大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300kWh，是普通居民住宅的10～20倍，其节能潜力亟待挖掘。
（2）超过70%的大型公共建筑没有专职的节能管理人员，大多数大型公共建筑业主的用能设备管理仅仅是从安全使用的角度考虑，缺乏系统的能源管理制度和手段，不能及时掌握能源的整体消耗情况，对主要用能设备的运行情况和节能状况未能及时把握及管理。因此，建立建筑能源管理体系，依靠先进的节能管理手段来实现大型公共建筑的节能运行，约束使用者的使用习惯和提升物业管理的运行管理水平，提高运行管理效率是目前亟待解决的问题。
（3）多能源系统与复杂负荷的结合体。在能源危机的今天，可再生能源的利用越来越普遍，大型公共建筑的这一现象尤为明显。大型公共建筑可能设置多种能源，如常规电制冷、三联供、地源热泵、冰蓄冷、蒸汽供热、太阳能、风能等。这么多能源在楼宇中综合使用所带来的多能源的协调优化、负荷预测与优化控制等问题将逐步凸显。
（4）缺乏有效的能源管理手段。大型公共建筑往往同时伴随着供能系统众多、用能系统复杂、位置分散、用能信息量庞大等特点，常规的、针对设备或能耗的管理系统（如BA系统、能耗监测系统）一般只注重对设备自身管理或对能耗的计量监测，缺乏对整个能源的系统管理。因此，为保证整个建筑的能源的优化运行必须建立具有有效的监视控制、完善的通信系统、科学的分析诊断、合理的优化管控的建筑能源管理系统，同时结合建立的能源管理体系，实现大型公共建筑能耗的有效管理。
由上可知，我国大型公共建筑单位建筑面积能耗高，节能潜力巨大。其节能改造工作成为了一个系统的复杂工程。结合“十二五”期间我国大型公共建筑能耗降低15%的节能目标，这就需要针对大型建筑的使用特点，建立建筑能源管理系统，科学地进行能耗监测、分析诊断、优化管理与控制，提高大型公共建筑能源利用的经济与社会效益。本文将在充分研究分析建筑能源管理系统的基础上，结合大型公共建筑的特点及需求，提出大型公共建筑能源管理系统的设计目标、功能以及架构，用于指导大型公共建筑能源管理系统的建设。
2、建筑能源管理系统
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物联网，简单的理解就是物与物之间相连的网络。物联网是信息技术和工业化时展的产物。物联网技术主要由传感技术、控制技术和信息通信技术融合而成，能够借助互联网将生活中的一切物品的识别、定位、远程控制和管理等通过专用的传感器设备进行互联互通。物联网技术是对互联网的一种拓展和延伸，是一种在21世纪全面互联互通的智能化网络。在如今，由于不断有各种不同领域的物联网解决方案的形成，促进了物联网技术的发展。在智能建筑的能源管理中，应用物联网技术之后，进一步提升了建筑的能源管理能力，节约了更多的能源资源。
3智能建筑能源管理系统与物联网的融合
智能建筑作为信息技术在建筑领域广泛应用而产生的一种新型产物，主要是以建筑物为平台，依靠相关的建筑设备和对象，借助智能化的技术，为人们提供一种全方位的舒适的建筑环境，体现了建筑的安全性、高效性、节能性和环保性。时代的发展，对于建筑智能化集成管理就必须对建筑的能源进行管理，将各种系统进行综合、协调和控制，实现对建筑的统一管理，提升建筑内整体的能耗水平的下降。在智能建筑中，能源管理系统的结构主要为三层结构，分别为现场层、网络层和管理层。在现场层中，主要包含的是现场采用的各种设备，如传感器、智能仪表等。在现场层中，通信一般采用的是现场总线标准。网络层则是现场层与管理层之间进行有效通信的桥梁，实现设备的采集指令的发送和采集信息的传送功能。管理层则主要是实现对现场设备统一的监视、控制和管理，并将现场采集到的各种信息数据进行保存，此外，还具备报警功能。智能建筑能源管理系统的三层结构，对于实现智能建筑能源管理系统与物联网的融合奠定基础。现场层能够采用物联网技术所需的各种智能化设备。网络层能够实现不同方式的通信，满足物联网的远程监控和管理需求。管理层能够有效采用物联网技术中的云计算技术进行数据的处理。在物联网技术与智能建筑能源管理系统进行良好融合的过程中，一方面需要对当前智能建筑能源管理系统进行分析然后采取措施进行完善，另一方面需要将完善后的智能建筑能源管理系统接入到物联网平台，这样才能有效发挥出物联网技术的优势，实现智能建筑能源管理系统与物联网技术的融合。
4物联网技术在智能建筑能源管理系统中的有效运用实例
物联网技术作为当前最新型的技术，在智能建筑的能源管理系统中，目前已经得到了较为广泛的应用。从前文论述可知，物联网技术能够与能源管理系统的三层结构进行有效的融合，在实践过程中，也验证了上述说法。本文以某小区的能源管理系统为例，分析物联网技术在智能建筑能源管理系统中的有效运用。
4.1能源管理应用方案架构
某科技园区的能源管理应用方案进行分析。其能源管理系统的架构图如图1所示。
4.2能源管理系统功能
在此能源管理系统中，能够按照三层架构模式进行设计，实现了如下几个方面的工作。（1）能够对建筑物内的各分项能耗进行计量，例如对水、电、煤气、温度、湿度、冷热流量等信息的采集。（2）对建筑能耗进行公示。在数据采集之后，一方面将数据传入能源管理系统供有关人员分析并提出合理的节能措施，另一方面，能够将相关信息借助显示屏显示，方便唤起公众对建筑能耗的关注。（3）对建筑的环境以及重点的设备进行监控。引入相关的传感器设备，实现对建筑内的给排水、空调、照明、电梯等系统的运行进行监控，方便远程进行节能诊断。（4）便于进行能耗审计。（5）对节能效果进行评估分析并远程控制有关设备的运行状况。
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能源管理系统（EMS)实时监控企业各种能源的详细使用情况，为节能降耗提供直观科学的依据，为企业查找能耗弱点，促进企业管理水平的进一步提高及运营成本的进一步降低。使能源使用合理，控制浪费，达到节能减排，节能降耗，再创造效益的目的。通过数据分析，可以帮助企业对每条生产线、每个工作班组以及主要耗能设备进行实时考核，杜绝浪费，并可以帮助企业进一步优化工艺，以降低单位能耗成本。
二、能源管理系统（EMS)在重要用能设施的应用
针对企业主要能耗系统提供完善的用能设施信息管理功能，能让用户查询到系统设施的用能信息并提供节能优化运行策略，从而达到节能的目的。具体应用如下：
（一）中央空调系统（制冷系统）
空调（制冷）系统广泛应用于楼宇、商业及企业，是最大的能源消耗源之一。
能源管理系统（EMS)针对空调（制冷）系统进行冷量计量及效率追踪，让用户能够准确了解企业冷量消耗的变化，实时的效率监测让用户对制冷机的运行效率有直观的把握，能源管理为用户提供了ARI(美国制冷学会）效率标准，作为参考。
1、动态更新制冷机性能曲线
能源管理系统为用户的运行人员提供了空调系统运行管理优化功能，系统能自动分析出在一定工况下，运行人员开启哪些制冷机和空调水泵效率最高，并将各种方案的效率进行排名。能源管理制冷机动态性能曲线更新功能为系统运行方案的选择提供了有效的保障。
2、冷冻水供水水温优化设置
制冷机冷冻水温优化设置，能源管理根据室内负荷和室外气候参数自动分析出效率较高的冷冻水出水水温，降低能耗。据权威机构统计，冷冻水温度每提高1℃制冷机能耗将降低1.5%-2%，系统将定时计算出优化的冷冻水供水温度，系统管理人员只需要在制冷机上调整一下水温设定即可，简单而方便。
3、空调水泵节能潜力分析
能源管理系统还为用户提供了水泵潜力分析，系统将根据采集的数据，分析出水泵的节能潜力。为用户以后的节能改造提供理论依据。
能源管理系统的运行方案排名功能让管理者知道如何进一步的降低制冷系统的能耗。
（二）电力系统：
1、电能质量管理
电力的传输和使用过程中， 容易受到污染和干扰，无功增加、谐波、三相不平衡等因素会导致电力使用效率降低、设备损坏等后果。
能源管理 系统通过对电能质量参数的监测、分析，结合工艺改造、自动化控制的应用，达到企业综合电力节能的目的，并且保证企业对高电能质量的需求，确保各种电子设备、精密仪器安全可靠运行，提高企业生产率和产品的成品率。
2、变压器管理
能源管理系统通过对变压器各项电力参数监测，采用以下方法，实现对变压器的综合节能管理：
1） 通过回路总零线上电流变化了解电流谐波及线路损耗和变压器温升原因，并制定相应对策及解决方案；
2） 根据负载变化优化变压器使用，为提高变压器效率提供依据；
3） 根据电压、电流变化量有助于分析判断设备状态及浪涌电压、电流产生变化等情况。
（三）压缩空气系统：
压缩空气系统广泛应用于工业企业，是企业的重要电能消耗系统。
能源管理系统（EMS)监测空压机电耗、压缩空气的供气压力、流量等参数，自动生成供气量（空压机）曲线图、管网末端压力变化曲线图、用气量状况曲线图，空压机电能消耗曲线图日负荷表，通过对上述参数同生产使用情况分析，了解空压机电能、气量变化与用气合理性。
压缩空气系统能源管理方法如下：
1）实时监测空压机效率，根据负荷情况，尽量开启高效机组；对低效机组进行及时检修，提高压缩空气系统效率；
2）结合生产情况分析用气量不规律或突变情况的原因；
3）掌握设备工况及合理用气，优化空压机利用和设备管理；
4）杜绝人为用气不合理的浪费；
5）发现供气管道泄漏情况；
6）分析和找出空压机潜在的节能潜力，为技术节能措施提供依据。
（四）蒸汽系统：
类似压缩空气系统，能源管理系统（EMS)通过对锅炉供汽及蒸汽末端的流量、温度及压力监测，及时发现管路系统泄漏，避免不合理用汽浪费，提高蒸汽利用效率。
（五）锅炉系统：
能源管理系统（EMS)通过对锅炉主要数据采集监测（或从DCS系统读取数据），分析在不同的蒸汽压力、流量、排烟温度及过度空气量等条件下的锅炉效率，从而提出最优锅炉运行参数标准，优化运行控制模式，有效降低锅炉系统能耗。
（六）窑炉：
能源管理系统（EMS)，通过监测窑炉温度、燃气流量（或用电、煤量）、风机电耗及风压或流量的监测，根据相同时间段能源消耗与窑炉温度变化曲线对照，分析窑炉容积（容量）温度变化（上升、温度层）与能耗成本的关系，确定最佳窑炉产品量、温度及过度空气量，帮助企业制定更优化的产品及能耗基准线。
三、能源管理系统（EMS)的实施方法
（一）节能验证及分析：
针对企业目前已有的中央空调、空压机、水泵等主要用能系统进行节能效果的验证和监测；根据系统数据统计生成相关动态图表进行设备运行状态掌握和进行节能空间潜在能力分析，通过分析结果指导设备节能控制系统调整。
（二）能源评估：
为设备管理人员提供依据，首先排除人为因素的盲目性和经验误判。根据设备管理侧重点不同，在设备运行效力评估方面及设备状态和维护方面提供可分析的参数，便于即时有效的掌控，避免人工测试方法的局限性和可能产生不安全因素。能源管理系统对运行设备功耗、电压、电流或设备温度等要求采集和通过生成各曲线图表描述，有助于旋转机械状态进行监测，曲线图表包含了设备运行状态的多种信息，帮助设备人员及时取得信息进行处理和综合分析，根据其数值及变化趋势，可对设备可靠性作出积极判断，在设备管理领域减少预防性提升预知性，即状态维修起到一定的作用。
（三）能源信息化管理：
能源管理系统可以在线监测整个企业的生产能耗动态过程，收集生产过程中大量分散的用电、用水、用气等能耗数据，提供实时及历史数据分析、对比功能，以发现能源消耗过程和结构中存在的问题，通过优化运行方式和用能结构以及建立企业能耗评估、管理体系，提高企业现有供能设备的效率，实现节能增效、高效生产。
系统为用户提供以下能耗数据和节能信息：
1）掌握企业耗能状况：能源消耗的数量与构成、分布与流向；
2）了解企业用能水平：能量利用损失情况、设备效率、能源利用率、综合能耗；
3）找出企业能耗问题：管理、设备、工艺操作中的能源浪费问题；
4）查清企业节能潜力：余能回收的数量、品种、参数、性质；
5）核算企业节能效果：技术改进、设备更新、工艺改革等的经济效益、节能量；
6）明确企业节能方向：工艺节能改造、产品节能改造、制定技改方案、措施等。
能源管理系统（EMS)以全厂能耗为对象，实现能耗计量实时化，问题处理实时化。并在一定历史数据的积累下，为进一步能源数据的挖掘提供基础。
能源管理系统（EMS)提供适用于简单系统与复杂系统的综合能源管理的解决方案。通过用户化的软件，管理者可以采用易于理解的方式快速得到所需要的能量数据。从图形到数据库，综合能源管理解决方案提供了对能源使用的可视化与跟踪。在海量的能耗数据中迅速发现能耗薄弱环节和问题。
四、综述
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随着我国经济的发展，大型公共建筑高耗能的问题日益突出。据统计，大型公共建筑年每平方米年耗电量是普通居民住宅的10～20倍[1,2]，做好大型公共建筑的节能管理工作，对实现“十二五”公建节能降耗目标具有重要意义。如图1，对深圳地区部分公共建筑的能耗进行调查，发现不同类型公共建筑的能耗差异较大，尤其是超市（商场）建筑，其能耗比其它类型公共建筑高出许多，对超市（商场）建筑进行节能降耗是目前亟待解决的重大问题。
国内外的相关人员对大型公共建筑的节能问题进行了深入研究，提出了许多解决方法，也收到了一定的效果。但由于在获取基础数据上存在一定的困难，使得能耗分析人为因素偏大或无法深入下去。国内外专家采取了许多办法来解决这一问题。如2000年，Facility Dynamics Engineering公司开发了运行管理分析软件（PACRAT）[3]，该软件具有远程数据传输功能，提供实时分析和自动诊断功能，可以对冷机系统，冷却系统，建筑能耗等进行节能诊断，2001年Silicon Energy公司开发了能耗管理软件（EEM SuiteTM）[4]，该软件基于网页浏览器形式的，能够实时收到远传数据并可视化展示，但是它不能事先定义诊断模型[]。清华大学建筑节能研究中心[5]开发的“大型公共建筑电耗分项计量与实时分析系统”实现了对分项电耗数据稳定持续的实时获取、传输、存储和分析，用于对节能诊断方法的分析研究。
现有的系统，由于目标不同，其功能的侧重点不一样，有些倾向于对能耗的运行管理，有些针对能耗实时监管，还有些侧重于节能潜力的诊断，为了能够不断地获取大型公建各部分准确的能耗数据，监测楼宇的用能情况，搭建节能效果评估平台，诊断楼宇的节能潜力，应该建立一套集多种功能于一体的连锁超市能源管理系统。该系统能够实时监测建筑的用能情况，清晰了解各门店分项用能现状，对同类型建筑能进行横向的对比，寻找差距，促使改进；也能当作一秆“称”，量化节能改造效果；还能提供能耗数据统计，为用户制定能源规章制度提供依据。
2连锁超市能源管理系统平台
2.1系统基本原理
图2 连锁超市能源管理系统图
图2描述连锁超市能源管理系统原理图。系统涉及到软件和硬件，软件主要包括数据采集软件、数据监测软件和节能诊断软件等。硬件设备主要包括数据采集仪表、网关、服务器等。对于超市建筑，主要的采集参数有水、电、气、冷热量等。数据采集网关会定时的向数据采集仪表发送命令，接收到命令后数据采集仪表会把数据发送到网关内储存，再定时发送到数据中心，数据中心的数据会定时向上一级数据中心上报数据，直到上报到最高一级的数据中心为止。数据的监测软件可以基于网页浏览器的架构，相关人员只要可以通过网页的形式就能访问监测系统。从功能需求来看，基于网页浏览器的系统更容易实现数据人工采集和自动采集相结合的需求，还可能省去软件的安装和升级的麻烦等。
2.2连锁超市建筑能耗分类和分项
根据超市建筑用能特点，把能耗采集分为6类：电、水、气、热量、冷量和其它。在超市建筑中，电的使用占了相当大的部分，并且用于不同类型的设备，为了能够清晰地了解各个部分的能耗情况，按照超市用能特点，把电耗分为6大项：空调用电、照明用电、电梯用电、冷链用电、生鲜用电和其他用电。通过对这6大项能耗对比分析，能够初步找出超市建筑的节能潜力，通过对各分项的深入分析，使得能耗的诊断分析更深入，节能潜力能够全面挖掘。
3连锁超市能源管理系统的功能
连锁超市能源管理系统平台应该包括中央空调、电力、照明、生鲜、冷链等系统的监控运行与节能管理，尤其以中央空调系统为重。系统其功能特点为：
实现总部能源分项计量
总部对门店进行分类分项监测、用能指标查询、用能定额管理、用能排序等，以图形、表格等形式进行在线监测和动态分析，为精细化的能源管理提供基础。
实现总部能耗诊断分析
基于总部的分项计量平台，进一步对能源数据进行挖掘、分析、加工和处理。可实现总部对门店用能定期进行诊断分析，定期给予诊断报告，发现不合理能耗，及时给予纠正。
实现系统整体优化控制
在诊断分析基础上，对症下药，通过自控手段实现门店各系统的整体优化控制，而非局部控制“节能”，实现总部的集中监管，单店的分散控制，系统的整体优化。
实现单店节能效果评估
基于诊断分析与优化控制，实现对单店或者单项节能措施的在线评估，保证节能效果的客观性。
实现总部集中运维管理
总部统筹协调，减少能源管理环节，优化能源管理流程，减少能源系统运行管理成本，提高劳动生产率。同时，利用信息化技术可加快能源系统的故障和异常处理反应能力。
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（3）工单管理。总体来说，物业管理以四大流程为主线，包括网点全生命周期管理、合同会签续签事前审批流程、费用支付、物业协调流程。
（4）合同及租赁费管理。包括合同信息管理、押金管理、费用审核等。
（5）能耗管理。包括基站能耗抄表管理、网点能耗抄表管理、基站能耗审核、网点能耗审核。
（6）电费管理。电费管理作为该系统核心功能，其主要流程包括：抄表缴费管理、计提审核、余额管理、电费预提管理、电价调整及审核。
（7）财务审核管理。财物审核阶段主要包括以下内容：网点水电费审核、租金费用审核、网点水电费充账、网点水电费销账、租金费用销账。
（8）报表管理。为满足本地化报表需求，挖掘物业各项费用数据。系统提供周报、月报、专业部门报表、节能减排报表等，以供生产分析用。
（9）客情管理。主要功能包括：客户基本信息管理、联系人信息管理客户、账户信息管理。
（10）系统管理。主要功能包括：角色管理权限管理账号、管理账号映射。
（11）系统外部接口。本方案新建物业管理系统需与4个系统对接:报账平台、动环监控系统、合同管理系统、资源管理系统。
接口协议采用标准的webservice方式。报账平台接口，负责处理物业管理系统产生的电费/租金报账单与集团大ERP的报账平台的数据交互。资源管理接口，主要实现基站、机房、设备等基础数据的导入工作。如：机房名称、地址、编码、经纬度、类型等等。通过与资源系统的接口做到基础信息的自动导入，减少人工录入信息的工作量，以及产生错误的几率，保证了资源数据的准确性与实时性。动环监控接口，实现物业管理系统中自动抄表和获取开关电源的直流负载的作用。动环监控系统可实现与智能电表的对接，将电表的各项指标纳入系统中管理。物业管理系统要实现对智能电表数据的自动读取，需要与动环监控系统对接，以获取动环监控系统中管理的智能电表的数据及开关电源负载。合同管理系统接口，将为物业管理系统充当合同信息查询的字典。为了保证合同数据的准确性与唯一性，物业管理系统不做合同信息的管控。
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1 引言
1.1 研究背景
随着经济的快速发展和社会的进步，能源需求与供给之间的矛盾日益严峻，节能成为我国面临的重要工作。调查显示，消耗在建筑运行过程中的电能约为4000～4500亿度/年，占我国总发电量的23%左右。并且伴随城市化进程的不断推进和人民生活水平的提高，建筑能耗在全国能源消耗总量中所占的比例将最终达到33%[2]。建筑业现已和工业及交通业并为我国节能的三大领域。
1.2 建筑能耗数据库国内外发展现状
数据库是最新型有效的数据管理技术，在各行各业都得到了广泛应用。建立针对某一地区或具备某些功能的能耗数据库，是建筑节能工作进一步开展的基础。
美国在这方面已经取得了丰硕成果。美国能源部开发的CBECS和加利福尼亚州的CEUS是目前使用广泛的数据库[3]，在其大量数据的基础上开发的Energy Star等软件，已是建筑能耗基准评价的重要工具。
清华大学建筑节能研究中心在多年建筑节能诊断测试的基础上，构建了公共建筑能耗数据库[4]。直至2006年，该数据库已收录了484栋公共建筑的能耗档案。建立这一建筑能耗统计平台的目标是收集我国各类建筑物能耗的具体数据，以描述各类建筑的用能特点。
从长远的角度考虑，研究开发一个面向福建省，并基于Internet的网络化数据管理平台，并通过该平台收集和管理大量建筑的基本信息和能耗数据是十分必要的工作。
2 数据库功能分析
2.1 需求分析
在对建筑业主、建筑能耗信息管理部门和统计人员进行走访后，总结该数据库的需求信息：
（1）数据库的对象涵盖居住建筑和公共建筑。按住建部要求，居住建筑分为低层、多层、中高层和高层建筑；公共建筑按面积是否超过2000m2分中小型公共建筑和大型公共建筑，按功能分为办公建筑、商场建筑、宾馆饭店建筑等。
（2）要收集的数据有2个方面：建筑基本信息和建筑能耗数据。建筑基本信息包括建筑名称、建筑面积、使用人数等；能耗类型包括水、电、柴油、天然气和可再生能源等。
（3）数据库系统具备分析处理功能，如计算单栋建筑的能耗指标，某一地区不同类型建筑总能耗的分类累加等。这些分析结果以图表的形式进行展示，并以Excel等软件的格式导出。
（4）数据库面向建筑业主及管理人员，设置多种不同权限的用户。管理员可设置其他用户的操作权限，升级系统等；建筑业主可查看自己的能耗数据，打印相关数据图表；各级主管部门可查看地区内所有建筑基本信息和能耗情况，在得到系统管理员授权情况下更改某些数据。
2.2 功能设计
总结需求，设计数据库系统具有如下功能模块：
（1）用户管理：根据职责分为省、市、县3级管理型用户，每一级管理型用户又分为管理员和审核员。加上建筑业主，系统一共七类用户。用户的功能分为业务功能和管理功能：业务功能包括录入建筑信息和能耗数据、审核建筑信息和能耗数据、数据上报、生成本级报表等；管理功能包括查看公告、编辑业主用户账号信息等。
（2）区域管理：对各行政区域进行管理，行政区域的信息包括区域名称、上级区域等。
（3）建筑基本信息管理。
（4）能耗数据管理：统计上报的建筑能耗逐月数据。建筑能耗数据上传过程中需要各级审核员逐级审核，减少数据库内的错误数据。
（5）统计报表图表管理：在完成的建筑基本信息和建筑能耗数据基础上，生成相关的统计报表图表，如：单栋建筑的年度逐月能耗图、年度总能耗图；建筑基本信息分类汇总表；年度能耗统计汇总表；建筑能耗统计分类综合表等。
3 数据库管理工具的选择
用于建立数据库的工具众多，应用较为广泛的有桌面数据库Access、FoxPro，和应用于大型数据库的Oracle、SQL Server等。其中，SQL server等大型数据库管理系统，把面向对象技术与关系数据库系统相结合，从而建立对象关系数据库（ORDBMS）。ORDBMS数据库都基于客户机/服务器模式，具有较高的灵活性、通用性和兼容性，用户界面方便灵活、功能强大；具有网络连和分布式处理功能及良好的开放性；拥有跨平台的开发接口及开发软件的支持。SQL Server 2005是一个全面的数据库平台，使用集成的商业智能（BI）工具提供数据管理，是市场上的主流数据库管理系统之一。福建省建筑能耗数据库的建成目标是基于网络的大型数据库管理系统，选用SQL Server 2005作为后台数据库较合适。
4 数据库的结构设计和建立
4.1 数据库概念结构设计
概念结构设计就是将用户需求抽象为信息结构（概念模型）的构建。该数据库模型采用比较实用的“实体-联系方法”（Entity-Relationship-Approach）构建概念模型，简称E-R方法。以本数据库的建筑基本信息和建筑能耗信息为例，其局部E-R图如图1和图2所示。
4.2 数据库逻辑结构设计
逻辑结构设计是把概念结构设计阶段设计好的基本E-R图转换为与选用数据库管理系统（DBMS）产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。本数据库采用的是关系模型，将概念模型转化为关系结构模型，即设计一系列二维表。该数据库的基本表包括：用户信息表、用户角色表、行政区域划分代码表、建筑基本信息表、分类分项能耗字典表、分类分项能耗拆分结果逐年汇总表、分类分项能耗逐地区汇总索引表及分类分项能耗逐地区汇总值表。以建筑基本信息表为例，如表1所示。
图1 建筑基本信息实体E-R图 图2 建筑能耗信息实体E-R图
4.3 数据库的建立
该数据库采用IBM 3850X5作为网络服务器。创建数据库前，先创建一个SQL Server注册以便连接到要管理的数据库服务器上。然后在创建好的服务器上创建数据库。创建好数据库之后，使用表设计器建立了数据表，并定义相应主键。在表的基础上可建立相应的视图，该数据库中，以视图的形式存放不同建筑的基本信息、能耗数据和统计图表。
5 福建省建筑能耗信息管理系统简介
在上述数据库建立的基础上，进一步研究开发了福建省建筑能耗信息管理系统。该系统于2009年7月初部署完成，并投入使用。系统登录后的主界面见图3，系统基本信息录入界面见图4，建筑逐月能耗展示见图5，区域分类能耗展示见图6。
图3 系统登录后主界面
图4 系统建筑信息管理界面
图5 建筑年度逐月能耗图
图6 区域年度总能耗对比图
6 小结
阐述了福建省建筑能耗数据库的设计过程，介绍了数据库需求分析、管理工具选择和结构设计，并介绍了在其基础上开发的福建省建筑能耗信息管理系统。该数据库系统是在建筑节能监管体系的背景下开发，利用该系统可以采集分析福建省各类建筑的基本信息及能耗数据，有利于掌握本区域建筑的用能情况，分析福建省各类建筑的用能特点。
参考文献：
[1]李运华.大型公共建筑运行能耗测试、评价与数据库管理系统开发[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006.
[2]唐桂忠，张广明.公共建筑能耗监测与管理系统关键技术研究[J].建筑科学，2009，25（10）：27-30，73.
