實驗室電能管理&智慧安全用電系統解決方案
一、政策背景
近年來，國家出臺了一系列政策推動綠色低碳發展和校園建設，包括：
- 2021年10月24日，中共中央、國務院印發的《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》。
- 2022年10月26日，教育部關于印發《綠色低碳發展國民教育體系建設實施方案》的通知。
- 2022年8月，科技部、國家發展改革委、工業和信息化部等9部門印發《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022—2030年）》。
- 2021年12月28日國務院關于印發《“十四五”節能減排綜合工作方案的通知》。
- 2017年國務院安全生產委員會下發了《關于開展電氣火災綜合治理工作的通知》。
- 2017年6月26日國務院教育部辦公廳發布了《關于開展教育系統電氣火災綜合治理自查檢查的通知》。
二、項目背景
隨著我國經濟的快速發展，能源消耗不斷增加，特別是實驗室作為電能消耗大戶之一，實現實驗室電氣節能，是建設節約型社會，實現科學發展觀，促進我國經濟與社會可持續發展的重要舉措。實驗室用電管理存在諸多問題，如供電線路老化、易燃易爆化學原料、人為疏忽管理不當、實驗材料保管不當等，容易引發火災事故。
三、實驗室用電管理現狀
- 用電需求日益增長：實驗室精密儀器設備多、易燃易爆物品多、用電設備多，用電環境復雜，用能需求也相應攀升。
- 節能隊伍建設薄弱：實驗室節能降耗工作基本由后勤保障，缺乏專業技術和專業培訓。
- 用電安全監管不夠：部分實驗室存在供電和用電設備老化嚴重，易出現漏電、短路、過載等安全隱患。
- 節能意識有待提高：實驗室能源利用率存在浪費現象，“人走燈熄，隨手關水”等節能習慣尚未養成。
- 管理模式亟待優化：實驗室普遍采用手動開關管理為主，人工成本投入大，需定期定時巡檢，形成管理漏洞。
四、建設方案
4.1 實驗室用電管理痛點
- 能源消耗浪費嚴重：用電體量大，設備管理不合理導致用能浪費嚴重，缺乏能源管理平臺和能效考核指標。
- 人工排查、事后處置：運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，對潛在的安全隱患不能第一時間發現。
- 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據分析，對潛在的風險預判不足。
- 違規用電、保護能力弱：存在因線路老化、用電設備老化、用電設備功率過大導致的各種電氣故障，用電隱患大，容易引起電氣火災。
4.2 建設目標
系統建設以保障電氣的安全使用和能耗節能為總體目標，依托大數據、物聯網等智能化技術，實現全方位對實驗室內所有用電回路的實時數據監測和分析，有效監控實驗室內所有用電設備能耗實際情況和發現用電是否存在安全隱患，全面提升實驗室內能耗管理和安全用電管理水平。
4.3 詳細設計
系統架構
本系統的建設主要采用實驗室內網的分布式結構部署，主要包含三層：
- 數據采集層：包括物聯網智能斷路器、數據網關、電源模塊、智慧安全用電管理系統等，部署在實驗室區域。
- 傳輸層：為數據采集層提供網絡傳輸通道，主要是以太網為主鏈路，結合實際環境可搭配無線手段來實現數據的上傳。
- 平臺層：采用BS架構Web瀏覽訪問模式，主要包括服務器、平臺軟件等。
系統實施
系統整體實施方法，針對實驗室的配電系統采用物聯網智能斷路器，安裝數據網關（4G、RJ5，可依據實際情況組合選擇），平臺端主要部署管理服務器、PC客戶端、網絡交機（依據實際需要）以及智慧用電平臺管理軟件的部署。整體系統改造不涉及原有供電線的結構改變，不影響和破壞原有配電設施，項目施工簡單方便快捷，施工難度小，對實驗室總體環境影響非常小。
五、應用價值
5.1 設備智能控制
- 定時控制：根據工作安排預先設置空調、燈光、儀器設備、風機等設備開啟、關閉時間，通過定時控制手段，在下班時間實驗室無需使用時斷電，避免出現無人情況下的開機等情況，有效節電。
- 實時計量：實時監測實驗室空調、燈光、儀器設備、風機等設備運行情況及用電量實時監測，根據智能化對比統計和分析，可以實時了解能耗情況，生成報表，為科學調控節能環保、減少能耗成本等提供數據支撐。
- 實時監測：實時監測線路電流、電壓、溫度、功率、功率因素、三相不平衡、缺相，不間斷監測線路，自動生成數據報表，了解用電線路及用電設備的健康狀況，最大程度保障用戶電路安全。
- 故障預警及報警：實時監測線路溫度，當線路溫度過高時會實時預警和斷電保護報警，當因電氣故障引起的電火花、強電弧隱患時會實時預警和斷電保護報警。還具備短路保護報警、漏電保護報警、過載保護報警、過欠壓保護報警、缺相保護報警、三相不平衡保護報警、外部聯動報警等異常報警功能。
5.2 強電遠程監控
可在平臺或手機APP上總覽所有實驗室的用能設備運行狀態，根據管控要求，通過實驗室智慧用電管理系統遠程對設備進行一鍵集中式管控，也可從空間維度進行設備遠程操作或從設備維度對某一類設備進行一鍵式開啟/關閉。平臺實時顯示設備在線狀態是否符合節能策略的控制，并遠程實時處理或定時控制，實現對用能設備的通斷電控制，提高安全性和控制精細度。
5.3 設備智慧運維
智慧用電管理管理平臺，滿足實驗室管理人員對設備進行智能控制的需求。可實現所有接入系統的用電設備管理、運維，設備不僅本地、遠程透明化管理，可實現所有接入的用電設備的工作狀態、工作性能運行問題做到實時監控、實時反饋、實時統計，真正實現了主動化服務和專業化預警服務。
5.4 能耗統計分析
- 能耗數據采集：定時管控，設置定時場景策略，遠程終端控制。
- 節能服務：洞悉能耗結構，定制數據化節能改造方案。
- 安全管理：故障預警，快速定位，實時報警斷電，提高用電安全性。
- 數據分析：年、月、日多時間跨度用能統計，導出報表、用能排名對比、能耗同比和環比報表。
六、經濟價值
- 提升實驗室能耗管理水平：通過建立實驗室綜合能耗管理平臺，解決當前學校如：空調、風機等大功率用電設備能源浪費問題，利用物聯網、傳感技術對用電設備遠程管控，實現權限范圍內的自動化控制，科學調控，提高實驗室能耗管理水平。
- 助力實驗室節能數字化轉型：通過數據可視化的方式，用數據圖表直觀呈現，對用能數據進行分析診斷，實現系統設置，能耗歷史數據查詢，監督實驗室整體用能情況，隨時調取用能數據的日報、周報、年報，并依據數據做出能耗優化相關決策，為用能預測提供數據支撐，進一步挖掘節能空間，構建互聯互通、節能低碳安全高效、可持續的綠色智慧實驗室新形態。
- 落實建設安全實驗室目標：針對實驗室重點區域，對用電設備智能運維能有效降低用電設備的故障率、減少人工管理成本，減少安全事故的發生，為建設安全實驗室提供數據趨勢分析和科學研判以輔助決策，保證實驗室設施安全穩定的運行，落實建設安全實驗室的目標。
七、效益分析
- 消除電氣火災：有效監測這些電氣火災因素（電流、電壓、剩余電流、溫度）。
- 節約人工成本：實現無人值班，在規避違規的同時至少節省50%以上的人員成本。
- 降低能耗：實時記錄用電量、分時段記錄用電量，了解各時段的用電情況。
- 提升響應效率：由以前人工通報到查找原因的20分鐘，縮減到10秒。
- 縮短應急搶修時間：由以前的3個小時以上，縮減到1小時以內（時刻待命）。
掃描二維碼推送至手機訪問。
版權聲明：本文如需轉載請注明出處。如發現本站有涉嫌抄襲侵權/違法違規的內容， 請發送郵件至xp@gdliontech.cn舉報，一經查實，本站將立刻刪除。
