浅谈航站楼能源管理系统的设计与应用

时间：2022-06-21

【摘要】根据航站楼的特点，从航站楼能源消耗现状、能源管理系统的功能、系统架构、子系统以及能源的优化调度方案五个方面介绍了航站楼能源管理系统的设计，并对节能效果进行了预测。

关键词：航站楼；能源管理系统；节能降耗；能源优化

1、引言

随着国内机场数量的逐年递增，机场能源消耗也在持续增长，尤其是大型航站楼，各种能源的消耗数量巨大。近年来，我国民航局出台了一系列关于绿色机场的发展意见和行业标准规范，能源的合理应用作为绿色机场发展中的重要内容，如何对机场能源进行合理化利用，以达到节能降耗的效果值得深入研究。

机场的能源消耗主要来自航站楼，目前，要想了解航站楼的能源消耗情况，只能通过能源管理科室的工作人员进行人工统计，其时效性和准确率有一定的局限，对能源的使用管理和分析存在一定的困难。国内钢铁和化工等生产企业已将能源管理系统纳入生产过程自动化中，并融合 DCS 系统，建立了生产过程和能源管理于一体的管理体系。论文针对航站楼的特点和能源管理要求，系统的介绍了能源管理系统的设计。

2、航站楼能源管理系统功能介绍

航站楼使用的能源种类有电力、水、暖气和空调等内容。能源管理系统的设计目标是实现对航站楼内各种能源消耗的监测、控制及优化，对关键能耗设备的运行情况和能源管网的情况做到科学的分析及决策，主要工作内容有：完善仪表测量系统、自控网络系统以及兼容其他系统，实现能源系统的采集和监控，系统软件可以集成能源系统的各种信息，并具有计划运行、统计分析、计量结算和考核绩效等功能，通过一段时间的运行，可以建立能源优化方案，使能源管理系统运行达到经济合理的目标。航站楼能源管理系统的整体功能如图 1 所示。

图1航站楼能源管理系统整体功能

根据航站楼的规模和建筑特征，航站楼能源管理系统还应具有以下特点：

1）安全可靠的要求

民用航空的安全一直是不可逾越的红线，人流量巨大，因此，要保证照明、空调通风以及安防等系统的安全可靠运行。系统的通信网络应具有较高的可靠性，计算机网络应具有足够的带宽，以保证各子系统能耗数据的实时传输和存储，实现数据同步。

2）可扩展性和开放性的要求航站楼能源管理系统除了自身的系统外，还要具备与其他系统对接和数据共享的功能。

3、航站楼能源管理系统设计

3.1系统架构

航站楼能源管理系统整体架构采用分层分布式结构，由决策层、管理层和操作层三部分组成，系统架构如图 2 所示。在航站楼能源系统主控室设置主服务器和冗余服务器，防止数据丢失。配置一台UPS电源，保证电网供电中断情况下的持续供电，防止数据丢失。应用软件采用国内外成熟的组态软件，可以实现画面的自行组态、数据监测控制、事故记录报警、数据存储、数据报表以及OPC服务器接口等功能。

决策层是管理模式的级别，通过访问能源管理系统对航站楼的能源消耗进行决策。管理层由工程师站、操作监控站、能源管理系统软件、数据库和服务器等组成，管理层可以通过能耗综合查询、能源预警和计划以及分类分项对比等功能，使节能管理规范化和细化。操作层由现场终端仪表和相对单一的控制系统构成，在需要计量和控制的区域设置电力仪表、温度计和流量计等设备，将现场采集的数据传输至主控室。照明系统和锅炉系统可以独立运行，为对能源进行调控，通过OPC服务器将其数据共享传输至服务器，通过计算编程实现能源系统的优化。

图2航站楼能源管理系统架构

3.2子系统

由于能源管理涉及的范围较广，分区域操作可以使管理运行方便，因此，本系统设置了六个子系统，分别为智能照明控制系统、中央空调智能控制系统、智能配电监测系统、锅炉控制系统、给排水系统和智能网络监控系统。各子系统应管理好管辖区域内的监控数据和信息，并通过网络与能源管理主控系统进行连接，实现数据的上传和管理。

3.2.1智能照明控制系统

航站楼的照明范围广，光源数量多，由于各区域对照明的需求各不相同，对照明的灵活性提出了要求。采用智能照明控制系统不仅可以满足照度的要求，还可以节约大量的能源。智能照明控制系统应满足控制的独立性，并且可以在主控室同时监测控制照明系统的状态，使其在特殊情况下实现相应的控制。

3.2.2中央空调智能控制系统

空调是航站楼里的耗能对象，空调的优化应用是节约能源的重中之重。目前，中央空调智能控制系统主要通过继电器控制和DDC控制这两种方式实现。本设计中采用DDC控制方式，系统预留OPC接口，达到系统的单独控制和主控楼集中控制的要求。该空调控制系统需具备供冷、供暖、除湿和加湿功能，回风机、排风口和电动风门通过智能控制系统，可实现自动混合、新风和循环式运行。

3.2.3智能配电监测系统

本设计采用的智能配电监控系统主要包括航站楼内所有配电室、UPS、各种用电负荷以及应急柴油发电机组等设备的监控。系统可以对航站楼内的各项电能消耗做出能耗管理和分析，通过历史数据和预估数据做出相应的节能方案，达到节约能源的效果。同时，该系统具备与主控楼能源管理系统之间的数据通信功能，可以让上级管理者做出合理的决策，实现节能降耗的细化管理。

3.2.4锅炉控制系统

本设计中的锅炉控制系统可以对锅炉的进料、燃烧、烟风、辅机及排烟净化五个系统分别进行实时监测和数据分析。数据分析主要是运行数据和经济数据分析，通过分析，可以实时显示设备更换和维护保养信息，实现在线状态检修。同时，该系统具备安全隐患报警功能，可以降低安全事故的发生频率。

3.2.5给排水系统

本设计采用PLC实时监测航站楼内的给水排水相应的各种水位高低、水泵运行状态和管网压力，按照航站楼的使用要求，控制水泵的启停、运行和相应阀门的开关，以达到供给平衡，实现机泵的运行控制，达到节能的目的，并集中管理给排水系统中的各种仪表设备，保证系统运行的可靠性。

3.2.6智能网络监控系统

航站楼有较多监控点位，跨度范围较大，因此，采用智能网络监控系统可以组织与管理分散的点和区域，该系统应具备视屏显示和控制功能、报警联动功能、音频视频同步存储功能、视频图像的智能分析报警功能以及手机APP查看功能，智能网络监控系统还留有相应的数据接口，在能源管理系统中可实时获取网络视频资源。

此外，飞行区、航站区、机务维修区以及各驻场单位的能耗数据均可使用此系统，实现整个机场和不同区域的能耗数据统计分析、能耗基准制定及排名公示等功能。

3.3能源管理系统的优化与调度

在本系统中，能源管理系统的优化建立在基础数据采集、历史数据及分区管理的基础上，结合航班信息和天气预测，提出能源优化调度的建议，如在客流高峰时对不同区域的能耗进行调节，对用能大项设置标准能耗值，以便实时发现无效能耗并采取相应的措施。

4、预期效果

本系统可以对航站楼能源消耗进行监控管理，通过实时的能耗数据采集建立能源预测和优化调度模型，对能源进行在线动态分析模拟计算，提出各种能源优化的调度建议和方案，提高能源的利用，实现节能减排增效目标。

5.3 设备选型

6、结语

能源管理系统的推广使用可以提高企业自动化和信息化水平，同时促进企业能源管理的水平，从传统的各种能源介质的独立粗放管理模式到现在的能源集中监控、人员集中调度以及无人值守的管理模式，提高了劳动生产率，促进了企业能源管理水平的提升。

目前，能源管理系统正逐步向各个行业推广应用，尽管民航的运营管理与其他行业存在差异，但节能增效已成为各行业不可忽视的工作。本文在借鉴其他行业能源管理的基础上，结合航站楼特点，按照系统建设目标和功能要求，对航站楼能源管理系统功能架构进行设计，希望对民航行业的建设起到推动作用。

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