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一、引言 現代化的高等院校通常都包括主教學樓、辦公樓、宿舍樓、圖書館、實驗樓、階梯教室、食堂以及運動場所等各種配套功能區；并擁有先進的教學設備及校園通訊網絡。其對設備智能化程度的要求也越來越高,特別是作為大面積的校園,常常因為控制點不集中比較分散,還有因為管理上不方便的現象造成大量的能源浪費,而傳統的控制對于上述要求操作非常繁瑣,很難實現良好的管理；所以需要采用智能控制系統才能很好地解決上述問題。 二、項目簡介 廣東女子職業技術學院是一所公辦的全日制普通高校,是目前廣東省唯一的女子學院。學院位于廣州市番禺區,東鄰蓮花山風景名勝區,西近市橋；學院校園占地面積 200 多畝,建筑面約 12 萬m2；擁有現代化的教學樓、圖書館、實訓大樓、學生公寓、培訓中心及運動場等,各種配套設施先進齊備。 學院擁有現代化的教學設備。校內建有包括63間多媒體課室、電子商務實訓室、國際貿易實訓室、商務實訓室、秘書綜合實訓室、物流實訓室、計算機網絡實訓室、數碼藝術工作室、速錄室、會計模擬實訓室、模擬旅行社、物業管理實訓室等在內的各類校內專業實訓室多個,具有完善的千兆校園網絡、寬帶雙出口 ( 電信網和教科網 ) 高速接入 Internet。 現依托學校的網絡平臺,本系統對3棟教學樓63間多媒體課室和3間階梯教室進行節能改造。設計采用總控控制、每間課室單獨控制、定時控制、場景控制、以及空調遠程控制,控制對象包括課室內的照明燈具、空調、風扇、中控設備的電源,并提供開放接口實現與第三方系統的集成；減少因為管理人員工作疏忽而造成的資源浪費,節約能源和人力資源；在充分滿足使用要求的情況下,增強控制的靈活性和可靠性。 三、現代化教學樓對智能控制系統的需求分析 由于學校本身是從事教學的特性,常常因為有部分學生離開教室后忘記關燈關空調(或者在使用時將空調的制冷溫度開的很低)以及其他設備的電源,從而造成有常明燈和空調空運轉的現象,造成了很大的浪費。 在建筑物耗能當中,空調和照明的能源消耗所占的比例很高,所以針對這兩部分的節能將是非常有效的節能方法。 1、教學樓要求利用適度的照明提供一個良好的學習環境,讓老師、學生進入教室就感到舒適的氣氛,以減少“光污染”。 2、教學樓的燈具數量多、故成本較高,要求控制系統可以延長燈具壽命,降低運行費用。 3、教學樓在管理上要求能夠對教室內所有區域的燈光、空調、風扇及設備電源實時監控并能根據不同場合的需求自動或手動的切換場景功能。 4、教學樓要求能通過控制系統能節省能源消耗和節約管理成本。 傳統的照明無法實現或難以實現上述功能需求,在HDL-BUS智能控制系統中,通過對輸出執行設備的各種控制設置,以及輸入設備的功能設置將非常容易的實現這些功能需求。 四、智能控制系統改造設計參數 1、不改變教學樓原有的強電線路,只是在空氣開關末端加入智能控制設備；負載線直接接入智能控制設備上。 2、采用智能繼電器模塊控制照明回路和設備電源的開閉,通過紅外碼發射器來控制空調的開關、溫度、風速、模式等。 3、智能繼電器模塊為標準35mm丁導軌安裝,安裝于配電箱內；紅外碼發射器為86底盒安裝,安裝于空調后面；液晶控制面板為86底盒嵌墻式安裝,安裝于配電箱旁邊。 4、控制系統設備的通訊線采用五類雙絞線,設備之間以手拉手方式串連。 5、每層控制設備串接起來后通過總線交換機接入校園光纖局域網。 6、編程設定控制功能,實現定時切換不同場景,以在滿足使用的前提下實現節能的目的。 五、教學樓多媒體課室控制實現方法 各層多媒體課室(階梯教室類同)均具有單獨控制、現場手動控制、總控室控制、定時控制和空調遠程控制功能。管理員在總控室電腦監控界面上可方便地通過總控開關同時打開或關閉所有區域的照明場景,也可單獨控制某回路的開關。為了方便管理管理員通過在總控室根據學校的作息時間統一設定開關燈和空調的時間,同時還可以統一設定每個教室空調的溫度、風速、工作模式等,以達到節能的目的。 在每間課室設置一個多功能液晶控制面板作為現場手動控制方式,并設定好管理權限密碼,以防止非管理人員誤操作。課室平時都在總控室的管理下工作,當校園網絡失效時,管理人員可以輸入密碼單獨對本課室實行手動控制操作。 本系統是個開放性的系統,后期可以對學院的其他功能區如：院系辦公樓、宿舍樓、圖書館、實驗樓、階梯教室、食堂以及運動場所進行智能化改造,并接入此次系統當中成為一個智能管理大系統。 六、系統設計結構及技術特點 1、本工程采用先進、成熟的分布式智能監控管理系統。通過網絡系統將分布在各現場的控制設備聯接起來,共同完成中央集中管理和分區本地控制。考慮到本工程占地面積比較大,在控制系統上將整個系統分為多個子系統；然后通過高速以太網統一接入到控制中心。 2、子系統采用總線型網絡拓撲結構,既能滿足中央監控要求與系統規模相適應；又能減少故障波及面,易于系統擴展。 3、控制方式靈活多樣：在本工程中采用了中央監控控制、分控控制、區域控制、現場控制、定時控制、紅外碼等控制方式。 4、系統分區就地控制完全獨立,互不干擾,一個分區停止工作不影響其它分區和設備的正常運行；系統中任意設備損壞也不影響本區內其它設備正常工作；系統分區就地控制由獨立的控制面板操作完成；中央監控功能停止工作不影響各分區功能和設備運行,網絡通信控制也不應因此而中斷。 5、系統內各設備的控制信息獨立存儲,不會因為系統中某個設備故障而使系統癱瘓。存儲的信息具有停后不丟失數據功能,在恢復供電時,系統會自動恢復到停電前的工作狀態。控制回路與負載回路分離,各單元之間使用4芯低壓電纜相連在總線上。工作電壓為DC24V,確保人身安全。 6、系統可實現以天、周、年為周期的定時設定功能,并有天文時鐘功能。實現各受控區域的自動化管理。 7、系統具有分布式智能控制的特點和開放性,可以與樓宇自控系統、中控以及消防系統、戶外照明系統等無縫連接。 七、與傳統控制方式的對比 使用系統 傳統照明系統 HDL-Bus 系統 設 計 控制方案與負載綜合考慮 負載與控制功能分開設計 安 裝 動力線長,施工較麻煩 安裝簡便,節省動力線材 功 能 只能實現簡單的開關功能 可通過軟件設置多種功能 運 行 沒有任何節省人力、電力的措施 可通過多種手段方便管理,節省電能,降低運行費用 A、照明的節能 1、課室燈具使用情況 66個課室共使用了1*36W電感支架1827支。 2、每支電感熒光燈的耗電計算 每支36W燈管的電感鎮流器耗電功率為光管瓦數的30%左右,實際每支電感熒光燈的總耗電功率為： 36W*(1+30%)=46.8W 3、課室燈具用電功率 1*46.8*1827=85,504W≈86KW 4、每1小時的照明費用(平均每度電按0.8元計算) 86KW*1h*0.8=68.8元 5、傳統的控制方式 舉例：夏季上午8:00-12:00,下午14:00-18:00,晚上20:00-22:00為學校上課時間,中午12:00-14:00點,傍晚18:00-20:00為休息時間。在上課前,一般由管理人員提前30分鐘統一把課室的燈具用電開啟以供提前進入課室的學生使用；晚上下課后,再由管理人員推后30分鐘統一把課室的燈具用電關閉以供后面離開課室的學生使用。這樣不但費時費事,特別是在中午休息或周末進入課室的少數學生開啟整個課室的照明燈具情況下,總體估計每天會造成照明浪費在2-3小時以上。 6、HDL-BUS智能控制系統 通過時間定時器設定好在上下午、晚上上課時間提前10分鐘將課室照明打開,提前5分鐘將空調打開；除此之外的時間都將照明和空調關閉從而達到節能效果。 7、平均節能1小時費用 用HDL-BUS智能控制系統節能1小時節省 68.8元。 8、每月節能 每天早上上課前、中午休息和晚上下課后沒有及時的關燈等平均浪費在3小時以上,現按平均每天3小時計算,每月上課24天。 每月節能：3*68.8*24=4954元 9、每年照明節能(除去寒暑假,按8個月計算) 8*4954元=39,632元 B、空調的節能 10、課室空調使用情況 課室空調耗能約為180KW,按照每年開6個月,每天開10小時計算,空調年耗能約為180KW*10小時*24個工作日*6個月*0.8元/度=207,360元 通過遠程定時開啟空調、限定制冷溫度、開啟模式,從而減少空調的能源消耗來實現空調的節能。 通過使用分析,估計可實現空調節能約30%,計年節省電費20.7萬元*30%,為6.21萬元。 綜上所述,用了HDL-BUS智能控制系統之后,課室年節能費用為： 照明節能加空調節能：共計3.96萬元+6.21萬元=10.17萬元。 (注：本數據是根據學校現場情況及使用習慣作出的估算,所得數據僅供參考。) 八、總結 在綜合考慮管理費、維護費等因素,預計能在短期之內收回投入成本實現節能創造財富的目標。并且采用了智能控制系統后能為廣東女子職業技術學院在科技節能、環保方面提升形象,也符合國家現在對節能環保方面的政策；而且還可以突出體現學院現代化的教育理念和教學手段,促進學院整體辦學水平和綜合實力的提高。 |
