摘要：本文闡述了鐵路站房能源管理現狀，對鐵路站房能源管理的典型應用進行了說明。同時根據能源管理系統與鐵路站房弱電各子系統的關係，給出了鐵路站房能源管理的改進方向和實施步驟，對新的鐵路站房能源管理項目建設給出一些建議。
關鍵詞：能源管理、弱電系統、系統聯動、圖形系統
作者：周有娣／張啟蒙
引言
建築能耗在總能耗中的比例，反映了一個國家或地區的經濟發展水平和生活質量。目前主要已開發國家的建築能耗均已占社會總能耗的1／3左右。我國建築能耗比例雖然不及已開發國家，但由於建築市場的飛速發展建築能耗占總能耗比例逐年上升。
隨著國內高速鐵路和客運專線鐵路建設的快速發展．新建站房和既有站房已達5000餘座新建站房弱電系統較為完善，而既有鐵路站房由於建設較早機電設備基本沒有實施監控水、電汽等能耗處於人工管理狀態。即便是實施機電設備監控的新建鐵路站其能源管理也僅僅處於能源管理監視階段，不能根據同類型站房的能耗管理模型進行管理監控。為了適應當今社會環保型經濟發展需要鐵路站房的能源集約型管理勢在必行。
1.鐵路站房能源管理現狀
1．1能源管理政策導向和用戶需求
政策導向：世界能源需求的不斷攀升和資源的日益枯竭，迫使各國將能源的管理上升至國家戰略。目前全國鐵路站房約5000座，僅計算夏季降溫和冬季取暖的費用就十分巨大。
用戶需求：我國約90％以上的大型公共建築是典型的耗(電)能大戶，在能源需求日趨緊張的情況下，採用多種手段實現建築節能是必然的選擇。如何進行建築能耗量化管理以及效果評估，降低建築運行過程中所消耗的能量(包括空調、照明、採暖、電梯以及辦公設備等的能耗)從而降低運行成本．成為鐵路站房運營最為關注的問題。
1．2能源管理技術應用
鐵路站房弱電系統由站房機電設備監控系統(BAS)、火災報警系統(FAS)等系統構成。對鐵路站房水、電、汽、暖進行直接監控的機電設備監控系統(BAS)無疑起到了巨大作用，主要體現在以下幾個方面：
1)中央空調、通風系統控制
鐵路站房BA系統通過現場智能控制器、現場傳感器、執行機構實現站內通風空調系統設備、冷熱源監控和管理，確保設備處於高效、可靠、節能的運行狀態創造一個舒適環境。同時火災等災害事故狀態下接受火災自動報警系統的火災模式指令對防排煙系統及正常模式下通風系統合用的設備進行合理控制，充分發揮各種設備應有的作用保證人員安全和設備的正常運行。
2)照明系統控制
鐵路站房BA系統的照明管理子系統通過現場照明控制模塊、照度傳感器和面板實現站房照明控制。完成照明就地手動控制和遠程遙控時間表控制，即：按照時間表及候車大廳客流量變化規律進行分時段控制，有單獨的節假日、春運控制時間表；光照度輔助控制即根據環境照度自動控制照明系統開關。照明管理子系統在一定程度上起到能源管理的作用。
3)低壓配電監控
鐵路站房BA系統的低壓配電監控模塊可實現站房低壓配電室各供電迴路的電壓、電流、電能採集、開關和變壓器狀態監測。系統能夠按照需要提供日、周、月、年報表，方便站房的用電管理和統計。
4)電梯、扶梯監控
鐵路站房BA系統可實時監控電梯扶梯運行工況．為管理人員提供直觀的管理介面。
5)用水用汽監控
鐵路站房BA系統可對市政供水、自采水井、市政供暖進行監控提供日、周、月、年報表，方便站房的用水、用汽管理和統計。
1．3當前鐵路站房能源管理技術的局限
儘管從政策導向、運營需求和目前技術應用都使得站房的能源管理成為普遍關心的問題。但是，當前站房BA系統對水、電、汽的管理僅僅停留在監視階段，系統盡可記錄各項能源用量，並提供相關報表。可以按照時間段(或季節)、設備類型、區域查詢水、電、汽用量。雖然數據較完備，查詢方便，但除了光照度輔助控制，BA系統較少主動參與能源管理，其局限主要體現在：
1)不同地域、不同季節和不同客流的站房其能耗模式不同站房能源管理複雜多樣，無法用簡單的、單一的能源管理模式進行管理。
2)站房BA系統與客服系統的數據共享基本沒有無法根據列車進出站、旅客候車區域人員密度和辦公區域使用自動控制照明、空調系統。
3)能源管理主要側重於機電設備能耗的監測和統計，不能根據既有數據模型給出合理的能耗曲線以方便人工或自動實施能耗管理和能耗決策實施。
1．4鐵路站房能源管理的技術改進
從當前鐵路站房能源管理技術的局限不難看出，要想進一步將鐵路站房能源管理落到實處，變粗狂型管理為集約型管理模式必須要從以下幾個方面進行能源管理系統的技術改進。
1)建立健全鐵路站房能源消耗模型j
2)加強鐵路BA系統與其他弱電系統的數據交換和聯動：
3)建立一套切實可行的能源管理系統，對鐵路站房進行集約型能源管理。
2.鐵路站房能源消耗模型的建立
由於我國幅員遼闊，南北氣候差異較大，建立健全鐵路站房能耗模型對站房進行區域性管理是十分必要的。
2．1典型站點的選擇
在典型站點的選擇上，我們可從站點規模、地理位置、站房結構三個方面進行選擇。
站點規模劃分：特大型、大型、中型和小型四類站房：
地理位置劃分：廣東廣西沿海長江中下游、西南、華北華東北部中原、東北、西北、新疆、西藏：
站房結構：地上站、地下站。
根據站點規模、地理位置、站房結構選取典型鐵路站房進行能源管理的研究性工作，為日後全面推開能源管理奠定基礎。
2.2利用BA系統進行能耗統計
確定了典型站房，就可以開展能耗統計工作。從水、電、汽三方面入手，通過各典型站房既有BA系統進行能耗統計。
統計過程需要將水、電、汽進行區域和功能性分類統計。區域性統計需要進行大區域(如：地下層站台層、高架層、商業夾層等)、功能區域(如：候車區、辦公區、商業區)等分類。功能性分類包括：通風空調、照明等。
統計過程需同步記錄客流量、季節氣候參量、站房占用空置情況等。
資料庫設計需要按區域功能進行分類查詢和匯總，以方便數據模型的建立。
2．3分析能耗構成和占比分類
在建立典型站房的能源消耗模型後，可分析各模型中能耗占比並進行比對分析周期性客流、季節氣候、站房面積的能耗占比和單位面積或單位客流能耗。
聘請專家召開專題會議，對各項數據分析比對，確定各時間段的計劃能耗和對應策略(包括照明、站房區域空置及空調溫度等)。
3.弱電子系統間數據交換和聯動
鐵路站房弱電系統是由BA系統、FA系統、客運(票務和旅服)系統等多個系統構成的。車次到達、候車區域監控等信息均需要各子系統提供信息，才能為鐵路站房能源管理系統提供數據。
3．1影響能源管理的弱電子系統
確定站房弱電各子系統與能源管理之間的關係是深化集約型管理的關鍵能源管理系統可獲取的數據包括：
1)可從旅客服務信息系統集成管理平台獲取列車到發信息；
2)能源管理系統可以從票務系統獲得列車運行圖信息．客流疏導的基礎信息(車站進出站客流信息、售票信息等)及票務信息。
3．2建立聯動模式
1)列車到發站信息聯動對象
a.站台雨棚照明按照到發站信息控制照明燈開啟數量。
b.電扶梯、旅客疏散通道按照到發站信息控制照明燈開啟數量。
2)客流票務信息聯動對象：
a.根據客流信息確定候車室使用方案，以利於能源管理系統的節能預案制定。
b.建立客流與能源消耗(空調、生活用水)的關係模型。
3)辦公安全檢測信息聯動對象：
a.根據辦公區域人員空置情況進行照明、空調控制。
b.根據辦公時間段進行照明、空調控制。
4)鐵路站房能源管理系統的建設。
4.系統功能
鐵路站房能源管理系統就是將車站所管轄的變配電、照明、電梯、空調、供熱及給排水等能源使用情況，實行集中監視、管理和分散控制的管理與控制系統是實現建築能耗在線監測和動態分析功能的硬體系統和軟體系統的統稱。它由各計量裝置、數據採集器和能耗數據管理軟體系統組成。系統通過實時的在線監控和分析管理實現以下效果：
1)對設備能耗情況進行監視提高整體管理水平;
2)找出低效率運轉的設備;
3)找出能源消耗異常；
4)降低峰值用電水平。
4．1系統分析
能源管理系統主要由兩部分組成節能控制和能源管理。
1)節能控制
節能控制是能源管理系統的基礎負責現場能源數據採集並輸出控制最終實現節能降耗的目標；節能控制的實現通常由建築物內的諸多自動化子系統實現，包括BAS、智能照明系統光伏風電子系統、中央空調系統、環境監測系統等。
2)能源管理
能源管理是整個系統的數據管理中心負責弱電各子系統能源數據和功能需求的收集、統計、計算、分析和處理，為用戶提供能源分析報告，並形成節能預案，建立節能控制的依據。如圖1所示。
圖1能源管理系統功能圖
能源管理系統需具有良好的開放性既可以與站房BA系統有機融為一體，也可以與旅服、票務等系統進行對接實現數據交換和聯動功能。
4.2系統結構
能源管理系統宜採用分層分布式結構系統自上而下共分3層即監控管理層通信層和現場設備層 。如圖2。
圖2鐵路站房能源管理系統結構
1)監控管理層
為現場操作 、管理人員提供充足的信息（全樓供用電電能質量各子系統運行狀態及用電等信息）制定能量優化策略優化設備運行 ，通過聯動控制實現節能控制和能效管理提高經濟效益及環境效益。
如果需要 ，可以將系統數據轉發至上級監控管理中心直至局（省）部一 級，在更大範圍內做好能量的管理。
2)通信層
通過現有的各種技術手段把電能量接入系統 。
常用的方式有a)通過光纖組成環型自愈乙太網 ，b)採用現場總線技術組網 ，如RS- 485.LonWorks等c)使用無線傳輸d)採用GPRS/3G通信網絡e)使用既有電信網絡Internet等。
具體實施要根據實際情況既可以選擇單一 組網方式也可以多種方式混合使用。
3)現場設備層
現場設備負責採集各種能量數據主要包括以下設備：
(1)分布於各個子系統中的智能能量表（電錶水錶冷熱量表氣表等）高低壓配電櫃中的測控保護裝置智能儀表。
(2)各種建築物自動化子系統：如BAS系統、智能空調系統、SCADA系統光伏系統等。
現場設備在建築物內組成物聯網與監控層通信完成數據交換．常用的通信規約有IEC 870-5-101 / 104, Mod bus BACnet Lon Works, OPC等。
4)與其他弱電子系統的數據交互
系統方便與其他弱電子系統進行數據交換以實現能源管理分析和聯動功能 ，系統間需設置網絡硬體隔離牆確保旅服票務系統與能源管理系統的數據單向傳輸。
5.結束語
建設一套完善的鐵路站房能源管理系統是未來新建和改造鐵路站房時需要考慮的它完全符合當今國家對環境保護的要求也將大大降低站房運營費用 ，建設過程中需著重考慮能源管理系統與弱電各子系統的關係和數據交互 ，同時做好初期能耗分析。只有如此，能源管理系統才能實現真正意義上的能源管理和能源控制兩方面功能，使能源管理變粗狂型管理為集約型管理 。