城市轨道交通作为公共交通服务项目几乎是不盈利的， 其建设投 资高、运营成本高，是一个高亏损、高补贴的行业。 城市轨道交通是大运量的交通运输系统， 也是耗能大户， 包括电 能在内的能源消耗成本通常占运营直接成本的 30 以上。 同时，我国还面临着非常严峻的能源消耗和环境压力， 我国政府 正大力推行节能减排战略。 为了响应政府的节能减排号召， 推进绿色城市轨道交通， 提高城 市轨道交通用能效率， 降低轨道交通运营成本， 建立地铁能源管理系 统成为当务之急。 该系统注重节能数据统计分析， 挖掘节能潜力， 能帮助地铁运营 单位方便地取得各类、各项、各用能部门的用能数据，从中找出各用 能环节存在的问题，并制定行之有效的节能措施。 一、地铁耗能种类及专业耗能分析地铁使用的能源主要有电、 水、 煤气、油、制冷、制热等，运营过程中消耗的能源主要是电能。 通过对地铁的各专业耗能情况进行统计分析发现， 列车牵引、 动 力照明、通风空调、电扶梯等专业耗能较多，牵引供电、通风空调、 电扶梯、动力照明能耗占总能耗的 80 左右，是节能工作分析并制定 改进措施的重点。 经统计分析，水、煤气、油、制冷的消耗也呈现逐年递增的趋势。 分析具体原因， 有利于制定解决措施， 进而全方位制定耗能解决 方案。 二、能源消耗管理存在的问题目前，能源消耗的统计比较粗放， 只能从宏观方面进行统计，被动地进行原因分析，被动地采取措施， 事后弥补，而不能事前预测，事中判定。 制定的改进目标也是主观制定， 缺乏科学性， 至于是否达到预期 目标也缺乏科学的评判标准，且各部门、各专业各自为政，缺乏系统 性。 问题产生的原因就是对各项能耗数据不能系统、 科学地进行采集， 数据不能做到精细化统计和智能分析，更谈不上智能节能。 三、智慧能源管理系统建设哈尔滨地铁集团有限公司以下简称地 铁公司拟对哈尔滨地铁建立一个智慧能源管理系统， 对数据采集、 分 析、判断、节能实施智能化管理，具体实施如下。 1建立智慧能源管理系统平台。 智慧能源管理系统平台的建设必须结合

当前大数据的运行模式， 必须具备强大的数据采集及智能化分析处理能力， 进行数据定量分析、 科学研判和自动实施节能措施， 要具有很好的系统性、 兼容性及可扩 展性，要把哈尔滨地铁 1 号线及未来运行的几条线都要包含进去， 且 该平台要具有较好的经济性。 2 系统构成。

智慧能源管理系统具有模块化功能， 考虑到可扩展性， 该系统需 具有用户自定义模块功能，应至少由以下模块组成。 如图 1 所示。 1 数据采集模块。

通过传感器信息转化及信息采集技术， 系统应能够采集和识别各 专业、各种类型设备耗能的信息数据， 并对采集的耗能数据信息进行 存储。 2 人机交互模块。

系统必须能识别人输入的各种信息指令， 并理解、执行人的意图， 这样才能更好地进行人机交互，智能地执行节能措施。 3智能数据统计分析模块。

该模块需对采集的数据进行比较， 对数据进行定量分析， 生成当 前的各项数据节能指标。 4 智能控制模块。

通过大数据研判， 生成科学的节能指标， 通过与实际的节能指标 对比，智能判断是否需实行节能指令，以控制相关设备自行节能。 5 报表生成模块。

该模块需要按人的意图、 通过多样的格式把系统实行的节能预期 结果展现出来。 6 数据查询模块。

通过人机交互，能输出人想要的结果。 7 预警及报警模块。

通过文字提示， 声光报警能提示哪些设备或部位能耗超标， 提示 人员采取措施。 8地图导航模块。 通过地图导航，对各线路、各开关、各设备能耗进行精确定位， 以实现能耗精准分析

9 能耗趋势分析模块。 该模块要能根据一段时期能耗的统计分析， 横向

比较， 纵向比较 等方式，对未来的耗能趋势进行智能判断，并给出趋势图，以提示人 员采取相关改进措施。 10 用户自定义模块。

能源消耗的设备具有可变性， 能源消耗的种类也具有可变性， 人 的节能期望值也是不断变化的， 通过自定义， 用户能实现不断变化的 期望和意图。 以上各模块不是独立的，是系统性的，各模块各司其职，协调配 合，共同实现预期功能。 3 系统功能。

1各种能耗类型数据的采集功能。 该系统不仅能对电力能源数据进行采

集， 而且对哈尔滨地铁涉及 的煤气、水、油、制冷、制热等能源消耗进行采集，以便全面系统地 对哈尔滨地铁能耗进行管理。 2 强大的报表功能。 系统要能输出全部能耗的日报表、月报表、季度报

表、年报表， 能输出某个专业、某条电气回路、某块表、某个电气设备各个时期的 报表。 总之，要达到按照人的期望，输出各种样式的符合预期的报表。 3精准的定位功能。 系统通过地图导航、 各种定位设备及各种开关量， 要对各节能采 集点进行精确定位，要具体到每个工班、每座车站、每个仪表、每条 回路、每个水管，只有这样，才能更好地进行准确比较，更好地进行 趋势判断，更好地建立科学的节能指标， 才能对能源进行精细化管理。 4 强大的智能管理和数据研判功能。

系统应有各种算法模型， 通过对采集的各类数据进行计算， 并通 过大数据统计目前全国地铁的运行能耗情况， 制定一个科学的节能指 标。 该指标也可人为定义， 系统通过实际存在的数据与该科学指标进 行比较，以判断目前的能耗是否符合要求， 并将判断结果送到系统智 能控制模块， 实现对能源的智能管理， 所以要求该系统需具有先进的 智能管理功能及强大的数据研判功能。 5 先进的智能控制功能。

系统的最终目标是实现智能化管理， 实现节能， 这就需要系统具 有很好的智能控制功能。 通过该功能对一些超出能耗指标的设备、 开关、控制阀等进行自 动关闭，或者自动调节相关阀门的开启程度，控制流量。 这就需要系统传输信号数据准确，控制方式准确可靠。 6 准确的能耗趋势分析功能。

系统建设的初衷就是进行能源有效管理， 进行事前分析预测是防 范能源非预期消耗的一项重要措施。 只有做到事前预判，采取的措施才更符合实际、更有效。 通过该智能管理平台，进行大数据分析，进行智能比较，结合相 关数据量准确地进行能耗趋势分析， 给出未来一定时期的能耗走势图， 并给出相关预警信息和建议，以提示用户采取相关防范措施。

7 强大的自适应功能。

能源消耗不但具有多样性，还具有社会性。 节能的形式、 概念及社会对节能的指标、 要求是随着时间的变化 不断变化的，所以在建设开始就要考虑上述情况，要做出预判，事先 预留接口，让使用系统具有自适应功能。 四、智慧能源管理系统实施数据采集与分析是系统建设的核心和 关键，数据采集是基础，没有数据也就没有分析，如何正确进行数据 采集是系统建设的关键。 1 数据采集网络建设。

地铁公司各部门要对目前的能耗数据采集网络进行全面梳理， 特 别是列车牵引、动力照明、通风空调、电扶梯等专业更应该仔细研究， 找出目前存在的那些采集不到、采集不准、采集不全、无法采集、采 集数据制式不对等问题，并对问题进行系统性分析，深入现场，广泛 研究、编制哈尔滨地铁能耗数据采集表。 该采集表内容要全面，并论证采集表的科学性及行车安全性。 任何方式的数据采集均不能影响供电安全， 均不能影响地铁正常 运营，不能给地铁带来运营隐患，否则应进行风险评估，制定并落实 风险防范措施。 结合当前先进的传感、 红外等技术， 在采集点布放各种符合现场 实际的传感器或采集器，对电、热、煤气、油等基础数据进行采集； 并对原来不符合要求的采集或传感器进行更换。 按项目管理的要求，进行数据采集网络建设。 2 系统平台搭建。

按系统容量准备符合要求的机房， 购置数据库服务器、 事务处理 服务器、网络交换机、防火墙、磁盘阵列存储等硬件， 搭建系统平台， 并进行软件安装。 3 系统调试。 平台建设完成后，需要进行软、硬件调试，并对采集的数

据按预 期计划分析判断。 此过程非常繁琐，需要反复细致地调试、推敲、比较才能完成， 需要做包括大量修改程序代码的编程工作。 只有反复推敲， 全面的系统调试， 处理的数据才会准确并符合实 际，制定的科学目标才能科学，判断机制才有意义，系统自动控制的 各种开关量才更合理，才能实现系统预期功能。 4 系统试运行。

系统调试完成后，进行 3 个月的试运行，验证能否实现预期功能。 通过耗能数据比较， 保证比较的结果更具直观性， 可对耗能较大 的专业进行一定时期的纵向、横向比较，以验证效果。 试运行期间主要验证科学节能指标制定的合理性以及自动控制 的正确性及智能性。 此阶段非常关键，对于不符合预期的采集数据、开关量、联动逻 辑进行记录，并进行正确修改和完善，并在此反复比较验证，以保证 各项节能指标的科学性，并保证联动控制逻辑的正确性。 5 系统正式运营经过系统试运行，并进行了修改完善，经广泛论 证，符

合预期功能后，便开始正式运营，实现智能节能控制。 五、结语哈尔滨地铁能源管理系统建设是一个非常复杂的系统， 涉及到大数据分析及智能控制， 与当前最先进的理论及应用息息相关， 因此也是一个发展的系统，不可能一蹴而就，需要不断研究、不断修 改完善，才能更好地实现自动节能， 才能建立真正意义上的绿色地铁。 作者赵广岭王英龙谭银玲王钊单位哈尔滨地铁集团有限公司

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