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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.104
筆者對電力機車采取的節能模式進行了系統研究，克服了既有節能模式的不足，設計了新型的電力機車智能電表，而且還構建了電力機車能耗優化管理的軟件系統，使能耗管理精準地定位到每個運行區間，按照計算機還原的相關操縱曲線處理和優化能耗，獲得合理的能耗數據。
1 硬件原理及軟件系統結構
1.1 智能電表硬件原理
筆者首先研究了電力機車智能電表的相關硬件原理，從電力機車的主電纜上面引入了相應的輸入電流以及輸入電壓，通過電流互感器以及電壓分壓器后，電能測量芯片能夠計量輸入電壓和輸入電流，得到相應的有功功率。列車黑匣子輸出的相關信息通過隔離的485接口連接到中央處理器，后者能夠同時處理黑匣子數據以及電能數據，在FLASH存儲芯片中保存相關的處理結果，在機車行駛中能夠在LCD上實時展示電能消耗信息。借助該系統中的IC卡接口，將保存在FLASH存儲芯片上的相關數據讀取出來。
1.2 軟件系統結構
從邏輯上看，軟件系統被劃分成了優化評價層、數據解析層以及能耗數據管理層。
1.2.1 數據解析層
記錄文件管理子系統必須將數據從IC卡中讀取出來，切割原始數據文件，之后得到機車運行的能耗記錄文件以及監測文件，而且還要合并同一司機以及車次的機車運行能耗記錄文件以及監測文件。曲線圖形數據生成子系統主要解析相關的合并文件，將機車的能耗記錄數據以及運行監測數據融合，生成的曲線融合數據文件適宜于以圖形方式顯示出來。文件處理以及編輯子系統提供的圖形化人機界面接口相當多，能夠為用戶處理以及編輯各種文件提供便利。
1.2.2 優化評價層
負責線路圖形繪制的相關子系統將鐵路線路的二維地理場景繪制出來。負責曲線控制的相關子系統為系統提供各種類型的曲線操縱方法，用戶可以隨意地移動參與到優化活動中的曲線，實現對比學習。以全圖形化面目出現的能耗統計優化子系統將圖形系統以及優化算法密切聯系起來，為相關用戶創造了高效且直觀的優化環境。司機通過操縱負責評價的相關子系統，對比基準是線路標準的運行能耗以及運行時間當作，對司機在每一個區間內的具體操縱活動做出精確的評價。
1.2.3 能耗數據管理層
通過相應的ODBC編程，這一層能夠和諸多數據庫實現無縫連接，能夠按照不同的運行環境，在多種類型的網絡數據庫（SQLServer，Oracle）以及桌面數據庫（比如Access）間靈活地進行切換。負責統計查詢的相關子系統為司機提供了任何時間段的能耗統計方法以及接口。負責數據存儲的相關子系統為人們系統提供了便于轉存能耗數據的功能。負責報表打印的相關子系統為人們提供了便捷的報表打印功能。
1.3 系統關鍵算法
1.3.1 智能電表中基于選擇性保存的數據記錄算法
每間隔20ms，列車黑匣子會在對外公開的相關系統的數據總線上傳輸一個數據包。數據包涵蓋了速度、時間、車站號、公里標、司機號、車次、機車號、總重以及副司機號等信息（時間、公里標以及速度都是動態量，隨時間變化而變化，其他信息均屬于常量）。比如每隔20ms數據包就會自動保存1次，能夠較快地寫滿FLASH儲存芯片。除此之外，智能電表在轉存數據轉存前，同時還必須將每個司機單獨的監測數據記錄下來，所以區別各個司機單獨的記錄數據也非常重要。人們通過多次試驗提出了有關的數據記錄算法，有效地破解了該問題。
1.3.2 電力機車操縱曲線還原算法
電力機車操縱曲線指的是由電力機車行駛距離當作相應的橫坐標體系中的區間運行時間曲線速度曲線以及能耗使用曲線等曲線共同組合而成，將事實上的線路數據還原后獲得的二維線路場景當作坐標背景能夠將曲線半徑以及線路坡度、曲線半徑等多種鐵道的地理信息真實地反映出來。按照黑匣子內部提供的相關公里標信息，在這個場景中繪制成了相應的操縱曲線。筆者設計了通過速度信息來裁定突變公里標，為計算機車運行累加距離提供協助的相關算法。
1.3.3 機車運行監測數據和能耗數據的融合算法
從傳統類型的電力機車能耗管理模式來看，難以得到運行區間內精準的能耗數據，但是本系統巧妙地融合了機車運行的能耗記錄數據以及監測數據，很好地獲取得了電力機車運行中區間內的精準能耗數據，這樣就能夠精細地做好每一個運行區間內的能耗管理。
1.3.4 全圖形化的能耗優化統計算法。
根據全圖形化優化算法，第一要對缺省優化所有參與優化操作的記錄數據，然后獲得涵蓋了所有區間內的能耗數據以及操縱曲線數據。用戶借助系統自身的圖形化環境，瀏覽每一個區間內的優化曲線以及操縱曲線。在圖形系統創設好的各個區間優化列表內，臨時性地除掉異常操縱曲線，優化計算區間局部統計，對修改也已形成的相關操縱優化曲線和區間能耗進行修改。用戶通過這種局部以及全局性的圖形化優化算法，能夠較快地實現相關的優化目標，在數據庫中保存相關的優化結果。
2 結語
設計好的電力機車智能電表、電力機車能耗優化以及管理軟件系統能夠非常精確度定位到電力機車能耗管理的每個運行區間。將節能學習模式當作設計核心，打造成了全圖形模式的能耗優化以及管理環境。眼下這個系統在諸多鐵路局的使用效果良好。隨著相關方面持續地積累以及優化電力機車能耗方面的原始數據，能夠科學地制定每條線路的能耗標準。此外還要完善相關的管理制度和配套措施，確保系統運行的穩定性，創造更高的節能效益。
參考文獻：
[中圖分類號]P413 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0418-02
1、引言
能源管理涉及的范圍很廣，它包含了從能源生產到消耗各個環節的管理技術，冶金企業能源管理主要涉及對企業二次能源的平衡管理和能源消耗的分析。
河北鋼鐵集團宣鋼公司在2011年開始建設能源管理系統，其針對現場的水、電、氣體等能源儀表，通過組網對其進行遠端的數據采集與控制，集有線和無線測控與計算機局域網于一體，形成一個網絡系統，實時監測現場能源介質的運行狀態。
能源管理系統（簡稱EMS系統），通過能源計劃，能源實績，計量認證，能耗計算，設備管理，報表管理等多種手段，使企業管理者對企業的能源成本比重，發展趨勢有準確的掌握。其基本管理職能包括：
能源系統主設備運行狀態的監視
能源系統主設備的集中控制、操作、調整和參數的設定
實現能源系統的綜合平衡、合理分配、優化調度。
異常、故障和事故處理。
基礎能源管理。
能源運行潮流數據的實時短時歸檔、數據庫歸檔和即時查詢。
2、EMS系統的特點
實時性：為了及時獲取各種能源介質的能耗信息，該系統充分考慮了宣鋼當前設備通信協議的狀況，采用了豐富多樣的接口技術，使所有的數據采集時間控制在1s-5s之間，并與產銷系統和ERP系統進行數據傳輸；
先進性：先進的網絡管理方式、網絡設備以及一致的開放式數據庫接口，無論從系統性能、可靠性及網絡的拓撲結構等方面都為企業提供了高技術的管理模式；
可靠性：可靠性是能源數據采集的先決條件。簡單的網絡拓撲結構及各個功能模塊冗余的設計使得系統運行更加安全可靠；
安全性：系統對于不同的管理職能提供了不同的管理權限；還包括網絡的安全性，整個網絡安裝了防火墻，還使用了網絡隔離技術，有效阻止了外界非法病毒的入侵，從而保證了網絡的安全；
可操作性：硬件設備設置簡單、直觀；系統軟件提供人機界面便于操作。
3、網絡結構
EMS網絡拓撲結構分為三層：
一層為儀表到數據采集分站的通訊，采用RS-485通訊和模擬信號兩種方式；二層為數采分站到總站的通訊，采用無線方式和有線方式；三層為管理網，由服務器到管理分站，組成局域網，連接方式根據現場的實際『青況布置：對于樓內或距離小于100m的計算機，使用超五類雙絞線組成百兆局域網；距離較遠但布線方便可以使用光纖；距離較遠、布線不方便采用無線網橋的方式。
服務器（采集器）的作用：一方面收集分站送來的數據進行匯總處理，同時也能對遠程儀表進行參數設置；另一方面服務器可對工作站（客戶機）進行數據共享。客戶機可以預覽或打印統計報表、實時監控和供維修人員監視系統運行狀態。
4、EMS系統的主要功能
4.1 監視和遠程控制
（1）能源介質數據監視。通過I/O服務器的接口功能，接收來自廠區PLC、DCS和采集站網關的各類信息，完成數據采集合并歸檔到實時數據庫中。系統采集各種介質的發生量，各存儲柜的柜位、柜容，以及各能源計量儀表流量、壓力、溫度和表底數據等。
（2）能源設備及主要工序運轉狀態監視。通過I/O服務器的接口功能，實時采集能源設備的重要參數，判斷設備運行狀態及工序生產狀況，故障及時報警。
（3）能源設備的遠程控制。能源中心調度人員通過專用操作站向廠區能源PLC系統下達控制指令，控制能源設備的運行。
4.2 基礎能源管理
（1）能源設備管理。能源設備管理主要用于能源計劃的編輯和設備維護。能源設備管理主要對關鍵的大型能源設備實行集中管理，包括建立檢修和使用檔案，輔助制定設備檢修計劃；對設備檢修記錄進行跟蹤、查詢和統計。
（2）能源計劃管理。能源計劃管理根據能源設備管理模塊提供的接口，可以查閱與能源計劃有關的能源設備的檢修計劃，同時在制定能源計劃是，根據生產與消耗平衡的特點，在制定能源計劃的過程中動態顯示全局能源平衡情況，方便業務人員微調。
（3）能源報表管理。對于能源系統的計量與管理統計數據，EMS對原始采集數據經必要的計算處理后，按指定格式、時間自動進行系統報表輸出。能源報表管理提供對整個能源管理系統中所以模塊報表需求的支持，提供各種自動報表、手動報表及能耗報表。報表包括小時報表、日報、月報和年報等。
5、關鍵技術
5.1 能源預測模型
本系統中綜合考慮了生產信息、設備檢修計劃信息、非計劃停工信息、工藝變更信息以及能源實際采集數據，對某一能源介質未來幾個小時或幾天內的生產狀況及各用戶單元消耗狀況進行追蹤預測，并根據相應時段內的預測結果進行預測平衡展示，涉及的能源介質包括高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、電、水等。預測結果以趨勢圖等形式輸出，為能源平衡調度提供指導。其中包括的曲線有：
實時曲線：用曲線的方式顯示測點的瞬時量；用來直觀顯示實時的數據變化和累積計量的階段性變化。
歷史曲線：畫出測點的某時間段的曲線；
鋼鐵企業能源介質的波動在自身波動規律的基礎上受靜態因素、動態因素的影響。靜態因素指物料、產品、工藝條件等，通過靜態因素推算出能源理論發生量的過程稱為靜態模型。動態因素指工況條件發生變化，如高爐修風、換爐、計劃檢修及非計劃停機等。
5.2 跨平臺、異構應用數據交換技術
能源管理系統、產銷系統和ERP系統是同時實施的。ERP負責四級財務核算，能源生產和能源消耗的數據需要上傳ERP；同理ERP對電的采購計劃，需要下傳至能源管理系統中完成電的平衡計劃。產銷系統負責管理生產，而能源管理系統需要來自產銷系統的生產計劃和實績，來完成能源計劃和能耗計算。因此三個系統是相互集成，才能完成各自的管理業務。
5.3 無人值守技術
能源管控系統對動力設施進行遠程控制，主要包括煤氣柜，放散塔等。設置遠程控制專用操作站，操作站配有專用監控軟件。
5.4 網絡隔離技術
在能源網絡實施過程中，為了不影響生產，在一些關鍵網接入能源環網技術中選擇了最新的網絡隔離技術——隔離網關。隔離網關通過內部的雙獨立主機系統，一端接人站控系統網絡，通過采集接口完成各子系統數據的采集；另一端接入能源環網，完成數據到能源管理系統的傳輸。
6、結論
EMS投入運行后，系統運行穩定可靠，能源的分配情況、消耗情況可以及時反饋給有關部門，為生產決策提供了數據，使能源調度更加及時，合理，減少了煤氣的放散，又有原來的事后統計，變為現在的計劃管理與動態調控，減少了能源消耗，降低了能源成本，經濟效益極為可觀。
參考文獻
[1]李向軍，孫彥廣，冶金能源管理系統EMS[J]科技資訊，2008（3）：95
孩子的適應能力，是指孩子對周圍的自然環境和社會要作出反應和適應的能力，是兒童心理發展的重要組成部分。幼兒時期是人生社會化的起始階段，孩子將來能否適應環境、協調關系具有健康的心理和健全人格，都與其幼兒時期的適應能力培養密切相關。而現在有些家長，只重視孩子的身體發育，而忽視了對孩子的心理發展；重視智力開發，忽視適應性、好習慣的培養，十分不利于孩子的健康成長。我們從大一些孩子的身上就可看出問題，一個體格發育健康的孩子，不敢去面的競爭激烈的學習、生活壓力，更愿意在父母的庇護下寄生；一個學習成績優秀的孩子，都不能與同學或周圍的人和睦相處。更有甚者，仇視社會、或者厭學、厭世等，這些孩子問題出在哪里?有專家分析認為，適應能力差是顯著的影響因素，我們做父母的應值得警醒。
1 別讓孩子當“宅娃” 隨城市化建設的飛速發展，居住高樓大廈，孩子被困屋中?，F又多一個流行詞叫“宅娃”，所謂“宅娃”就是成天窩在家里看電視、打游戲、翻小人書，或自己跟自己玩，幾乎沒有伙伴的孩子?！罢蕖钡慕Y果就是一點也不適應外面的世界，這樣養育的孩子，對氣候和環境的變化很難適應，有點“風吹草動”就生病。如天氣一冷一熱稍有變化就容易感冒發燒咳嗽，長時間好不了；到外面吃飯鬧肚子；偶爾帶他外出旅游住旅館，因環境不熟悉，孩子總是不能安靜地睡覺。
2 培養孩子好習慣 每位家長都希望培養孩子良好的行為習慣，可如何培養卻令家長倍感困惑。何不妨嘗試運用“強化定律”來培養孩子的好習慣。所謂強化定律，就是關注孩子的正確行為，使之強化；淡化孩子的不良行為，使之消失。強化定律被稱為“世界最偉大的教育法則”之一。研究發現，如果人們在無意中做出某種行為之后得到關注，認同或贊賞，以后就會更多地做出這類行為；反之，如果某種行為被忽視、抑制或懲罰，以后人們則會盡量回避這種行為。這就是強化定律之所有效的根本原理。幼兒時期是孩子行為習慣的萌芽期，既易于養成好習慣，也易于糾正壞習慣，家長如果善于運用強化定律，孩子將一生受益。
如有的孩子脾氣很大，稍不如意就會哭鬧，亂扔東西，甚至在地上打滾。愿望得不到滿足時他還會說些讓父母傷心的話，如爸爸媽媽不愛我了！我要去爺爺、奶奶家。如果家長心軟，經常被孩子“控制”甚至“要挾”，就會把孩子養成不好的壞習慣。正確的做法是采取負強化，也就是冷處理，讓孩子的不良行為在被忽視過程中慢慢弱化直至消失。比如有的孩子獨占心理很強，自己的玩具不給別的小朋友碰，不愿互相玩耍?？腿藥Ш⒆拥郊彝?，拿他的玩具玩，他就會打小朋友甚至大哭鬧、地上打滾，此時家里有客人，作為家長應該把孩子抱到另一個房間關上門，各自在客廳招呼客人聊天等進行冷處理，他便會慢慢地安靜下來，等客人走后，再對孩子進行合理的開導和教育。孩子撒潑的招數不靈了，這樣的壞毛病就會慢慢改掉，變得友好相處。
3 合理選擇強化物激勵孩子好習慣 我們在教育孩子時通過一定的強化手段，固化他好的行為習慣，就需要不失時機地獎勵和肯定孩子好的行為習慣。肯定和獎勵需要有強化物，以刺激孩子再次表現好。家長要根據他喜歡的程度和表現好的程度合理選擇。
3.1 常用于幼兒的正強化物分為五類 第一類：消費類強化物如糖果、巧克力、餅干、漢堡、飲料等。第二類：活動性強化物，有看電視、野餐、旅游、去動物園、游樂場等。第三類：操弄性強化物，有布娃娃、變形金剛、玩具汽車、玩具槍、畫片、卡片等。第四類：擁有性強化物，像小貓、小狗、光盤、漂亮衣服、紀念品、文具等。第五類：為社會性強化物，屬于精神層面的，有撫摸、微笑、注視、逗樂嬉戲、講故事、口頭表揚等。另外對大一點的孩子還可以采取代幣強化，就是拿好的行為進行積分，用積分換取獎勵。您可以給孩子列一個行為分值積分表，如：按時起床加2分、幫助做家務加4分、對客人有禮貌加5分，達到一定的分值可以兌獎，從父母這兒得到玩具、額外的特權或外出游玩等獎賞。
3.2 使用這些強化物時要注意的問題 在給孩子進行獎賞的同時，還要口頭講述是孩子的什么行為得到了獎賞。比如：“今天你按時吃飯了”或“你對客人特別有禮貌”，所以要獎勵你。這樣孩子對自己哪方面做得好，是爸爸媽媽高興和滿意的比較清楚，下次還會繼續這樣做。還有，多種強化物要配合使用，花樣變化靈活，家長要善于觀察孩子哪些是非常想要的東西，比如特別想得到的玩具或特別想去的游樂場所等，掌握了這些信息，當孩子表現不錯時，您就可以運用手中的籌碼作為獎勵物，讓他的需要暫時得到滿足，這種“按需獎勵”比泛泛的獎勵效果要好得多。隨孩子的年齡增長，有形的強化物要逐漸減少。社會性強化物，也就是精神方面的強化物要逐漸增多。
3.3 父母要善于捕捉孩子的閃光點 家長要注意觀察孩子的閃光點，并及時給予正強化物獎勵，在習慣培養的初期是很有效的，但問題是孩子每天的行為那么多，父母不可能對孩子的每一個好行為都進行強化，而且也不能無限制地給孩子那么多的正強化物，因為使用太多會導致孩子對這樣的刺激反應麻木，不珍惜，不再付出努力鞏固好的行為。怎么辦？我們父母可使用間歇強化可以解決這個問題。
4 間歇強化,也就是間隔性地進行部分強化 一是定時強化。每一個固定的時段持續的行為，可以得到一次強化。比如：孩子好動，不能安靜專注的畫畫，您可以對他說：“我每隔十分鐘進來檢查一次，看看你是不是在專心畫畫”。或對練琴缺乏自覺性的孩子說：“我每天都要聽你練得怎么樣”。如果結果比較令人滿意，就對孩子進行適當的表揚或獎賞。二是變數強化。它是不按固定時間進行的，如父母對孩子在幼兒園的表現進行不定期地監督和檢查，隨時向幼兒園或小朋友了解情況。這樣孩子就不會放松自己，養成穩定而又持久的好習慣，對表揚和獎勵的依賴會逐漸減少，自覺性大大提高。三是定數強化。就是當孩子的行為達到一定數量時可獲得一定的強化物獎勵。如培養孩子的閱讀習慣，當他讀完一本書或讀完一定數量的文章后可獲得適當的表揚或獎勵。
1. 前言
（1）隨著我國經濟社會的發展和環境資源壓力越來越大，節能減排形勢嚴峻，在大力推進建筑領域節能工作中，大型公共建筑高耗能的問題日益突出。
（2）隨著我國城市化進程的加速，預計到2020年，全國城市生活人口將達到總人口數的56%以土，相應的建筑物和設施也將成倍增加，使得建筑能耗的大福度增加將不可避免。大型公共建筑一般是指建筑而積2萬平方米以上的建筑物，據相關資料統計，其數量占總建筑物的4%左右，而其耗能卻占建筑總能耗的22%，其單位而積的用電能耗為住宅的5 ～15倍。由于浪費與管理粗放，使這類建筑的耗電更加突出，針對大型公共建筑電能耗的監測及能源管理的研究，顯得愈加迫在眉睫。
（3）建筑用能是能源消耗的主要組成部分，同時建筑節能一也是節約能源的重要領域，建筑能耗統計數據是建筑節能工作的重要基礎，然而，從現行的國家統計體系中，很難得到比較準確的建筑能耗數據，致使各級政府行政管理部門在制定節能減排目標，編制相關發展規劃、政策法規和標準規范時，缺乏有效的建筑能耗數據。
2. 能耗監測系統
2.1開展能耗監測的基礎工作。
根據住建部相關文件，我省從2008年開始開展了能耗統計工作，統計面積約551.3萬平方米。
通過對能耗的統計和結果的分析，對建筑的用能特點得到了初步了解，發現在所調查的建筑物中大型公共建筑的能耗位居前列，這些建筑都是需要常年提供照明和空調的建筑。
2.2國內外能耗監測現狀。
（1）1976年英國開始對建筑物進行能耗調查，建成了包括建筑類型、空調形式等在內的詳細能耗狀況數據庫，同時代的美國也由國家標準局負責對建筑能耗進行統計。目前美國已經建立了建筑能耗統計數據庫，目前使用較廣泛、收集建筑物數量較多的數據庫有能源部（DOE）的CBECS和加利福尼亞州的CEUS。
（2）我國目前還沒有一個完善的監測網絡對建筑能耗進行分析統計。但是在國家積極構建建筑能耗監測平臺的背景下，我國在北京、深圳等一些一線城市展開了一系列的工作，并取得了顯著的成績。其中北京市、深圳市、天津市的平臺建設工作作為首批試點城市通過了住房和城鄉建設部的驗收。
2.3能耗監測系統的研究與開發。
2.3.2應用技術。
在能耗監測系統的選用上，采用當今主流的B/S架構， 開發環境為WEB訪問方式的能耗監測軟件，系統因具有易部署、兼容性高等特點被廣泛使用。數據庫采用基于Microsoft SQL2008企業中文版的數據庫軟件，該數據庫支持網絡多點連接，可對海量數據進行存儲和處理，系統性能高效、安全、穩定。
2.3.3實現功能。
（1）能耗監測系統對八類建筑的分類分項能耗進行采集、處理、分析等。能耗數據主要包括電、集中供熱、氣、水等13項能耗。能耗監測系統主要應用于統計與分析各類建筑的分類分項能耗，可實現行政區域之間、分類建筑之間、任意建筑物之間等的分類分項能耗對比。
（2）能耗監測系統主要包括：建筑物基本信息管理模塊、建筑物數據采集與傳輸模塊、能耗數據處理模塊、能耗數據統計模塊、能耗數據分析模塊、能耗數據公示模塊等。
3. 能源管理
（1）幫助建筑用戶實現能源系統由粗放型管理轉變為精細型、科學化管理。在原有的能源管理方式下，一般只記錄建筑電源總進線的月耗電量和月費用，即使能做到記錄每天的總耗電量也不可能記錄所有線路的耗電量和實時電流數據。能耗監測平臺能實時監測大部分的運行能耗數據，使建筑用戶能實時掌握能源系統運行情況，對運行做出合理的調整策略。
（2）幫助建筑用戶實現對能源系統的低效率、準故障運行的診斷.提高能源系統的運行可靠性。
（3）幫助用戶實現國家能源統計要求的能源管理和能源報表上傳、提高業主的管理水平。
（4）持續性地為建筑用戶提供建筑能源消耗情況，特別是暖通空調系統的優化運行基礎數據?？照{系統是電耗的主要組成部分，建筑節能改造也是以空調系統為主，在擁有大量能耗監測數據的前提下，提出有效的空調系統優化運行報告，為后期節能改造提供技術保障。
（5）促使用能單位加強用能管理，制定相應的管理制度，自覺努力提高節能效率，達到節約用能的目的。
（6）有利于定量評價節能改造效果，通過能耗監測平臺系統軟件的使用，可以采集大量真實的能耗數據，而數據分析可真實的評價節能改造前后建筑或系統的能耗變化情況。
4. 結束語
通過大型公共建筑能耗監測系統的研發建設，可實現對高能耗建筑能耗數據的遠程實時動態監測，通過統計與分析建筑的能源消耗，為政府決策部門和業主提供有效的數據依據，促進大型公共建筑的節能運行和節能改造，將我國大型公共建筑的建筑節能工作推進到既有建筑的運行管理和實質性節能的階段，最終建立起健全、規范化的建筑能源管理休系，進而達到建筑節能的目的。
中圖分類號：F124.5
文獻標識碼：A
文章編號：1003-4161(2007)02-0082-04
能源（特別是石化能源）是經濟發展的源動力，是國民經濟健康、穩定發展的物質基礎，一個國家（地區）經濟發展與能源占有及利用應該是相匹配的；但如果不能合理高效的利用能源，能源也會成為經濟發展的“瓶頸”[1]。我國雖然總量上地大物博，但人均資源占有量遠遠低于世界平均值，而且能源利用效率也明顯低于發達國家[2]，因此，建立節約型社會是我國當前發展的歷史必然。目前，有關中國能源利用效率和節能潛力的分析，多數學者以國際先進國家為標準，通過國際比較判斷中國能源利用效率與節能潛力[3-5]；而史丹以中國內部先進水平為標準，通過地區比較界定我國能源利用效率和節能空間[6]。然而，由于不同地區經濟實力和資源結構存在較大差別，一些制約能源利用效率的因素，如生產技術水平不可能在短時間內趕上發達國家或發達地區。所以，筆者認為，能源效率的國別差距和地區差異只能為我們提供一個目標值，無法據此計算出中國各省區現實的節能潛力。因此，本文收集了1990~2004年各省區能源消耗和經濟發展的相關數據，建立各省區能源利用效率和經濟發展水平的統計模型，據此計算出各地區基于主體特征的節能潛力，為能源利用的優化配置和建立節約型社會提供依據。
1 思路方法與指標選擇
1.1 研究思路與方法
工業社會能源是經濟發展的物質基礎，經濟的發展依靠能源的驅動而運行。然而，隨著經濟的不斷發展能源消耗量與日俱增，已經成為我國經濟發展的主要瓶頸，我們必須未雨綢繆增強憂患意識，避免可能的能源危機影響經濟的發展，所以，建立節約型社會是我國當前社會的必然選擇。為了認清我國各省區能源利用現狀及節能潛力，本文主要從以下三方面展開研究：
(1)分析中國各省區能源利用現狀和能源消耗強度的地區差異。選取2004年中國30個省區能源消耗及經濟發展的截面數據，分別建立人均能源消耗、萬元產值能耗和人均GDP的對應關系，揭示中國地區之間經濟發展和能源消耗的對應關系。
(2)從時間序列分析不同省區能源利用效率和經濟發展的關系。本文主要以中國各省區1990~2004年能源消耗和經濟發展的案板數據，研究不同地區萬元產值能耗和人均GDP的關系，用冪指數函數建立二者之間的回歸方程，以便尋找能源消耗和經濟發展的特殊規律。
(3)不同時段中國各省區節能潛力的對比分析。依據第二部分建立的能源消耗和人均GDP回歸方程，分析計算不同時段各地區的節能潛力，選取1990年、1995年、2000年、2004年四個時段，對各地區節能潛力進行橫向和縱向的比較。
需要特別說明的是，經濟的發展主要以靠中央轉移財政，在統計分析中予以剔除。
1.2 指標選擇和數據來源
從宏觀和普遍的規律來看，一個地區能源的消耗是與人口規模、經濟發展水平和節能技術的進步密切相關，在不同地區之間的比較常采用人均能耗和萬元產值能耗等指標。由于能源消費結構多以一次能源計算，包括了煤、石油、天然氣和水電等，為了統一計量和方便比較，將各種能源消耗折算成萬噸標準煤。本文采用人均能耗和萬元產值能耗兩類指標，揭示我國各省區經濟發展與能源消耗的關系，分析不同時段各省區的節能潛力，并將重點放在經濟發展與能源消耗的時空變化上。
不同時段各地區人均能耗和萬元產值能耗計算公式如下：
EPi=Ei/Pi （1）
EGi=Ei/GDPi（2）
其中，EPi 、 EGi分別為某時段第i個地區人均能源消耗和萬元產值能源消耗量，單位是噸標煤； Ei、 Pi、GDPi 分別為該時段第i個地區能源消耗總量、人口總量、國內生產總值（GDP）。
本項研究所選用的數據來源于《中國五十五年統計年鑒匯編》和《中國統計年鑒（2005年）》，其中，本資料匯總了全國31個省區在人口、經濟、能源等多個方面長時間的序列數據。
2.中國能源利用和經濟發展的現狀分析
隨著新一輪經濟增長，我國進入了工業化的新階段，重工業比重從1999年持續上升。由于重工業對礦產資源尤其是石化能源的消耗強度很大，導致自然資源對我國經濟增長的約束很大，因此，能源的消耗量及能源利用效率很大程度上影響著地區經濟的發展。本文依據2004年中國30個省區人均能源消耗量和萬元產值能耗為指標，來定量分析能源負荷和人均GDP的關系。
2.1 人均能源消耗與人均GDP的關系
本文選取除外30個省區人均能源消耗和人均GDP的數據，制作X-Y關系散點圖（圖1）。從圖1可以發現，隨著地區間人均GDP的差異，人均能源消耗量呈某種正相關關系。在財會軟件Lotus 1-2-3 for Windows上，用直線方程 y=a+bx進行回歸擬合，得到如下統計關系式：
y=0.9972+0.0665x （3）
相關系數R2=0.6956，相關性顯著。
上述統計方程說明，我國經濟增長還處于外延性擴張階段，人均GDP的增長依賴于對石化能源的消耗，隨著人均GDP的增長，人均能源消耗量呈同步增長趨勢。[7]
圖1人均能源消耗和人均GDP的關系
圖2萬元產值能耗和人均GDP的關系
2.2 萬元產值能耗和人均GDP的關系
以上述30個省區萬元產值能耗與人均GDP數據作X-Y關系散點圖（圖2）。從圖2可以看出，隨著人均GDP的增加，萬元產值能源消耗量近似于冪指數下降趨勢。換言之，在中國經濟發展水平較高的省區，萬元產值的能耗較小，能源利用效率較高；反之，萬元產值的能耗較高，能源利用效率較低。
我國地域遼闊，各省區之間能源稟賦差異較大，導致產業結構對能源消耗形成不同的偏離類型，因而，萬元產值能源消耗也有較大的差異。同時，由于在所選的30個省區中，相對落后的省區數目較多，經濟發達的省區相對較少，散點在低發展水平上更為集中。所以以萬元產值能耗為依據，所建立的能源消耗與經濟發展的統計關系相對偏差較大，統計方程的相關系數R2、t檢驗值、F檢驗值相對較低。因此，本文未給出其統計方程，僅說明其變化的趨勢。但從總體趨勢來看，萬元產值的能源負荷隨人均GDP的增長呈指數衰減，并將在各省區的時間序列變化中給予定量的分析。
3.基于案板數據的中國各省區萬元產值能耗的統計規律
僅以某年截面數據分析經濟發展與能源消耗的關系，只是全國31個省區之間的橫向比較，由于存在區域差異模型的精度較低，還不足以說明經濟發展與能源消耗的長期變化過程。為了準確地認識經濟發展和能源消耗的關系，特別是隨著科技進步和國家環境保護政策的實施，引起萬元產值能源消耗量的變化和省區差異，本文選取1990~2004年全國30個省區的案板數據，以人均GDP為自變量、萬元產值能耗為函數，建立了各省區萬元產值能耗隨著人均GDP增加冪指數衰減模型，結果列表如表1。從表1可看出：除海南和寧夏萬元產值能耗在近年有所反彈、相關系數較低外，其余28個省區萬元產值能耗隨人均GDP的變化符合冪指數衰減方程，相關系數(R2)都在0.90以上。上述這些冪指數衰減曲線在技術經濟領域稱為“學習曲線”，反映了同一產業或地區，隨著技術進步，萬元產值能耗下降趨勢。從表1可以看出，我們的模擬方程基本符合“學習曲線”。
由于我國經濟發展水平和資源稟賦的地域差異較大，所以也出現了一些特殊情況。比如海南和寧夏，雖然也符合冪指數衰減、而且也基本通過t檢驗，但比起其他省區相關系數有點偏低，分別是0.6780、0.8391，這與該地區特殊的產業結構有關。從海南萬元產值能耗和人均GDP的散點圖看出，萬元產值能耗在1995年后有個明顯上升階段，而2001年后又逐漸回落，這可能和海南省這一期間產業結構變動有關；而寧夏以煤炭為主產業，隨著近幾年重工業比例不斷上升，萬元產值能耗在2003年后出現緩慢上升趨勢，所以模擬方程也出現了一些偏差。但總體來看，我國各省區萬元產值能耗都隨人均GDP增長呈冪指數衰減，而且會趨于某一穩定值。
4.中國各省區節能潛力時空分析
通過上面分析可以看出，隨著經濟的發展，我國各地區單位GDP能耗在逐漸地下降，節能改造成就斐然，但與先進國家相比仍有不小的差距。根據世界銀行和英國石油公司（BP）公布的統計計算表明，2003年中國每創造一萬美元的GDP所消耗的能源數量，是世界平均水平的3.33倍，是美國的3.68倍，英、法、德、意等西歐發達國家的5～7倍，日本的10.4倍，甚至是印度的1.45倍[8]。我國不合理的產業結構、高耗能工業的過度發展，造成了經濟發展對能源的過分依賴[9]。同時，重點用能行業、重點裝置的能效水平仍然偏低，提高能源利用效率還有很大的余地。筆者認為,能源效率的國別差距可以比較清楚地了解中國能源效率的水平與節能潛力,但是這個節能潛力是不可能在短期內發揮出來的。從根本上講,中國與世界上一些發達國家，能源效率的差距在一定程度上也是經濟發展水平的差距。一些決定能源利用效率的主要因素,如生產技術水平不可能在短時間內趕上發達國家,產業結構的差距也只有隨著經濟發展水平的不斷提高才能逐步消失。所以，本文基于中國省區內部區域差異，重點分析不同地區本身所能達到的節能潛力，來進行對比分析，以便中國內部能夠合理高效地利用分配能源。
4.1 不同時段節能潛力比較分析
關于節能潛力，不同的人理解不同，相應的計算方法也不一樣，本文采用基于主體特征的省區節能潛力的計算方法，即各地區人均GDP每增加1千元，萬元產值能耗的現實減少值。具體計算步驟為：首先，將表1中各省區的模擬方程求一階導數；然后，利用不同時段人均GDP的值（x）求出相應的導數值，即人均GDP每增加1千元、萬元產值能耗的減少量，本文以此作為各省區不同時段的節能潛力。利用上面的計算方法，分別計算出中國30個省區1990~2004年的節能潛力，本文主要選取四個時段進行比較分析，并根據節能潛力大小將30個省區劃分為高、中、低三種類型（表2）。各類省區節能潛力分述如下：
I類省區：節能潛力較高，1990年、1995年、2000年、2004年節能潛力分別在4.81~20.50tce、0.66~1.77tce、0.26~1.05tce、0.10~0.86tce之間，隨著經濟發展其節能潛力呈下降趨勢、節能空間減小，這類區域大部分是一些經濟比較落后和能源豐富的地區，由于技術落后及產業結構不合理造成其能源利用效率低下，與同時段的其他省區相比節能潛力較大。
II類省區：節能潛力居中，四個時段的節能潛力依次在1.88~4.34tce、0.34~0.56tce、0.12~ 0.24tce、0.05~0.09tce之間，從1990~2004年節能潛力也在不斷下降，而且從表中可以看出不同時段屬于此類的省區無太大變化，都是一些經濟中度發達的內陸地區，這些地區易于引進東部的先進技術提高能耗效率，實現經濟快速發展。
III類省區：節能潛力較低，1990~2004年四個時段的節能潛力依次在0.43~1.99tce、0.04~0.21tce、0.02~0.09tce、0.01~0.04tce之間，隨著經濟發展這些省區能源利用效率已相當的高，節能空間不大，此類省區主要位于我國經濟發達的沿海地區。
4.2 各省區節能潛力的空間分布
圖3中國節能潛力分布圖
以上主要是從時間序列分析我國各省節能潛力的變化規律，下面我們選取2004年截面數據做出中國節能潛力分布圖（圖3），著重從空間上分析各省區能源利用效率及節能潛力的地區分布。由于本文分析都不包括，但在做圖時為了圖形的完整性，根據其所在地理位置和經濟發展水平將其歸入節能潛力較高一類。在做圖時，我們仍然將節能潛力劃分為高、中、低三個類型，0.10~0.86噸標煤屬于節能潛力較高一類、0.05~0.09噸標煤居中、0.01~0.04噸標煤潛力最小，據此做出圖3。從圖中我們可以看出，節能潛力較低的省區基本位于東部沿海省區，這些地區經濟實力雄厚，技術水平較高，所以能源利用效率較高、節能空間較??；而節能潛力在0.05~0.09噸標煤之間的省區主要集中在我國中部內陸地區；而節能潛力較高的省區主要位于西部落后地區和中部一些能源豐富省區，包括青、貴、甘、晉、寧、吉、新、皖、陜9個省區，這些省區經濟較為落后、技術水平低下、產業結構不合理造成能源利用效率低下，節能空間較大。比如，位于我國中部地區的山西、吉林、安徽、貴州其能源利用效率較低、節能潛力較大，和這些省區豐富的能源是分不開的。因此，中國要建立能源節約型社會，在發展東部的同時，應該重點加強中西部地區經濟發展、提高其技術水平、優化產業結構，提高其能源利用效率，實現我國內部社會的和諧發展。
5.結論與政策建議
綜上所述，可以得出以下結論：（1）經濟發達的地區，萬元產值能耗較低，但人均能耗較高；而經濟落后省區，萬元產值能耗高，但人均能耗較低。因此，隨著經濟發展，能源利用效率有所提高，但我國經濟增長還處于外延擴張型階段，人均GDP的增長依賴于對石化能源的消耗。（2）隨著經濟的發展以及節能措施的實施，我國各省區能源利用效率呈冪指數衰減。（3）從總體上看，交通方便、沿海、沿江的東南地區能源效率較高，在全國處于領先地位；中西部內陸地區利用效率較低。在當前經濟技術發展水平下，中國各?。ㄊ小^）均有提高能源效率的潛力和可能性，但是各?。ㄊ?、區）提高能源效益的潛力各不相同，而且差距很大。
根據上述分析結果，中國在對各?。ㄊ?、區）實施“十一五”期間能耗降低20%的目標時，不能搞一刀切，要制定有區別的區域節能目標和政策措施[10-12]。為了提高能源效率，提出以下政策建議：（1）要大力推廣先進的生產技術和節能技術，堅決淘汰落后的生產技術、工藝與技術標準。（2）優化產業結構，積極發展低耗能產業，減少在能源經濟效率低的地區新建高耗能項目，強調高耗能產業布局的能源效率標準。（3）要打破區域界線，構建全國統一的能源市場，并運用市場機制讓能源流入效率高的地區，先進技術向落后地區滲透，促進東、中、西部技術和能源的有效交流。
基金項目：國家社會科學基金資助項目（編號：03BJY0088）；陜西師范大學研究生創新基金（2007~2008年度）。
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1. 空調系統能耗分析及其節能措施
中央空調是醫院最主要用電部門?？照{全年能耗約占醫院總能耗的一半。我院根據實際情況，通過技術升級和科學管理，在保證正常的診療服務和環境舒適度的前提下，最大限度的提高空調電能利用效率，達到最佳節能降耗的目的。對本院中央空調的問題進行了技術分析，并針對性的開展技術升級。
1.1 改善建筑的隔熱性能。房間內冷量的損失是通過房間的墻體、門窗等傳遞出去的。目前我院采用隔熱性能良好的雙層玻璃窗。若是單層玻璃可以采用貼膜技術，增強隔熱效果。陽光充足的房間，安裝隔熱窗簾，有效減少光照帶來的熱量。
1.2 合理使用室外新風量。由于新風負荷占建筑物總負荷的20-30% .控制和正確使用新風量是空調系統最有效的節能措施之一。除了嚴格控制新風量的大小之外，還要合理利用新風。新風閥門采用焓差法自動控制，根據室內外空氣的焓差值自動調節新風閥門的開度。
1.3 防止冷量的流失。廳門、走廊門空氣直接和外界流通，很大一部分冷量流失。所以在門廳、走道口安裝隔簾，可有效減少冷量的流失。
1.4 降低冷卻水溫度。由于冷卻水溫度越低，冷凝溫度越低 冷機的制冷系數越高。降低冷卻水溫度需要加強運行管理，冷卻塔的進水管閥設為自動補償（防止冷卻塔水過少，管路里空氣滯留，影響制冷效果）。冷卻塔、冷凝器定期檢修清洗。冷卻塔噪音大，應安裝在屋頂等空曠，通風良好的地方。
1.5 提高冷凍水溫度。由于冷凍水溫度越高，蒸發溫度越高，冷機的制冷效率越高，所以在使用過程中.在保障制冷效果的前提下，盡量提高冷凍水的設置溫度。蒸發器要定期維護清洗，保持管壁清潔，水阻小，維持高效的熱轉換效率。
1.6 減少風機電耗。空調系統中風機包括空調風機、排風機和送風機.這些設備是空調系統耗電量比例非常大。所以說，風機節能的潛力也就最大。減少風機能耗可以從以下幾個方面著手：定期檢修、定期清洗過濾網、檢查皮帶是否松動、送風狀態是否正常。使用變頻風機將定風量控制改為動態風量控制，降低送風的出風風速，減小風噪。末端風機改為動態風量控制系統，可根據空調負荷的變化和室內設定參數的改變.自動調節空調的送風量.達到減少風機動力以節約能量。實現室內無過冷過熱現象.由此可減少空調用電負荷1 5%-30%。
1.7 減小閥門、過濾網阻力。閥門和過濾器是空調供水管路系統中主要的阻力部件。在空調停運的季節，要全面清洗過濾器，如果過濾器被沉淀物堵塞?？照{循環水流經過濾器的阻力會增加數倍。而且不能把冷量通過風機吹進室內，嚴重影響效果。閥門是調節管路水流量的主要部件。不同支路阻力不平衡時主要通過調節閥門開度來使各支路阻力平衡。以保證各個支路的水流量滿足需要。不過由于閥門的阻力的同時會增加水泵的揚程和電耗。所以應盡量避免使用閥門調節阻力的方法。
2. 加強醫院供用電系統的科學管理
根據醫院的實際情況，從各用電部門的細節入手，針對性的制定嚴格的管理措施，全方位減少使用過程中的浪費現象，降低醫院后勤管理成本，實現醫院的可持續發展。以本單位為例，具體措施如下：
2.1 節約空調用電。中央空調作為夏季和冬季最主要的用電部門，在氣溫超過33℃時，門診中央空調主機，在上班后開啟，并于下班前半小時關閉；隨時控制好空調設定溫度，制冷溫度不得低于26℃；開空調要關閉窗戶、門，禁止同時使用空調、電風扇；工作人員離開辦公室應及時關閉空調；大廳、過道等公共場所空調上、下午下班前及時關閉，由保安巡視執行。
2.2 節約照明用電。在能滿足工作需要的前提下，要做到白天不開燈，人員離開房間應隨手關燈，杜絕白晝燈、長明燈、無人燈。夜晚12點以后要及時關閉部分路燈，大廳、過道等公共場合的照明、電視機由保安巡視及時關閉。
2.3 節省設備用電。減少電梯使用頻率，倡導醫務人員六樓及以下樓層步行上下樓。減少各種醫療設備及計算機、打印機、復印機、油印機、傳真機等辦公電子設備待機消耗，盡量根據實際需要即開即用，上、下午下班前要及時關閉上述電器和醫療設備等電源，盡量減少各種設備待機電源損耗。
2.4 實行峰谷電管理。利用電力部門在不同時段電價計費的不同，盡量避開用電高峰，在用電低谷使用。如供應室、鍋爐房、煎藥房，可讓這些科室在負荷低谷時加大生產。另外也可調整大容量的用電設備的用電時間，使其避開高峰負荷，填補低谷，做到均衡用電，從而提高變壓器的負荷系數和功率因數，減少電能損耗。因此調整負荷不僅提高了供電能力，而且也是節約電能的一項有效措施。
2.5 加強運行維護。定期對設備進行維保，特別是中央空調系統，提高設備的檢修質量搞好內部電力系統的運行維護和用電設備的檢修，可以減少電能損耗，節約電能。如導線接頭處不良，發熱嚴重，應及時維修，這樣既保證安全供電，又減少電能損耗。加強動力設備的維護，減少水、氣、熱等能源的跑、冒、滴、漏，也能直接節約電能。
2.6 加強宣傳教育。各職能科長、科主任和護士長要將節電措施傳達到每位職工，同時向病員家屬做好節約用電知識宣傳，做到人人參與節約用電、時時節約用電；加強日常監督檢查，增強節約用電意識，養成節約用電的良好習慣。
2.7 加強日常督查?？倓栈埔訌姽澕s用電檢查，對不按醫院規定節約用電的科室和個人，按醫院獎扣辦法中的規定扣罰。
3. 結束語
綜上所述，要實現醫院耗電量明顯下降，應從主要用電部門（如空調）入手，找出問題，解決問題，再通過用電部門的科學管理，平時加強檢查，杜絕浪費現象。一定能有效提高電能利用率，實現醫院可持續發展。
參考文獻
中圖分類號：U231文獻標識碼： A
1 列車信息管理系統（TMS）的優點
1.1 列車綜合控制
TMS集成列車控制功能，包括動力控制，制動混合控制和延長電源控制，從而減少離散列車線，提高機車車輛的可靠性。
1.2 故障時迅速準確的對策和確定故障原因
如果操作車輛過程中發生故障，故障信息以及必要的搶救措施會自動顯示在駕駛室的控制臺上，并不間斷地監控設備運行是否正常。若故障時，能夠采集并存儲故障跟蹤數據，通過下載數據記錄，便于故障分析。
1.3 檢修簡單且檢修時間短
由于設備的運行信息顯示在駕駛臺上，可以簡化周期性的檢修程序，縮短檢修時間。
2 TMS的組成結構
2.1 中央控制單元和本地單元
中央控制單元（CCU）被安裝于每輛Tc車內，本地單元（LU）被安裝于每個中間車輛（M和T車）。CCU和LU由兩個中央處理單元CPU1和CPU2構成。
CCU和 LU中的 CPU1執行整體控制的應用程序并進行CCU和LU的整體控制和監視，CCU 的CPU1通過RS422串行鏈路控制DU，T車LU的 CPU1通過RS422串行鏈路與ER通信，如果CPU1故障，CPU2作為備份節點接管 CPU1的所有功能。
2.2 顯示單元和顯示控制器
每個駕駛室安裝一個顯示單元（DU）和一個顯示控制器（DC）以通過一個RS422串行連接提供人機接口（MMI）。顯示器為帶觸摸屏輸入系統和蜂鳴器的彩色繪圖型機器。并且可以在顯示屏上通過手動調節更改顯示屏的亮度。
2.3 事件記錄儀
事件記錄儀（ER）安裝于T車。ER記錄任何決定的操作，如車輛操作者通過操縱緊急停車開關或安全開關、操作緊急門激活緊急制動記錄數據由TMS的CCU和 LU收集后通過傳輸發送到ER，同時ER也擁有自身的數字輸入和模擬輸入端口將信號直接輸入到ER。
2.4 IC卡讀卡器/寫卡器
IC卡讀卡器/寫卡器被安裝于每一個駕駛室以提供通過IC存儲卡從/到TMS下載/上傳的數據。
2.5 車輛總線
在車輛總線網絡技術中提供了RS485多支路或點到點的總線方法。 為了滿足必須的性能和可維護性，一些相似功能的裝置由多支路連接分組并連接到相同的總線。車輛總線的標準如下：
物理層： EIA（電子工業聯合）定義的RS-485
傳輸協議：ISO 3309/4335 1993(E)定義的HDLC同步
2.6 TMS概念操作
（1）總體操作
CCU和LU為自我服務，即時在列車分離的情況下也運轉，CCU和LU單元按順序將自身信息如“狀態數據”提供到其他的CCU和LU。必要時，CCU和LU參考其他CCU和LU的信息。
（2）主站
在總線中總有一個“主站”。 因為每個CCU和LU在列車總線中有優先權， 擁有最高級優先權的良好CCU和 LU即變成 “主站”?！爸髡尽北O管所有TMS并且有包括DU和ER在內的TMS操作判斷權。主站的主要任務是生成諸如列車速度的、定義列車等級狀態的“主狀態”；生成“車載測試指令”來控制如列車等級的程序；檢測與列車裝置有關的故障，諸如列車總線傳輸故障。
（3）主站備份
當作為主站的CCU和LU故障，其他的CCU和LU擁有優先權接管任務，當擁有最高優先的故障CCU和LU恢復正常時，它將不接管從先前主狀態的狀態，單元將自己生成“主狀態”。
3 TMS冗余控制功能
3.1 列車總線
如下圖無論是中央單元還是本地單元，任何傳輸節點都是雙份的，電源也是雙份的，且每個CPU都有旁路繼電器。如果節點故障，如CPU故障或電源故障，旁路繼電器自動關閉，因此數據轉到相鄰的節點。
當CPU故障、單個或不對稱的兩條通訊電纜故障時，因為這個故障節點和線路被旁路掉了，所以對控制沒有影響；當相冗余的CPU或是對稱的通訊電纜有雙重故障時，對列車控制系統有影響，控制命令無法傳到另一個網絡。
3.2 CCU（對其他TMS單元的控制指令）
前方駕駛室的CCU正常時，CCU的 CPU1 每 20ms對車輛發出牽引/制動的相關指令。CPU2經常監視來自 CPU1的控制指令，只要 CPU1發出控制指令 CPU2就不發出指令。如果一個CPU 在100ms 內沒有接受到來自另一個CPU 的控制指令，這個CPU則代替另一個CPU開始每20ms 發出控制指令；如果在CPU1故障條件下CPU2故障，CPU1 和CPU2都不能發出控制指令。在此條件下，對列車控制會產生影響。
3.3 CCU/LU（對子系統的控制指令輸出）
根據前方駕駛室CCU的控制指令，CCU和 LU通過傳輸或數字輸出向子系統輸出控制指令。當CCU/LU正常時，由CPU1向子系統輸出指令，CPU2經常監視 CPU1的操作，只要 CPU1正常操作就不輸出指令。在正常情況下，CPU1通過SDR（狀態數據請求）傳輸控制指令，SDR包括通過固定輪詢周期對子系統的監視信號，CPU2經常監視來自 CPU1的SDR，且只要CPU1傳輸SDR，其不進行傳輸。在CPU1故障條件下，如果CPU2 在10個輪詢周期（例如：對VVVF100ms）沒有接收到來自CPU1的SDR， CPU2通過雙輪詢周期在此條件下，對TMS的控制功能無影響，如果在CPU1故障條件下CPU2故障，則CPU1和CPU2都不能向子系統傳輸控制指令，在此條件下，對列車控制有影響。
4 TMS對牽引/制動系統的安全控制
4.1 列車總線雙重故障：
車輛的VVVF和EBCU無再生制動和常用空氣制動，常用制動操作時車輛總制動力不足，這時可以通過 ATP的緊急制動確保安全。
4.2 CCU雙重故障
所有車輛的VVVF和EBCU無再生制動和常用空氣制動，即使操作司控器手柄列車也不能制動，這時可以通過 ATP的緊急制動確保安全。
4.3 LU雙重故障
Abstract: this paper in the full analysis building energy management system, and on the basis of large-scale public buildings in combination with unit building area of high energy consumption, energy saving potential characteristics and energy-saving management requirements, put forward in large-scale public buildings set up energy management system in the proposal, used to master the energy utilization and energy use of scientific management, and finally reach the goal of saving energy. And explains the energy management systems design goal, function, design elements and structure, can be used to guide large-scale public buildings energy management system.
Keywords: large-scale public buildings; Energy management system; Building energy efficiency management system
中圖分類號： TU201.5文獻標識碼：A文章編號：
一、引言
隨著我國經濟和社會的快速發展，大型公共建筑經常被作為一個城市現代化的象征，興建大型公共建筑既促進了經濟社會發展，又增強了為城市居民生產生活服務的功能。新建建筑中大型公共建筑的比例呈增長趨勢。大型公共建筑一般指單體建筑面積2萬平方米以上的辦公建筑、商業建筑、旅游建筑、科教文衛建筑、通信建筑以及交通樞紐等公共建筑。由于此類建筑結構和用途的特殊性，且往往片面追求外形，用能系統復雜、運行工況變化大、影響能耗因素多，再加上再設計、施工、使用和運行維護等環節的粗放式管理等不利因素的影響，使得當前的一些大型公共建筑往往是耗能的大戶。主要問題表現在以下幾個方面：
（1）目前，我國大型公共建筑能耗高、能效低問題突出。根據清華大學與建設部的2007 年研究抽樣調查，大型公共建筑面積占城鎮建筑總面積的比例為4％，但消耗的電量卻占22％[1]。據測算，我國大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300kWh，是普通居民住宅的10～20倍，其節能潛力亟待挖掘。
（2）超過70%的大型公共建筑沒有專職的節能管理人員，大多數大型公共建筑業主的用能設備管理僅僅是從安全使用的角度考慮，缺乏系統的能源管理制度和手段，不能及時掌握能源的整體消耗情況，對主要用能設備的運行情況和節能狀況未能及時把握及管理。因此，建立建筑能源管理體系，依靠先進的節能管理手段來實現大型公共建筑的節能運行，約束使用者的使用習慣和提升物業管理的運行管理水平，提高運行管理效率是目前亟待解決的問題。
（3）多能源系統與復雜負荷的結合體。在能源危機的今天，可再生能源的利用越來越普遍，大型公共建筑的這一現象尤為明顯。大型公共建筑可能設置多種能源，如常規電制冷、三聯供、地源熱泵、冰蓄冷、蒸汽供熱、太陽能、風能等。這么多能源在樓宇中綜合使用所帶來的多能源的協調優化、負荷預測與優化控制等問題將逐步凸顯。
（4）缺乏有效的能源管理手段。大型公共建筑往往同時伴隨著供能系統眾多、用能系統復雜、位置分散、用能信息量龐大等特點，常規的、針對設備或能耗的管理系統（如BA系統、能耗監測系統）一般只注重對設備自身管理或對能耗的計量監測，缺乏對整個能源的系統管理。因此，為保證整個建筑的能源的優化運行必須建立具有有效的監視控制、完善的通信系統、科學的分析診斷、合理的優化管控的建筑能源管理系統，同時結合建立的能源管理體系，實現大型公共建筑能耗的有效管理。
由上可知，我國大型公共建筑單位建筑面積能耗高，節能潛力巨大。其節能改造工作成為了一個系統的復雜工程。結合“十二五”期間我國大型公共建筑能耗降低15%的節能目標，這就需要針對大型建筑的使用特點，建立建筑能源管理系統，科學地進行能耗監測、分析診斷、優化管理與控制，提高大型公共建筑能源利用的經濟與社會效益。本文將在充分研究分析建筑能源管理系統的基礎上，結合大型公共建筑的特點及需求，提出大型公共建筑能源管理系統的設計目標、功能以及架構，用于指導大型公共建筑能源管理系統的建設。
2、建筑能源管理系統
當前，環境急劇惡化，能源過度消耗，已經危及到我們的生活，越來越多的人開始關注我們生存的空間，但是很少有人認識到建筑物是能源消耗的大戶。據統計，全球建筑能源消耗占到了總能源消耗的40%以上，已經超過了工業和交通消耗。而在我國，隨著房地產市場的蓬勃發展，以及城鎮化速度的加快，每年新增建筑面積超過了20億平方米，相當于消耗了全世界40%的水泥和鋼材。與此同時，建筑使用能耗每年大約達到 6 億噸標準煤，接近全國總能耗的30%。在這種背景下，黨的十提出的建設資源節約型和環境友好型社會的新要求，要控制能源消費總量，加強節能降耗，確保國家能源安全。
1 能耗監測系統與分項計量的聯系
能耗監測指的是對建筑物內能源消耗對象的檢測?；诜猪椨嬃康哪芎臋z測系統指的是通過對建筑物安裝分類和分項耗能計量裝置，采用遠程傳輸等手段及時采集建筑物能耗數據，實現對建筑物內重要能耗的實時監測與動態分析、管理的系統。分析計量能耗數據的主要收集對象：水量、電量、燃氣量、暖氣、冷氣、其它能源應用量（熱水、 煤、 油等）。
電能是能源消耗的主要來源。2008年印發的《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設相關技術導則》將電能耗系統分項為：照明插座用電、空調用電、動力用電、特殊用電。其中的特殊用電，指的是非建筑內常規功能用電設備的耗電量。如游泳池、餐廳、洗衣房等，都是消耗量大、用電量密集的場所。因為電能量消耗比較分散，所以有別與其它幾項能耗對象的收集，需要在建筑配電系統中加裝具有開放通訊協議的電能表進行分項計量，實現電能分項收集。
通過使用能耗分項計量管理系統，不僅能使用對建筑物內能耗量進行數據的收集，還能夠分析診斷設備運行狀況，查詢建筑節能潛力，增強節能能力，實現建筑節能的科學化與系統化。
2 能耗分項計量管理系統的架構
系統由四個部分組成，分別是采集層、 傳輸層、 管理層和應用層。其中，硬件系統包括采集層、傳輸層、管理層，軟件系統屬于應用層。硬件系統的功能：完成數據采集、傳輸、發送、存儲等，軟件系統的功能：數據糾錯、統計、展示、分析等。
系統硬件由一臺 PC 機和多個單片機采集終端組成。由單片機采集系統對各分項電量進行采集，傳輸到PC機。軟件系統采用的常用的編程開發工具VB6.0。按照功能模塊劃分為：串口通信模塊、數據顯示和存儲模塊、數據分析模塊。
整個監測系統又由幾個子系統組成。
（1）現場數據采集系統。通過此系統來對電表、水表、氣表等以便的數據進行收集、儲存和傳輸，完成儀表更換的相關數據處理， 實現遠程實施動態分項計量監測。
（2）數據傳輸接收系統的 “雙通道” 設計。雙通道由數據傳輸通道和信息控制通道構成。數據傳輸通道用來上傳采集的儀表數據，信息控制通道用來保持采集器和數據中心服務器進行雙向的通信。
（3）數據通信工作站。主要用于與現場數據采集設備的通信，包括信道連接、命令下達、數據處理及儲存。
（4）數據服務器。使用 windows操作平臺，運行ORACLE大型商用數據庫，以此來對數據進行儲存與管理，為確保數據服務器配置冗余磁盤陳列RAD5。
（5）異步消息中間件。消息中間件是一種高效可靠的數據傳輸手段?；诋斍跋到y負載量的加大，將數據通信層直接面對數據庫，有可能導致系統出現瓶頸的問題，可以由信息中間件進行緩沖來解決。
3 能耗分項計量管理系統的實施作用
通過使用能耗分項計量管理系統，建筑物內的各種能源消耗設備的數據都會清晰的呈現，并且在采集、傳輸、儲存、分析等一系列的過程中得到很好的使用。特別是對電能的監測，可以對各類電能比例達到精確的掌控。具體有以下幾個優點：
3.1 自動抄表
為物業公司節省人力物力。
3.2 方便制定節能方案
通過自動統計，使分析人員有更多的時間來進行分析，制定出完善的節能方案，從而達到節能效益的更大化。
3.3 有助于建立健全運行維護管理制度
能夠快速的發現問題，并對物業相關崗位人員進行教育培訓，建立完善的監管預警機制，使系統能夠長期穩定。
3.4 培養業主的節能意識
通過將能耗數據進行公布，業主可以看到建筑物的耗能情況，再加上物業節能方面的宣傳，使業主的節能意識得到提升，使雙方共同為節能社會的創建做出自己的貢獻。
4 能耗分項計量管理系統實施過程的一些注意事項
4.1 現場監測
由于大型公共建筑內部配電系統復雜，經常在實際的運行中加入許多新的電器設備，所以，合理選擇計量支路對保證分項計量數據的正確有著非常重要的作用。也因此，在現場監測的系統中，必須要有明確的步驟與流程。流程：逐步調查―方案設計―設備選型―計量施工―傳輸調試。保證數據的準確性。
4.2 遠程傳輸網絡
指的是數據采集器與數據中心之間的遠程傳輸。數據的傳輸必須要有嚴格的流程。流程：認證―加密―授權―解析―續傳―報警。保證數據的可靠性與穩定性。
4.3 能耗監測平臺
為了保證監測平臺的數據能得到最佳的使用效果，防止數據的遺漏與浪費，需要有專業的系統管理人員、能耗分析人員和數據維護人員，并形成強大的戰斗力。
5 結語
通過以上的研究，我們可以看出，能耗分項計量管理系統在建筑節能中起到了很大的作用。而隨著資源節約型與環境友好型社會建設的不斷推進，在建筑物的應用普及能耗分項計量管理系統將是大勢所趨。
參考文獻
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[2]陳梅，張永堅，牛祺飛.公共建筑能耗監測系統研究[J].電子測量與儀器學報，2009.（05）.
作者簡介
1.2建筑能源管理系統架構
1.2.1物理架構建筑能源管理系統由測控當地子系統B-SCADA和B-EMS（能源管理系統云平臺）構成，其中測控當地子系統安裝在每棟大樓，由各級電能計量裝置、各類測量裝置組成，計量與測量裝置采用RS-485，ModBus等總線與采集裝置連接。采集裝置負責將各類測量與計量信息通過公網通信系統傳送到B-EMS。B-EMS由數據前置機、數據庫、Web服務器組成。系統總體物理架構如圖1所示。
1.2.2功能架構系統的功能結構如圖2所示。由圖2可知，該系統共5個應用類，其中3個為前臺應用類，2個為后臺應用類，系統共26個應用功能項。
1.2.3系統數據模型根據系統的實際應用需求，結合相關的國家和地方標準，對建筑總能耗按照分項、分類、分能耗節點三級計量的標準設計。系統的數據對象模型如圖3所示。系統主要采集的設備對象、參數、頻度等情況如下：（1）冷源：需采集的參數有冷凍水供水溫度、冷凍水回水溫度、冷凍水流量、集水器入口水溫、壓縮機電壓/電流/功率、直燃機燃料消耗，采集頻率為每小時1次，數據用途為冷源運行效率、運行狀態及能耗分析。（2）熱源（鍋爐）：需采集的參數有燃料消耗量和補水量，采集頻率為每小時1次，數據用途為熱源運行效率、運行狀態和能耗分析。（3）冷卻塔：需采集的參數有冷卻水進水溫度、冷卻水出水溫度、冷卻水流量、冷卻塔風扇開啟臺數、冷卻塔風扇轉速和風扇電壓/電流/功率，采集頻率為每小時1次，數據用途為冷卻塔運行效率、冷源運行狀態、冷源能耗分析。（4）一次回風機組：需采集的參數有混風閥開度、回風溫度、進風溫度、風機運轉小時數、風機電流、回風濕度、風機電壓/電流/功率，采集頻率為每天1次，數據用途為風機效率、過濾器阻塞程度、空調箱運行效率、空調箱能耗分析。（5）新風（排風）機組：需采集的參數有排風溫度、新風溫度、新風濕度、風機運轉小時數、風機電流/電壓/功率，采集頻率為每小時1次，數據用途為風機效率、新風系統運行效率、新風系統能耗分析。（6）風機盤管：需采集的參數有供水管溫度、回水管溫度、進風口溫度、出風口溫度、濕度、風機盤管回路電壓/電流/功率，采集頻率為每小時1次，數據用途為末端能耗、末端能效分析。（7）冷凍泵、冷卻泵、采暖泵：需采集的參數有水泵運轉小時數、水泵電壓/電流/功率，采集頻率為每小時1次，數據用途為輸配系統能耗分析。（8）照明：需采集的參數有總照明回路電壓/電流/功率、分區/分層照明回路電壓/電流/功率、分項照明回路電壓/電流/功率，采集頻率為每小時1次，數據用途為照明系統能耗分析。（9）電梯：需采集的參數有電機運行電壓/電流/功率、電機溫度，采集頻率為每小時1次，數據用途為電梯運行情況分析。（10）變壓器：需采集的參數有電壓/電流/功率、溫度，采集頻率為每小時1次，數據用途為變壓器負載情況分析。（11）開水爐：需采集的參數有電壓/電流/功率，采集頻率為每小時1次，數據用途為開水爐功耗分析。（12）辦公設備：需采集的參數有分回路電壓/電流/功率，采集頻率為每小時1次，數據用途為辦公設備功耗統計。（13）環境參數：需采集的參數是室內外溫度、濕度、照度，采集頻率為每小時1次。
2系統應用效果
2.1創維自動化工程有限公司三墩生產區創維自動化工程有限公司三墩生產區為5層建筑，總建筑面積約為12000m2?？照{采用分體式加VRV多聯機形式，照明以熒光燈為主。應用建筑能源管理系統后，在每層樓的每個辦公室及生產區安裝能效監測終端，監測每個房間的用能情況。通過通信網絡把采集數據實時傳送到監控平臺，使系統能夠按照建筑、樓層、辦公室、配電箱、用電設備等各種維度進行數據對比和分析，并對不同的數據對象進行對比，對內部的電費進行計算與分攤，同時還能發現異常用電與用能信息，提高了能源管理的透明度和準確性，為建筑節能運行提供技術支撐。通過本系統的應用，創維自動化工程有限公司三墩生產區的能耗降低了8％。
2.2浙江省電力公司本部大樓浙江省電力公司本部大樓共17層，地下3層，地上14層，總建筑面積為84724m2。空調采用冷水機組形式，冷源為蓄冰系統加基載主機，熱源為蓄熱式電鍋爐。大樓共有高速電梯12部。照明以熒光燈為主。大樓已經完成了屋頂太陽能光伏發電并網，每天工作3h。應用建筑能源管理系統后，根據現場情況，安裝能效采集終端，對電能參數和非電能參數進行在線監測，向數據集中器上傳能耗數據，然后上傳到主站，在監控平臺上實時展示。系統對此數據進行對比分析，尋找異常用電與用能信息及光伏發電系統的異常供能信息，并對不同的數據對象進行對比，實現空調、通風、照明、光伏發電等系統的節能控制，制定大樓節能改造通用模板。還能對內部的電費進行計算與分攤，提高了能源管理的透明度和準確性，為建筑節能運行提供技術支撐。通過本系統的應用，浙江省電力公司本部大樓的能耗降低了10％。
1目前現狀
隨著我國經濟的發展，大型公共建筑高耗能的問題日益突出。據統計，大型公共建筑年每平方米年耗電量是普通居民住宅的10～20倍[1,2]，做好大型公共建筑的節能管理工作，對實現“十二五”公建節能降耗目標具有重要意義。如圖1，對深圳地區部分公共建筑的能耗進行調查，發現不同類型公共建筑的能耗差異較大，尤其是超市（商場）建筑，其能耗比其它類型公共建筑高出許多，對超市（商場）建筑進行節能降耗是目前亟待解決的重大問題。
國內外的相關人員對大型公共建筑的節能問題進行了深入研究，提出了許多解決方法，也收到了一定的效果。但由于在獲取基礎數據上存在一定的困難，使得能耗分析人為因素偏大或無法深入下去。國內外專家采取了許多辦法來解決這一問題。如2000年，Facility Dynamics Engineering公司開發了運行管理分析軟件（PACRAT）[3]，該軟件具有遠程數據傳輸功能，提供實時分析和自動診斷功能，可以對冷機系統，冷卻系統，建筑能耗等進行節能診斷，2001年Silicon Energy公司開發了能耗管理軟件（EEM SuiteTM）[4]，該軟件基于網頁瀏覽器形式的，能夠實時收到遠傳數據并可視化展示，但是它不能事先定義診斷模型[]。清華大學建筑節能研究中心[5]開發的“大型公共建筑電耗分項計量與實時分析系統”實現了對分項電耗數據穩定持續的實時獲取、傳輸、存儲和分析，用于對節能診斷方法的分析研究。
現有的系統，由于目標不同，其功能的側重點不一樣，有些傾向于對能耗的運行管理，有些針對能耗實時監管，還有些側重于節能潛力的診斷，為了能夠不斷地獲取大型公建各部分準確的能耗數據，監測樓宇的用能情況，搭建節能效果評估平臺，診斷樓宇的節能潛力，應該建立一套集多種功能于一體的連鎖超市能源管理系統。該系統能夠實時監測建筑的用能情況，清晰了解各門店分項用能現狀，對同類型建筑能進行橫向的對比，尋找差距，促使改進；也能當作一稈“稱”，量化節能改造效果；還能提供能耗數據統計，為用戶制定能源規章制度提供依據。
2連鎖超市能源管理系統平臺
2.1系統基本原理
圖2 連鎖超市能源管理系統圖
圖2描述連鎖超市能源管理系統原理圖。系統涉及到軟件和硬件，軟件主要包括數據采集軟件、數據監測軟件和節能診斷軟件等。硬件設備主要包括數據采集儀表、網關、服務器等。對于超市建筑，主要的采集參數有水、電、氣、冷熱量等。數據采集網關會定時的向數據采集儀表發送命令，接收到命令后數據采集儀表會把數據發送到網關內儲存，再定時發送到數據中心，數據中心的數據會定時向上一級數據中心上報數據，直到上報到最高一級的數據中心為止。數據的監測軟件可以基于網頁瀏覽器的架構，相關人員只要可以通過網頁的形式就能訪問監測系統。從功能需求來看，基于網頁瀏覽器的系統更容易實現數據人工采集和自動采集相結合的需求，還可能省去軟件的安裝和升級的麻煩等。
2.2連鎖超市建筑能耗分類和分項
根據超市建筑用能特點，把能耗采集分為6類：電、水、氣、熱量、冷量和其它。在超市建筑中，電的使用占了相當大的部分，并且用于不同類型的設備，為了能夠清晰地了解各個部分的能耗情況，按照超市用能特點，把電耗分為6大項：空調用電、照明用電、電梯用電、冷鏈用電、生鮮用電和其他用電。通過對這6大項能耗對比分析，能夠初步找出超市建筑的節能潛力，通過對各分項的深入分析，使得能耗的診斷分析更深入，節能潛力能夠全面挖掘。
3連鎖超市能源管理系統的功能
連鎖超市能源管理系統平臺應該包括中央空調、電力、照明、生鮮、冷鏈等系統的監控運行與節能管理，尤其以中央空調系統為重。系統其功能特點為：
實現總部能源分項計量
總部對門店進行分類分項監測、用能指標查詢、用能定額管理、用能排序等，以圖形、表格等形式進行在線監測和動態分析，為精細化的能源管理提供基礎。
實現總部能耗診斷分析
基于總部的分項計量平臺，進一步對能源數據進行挖掘、分析、加工和處理。可實現總部對門店用能定期進行診斷分析，定期給予診斷報告，發現不合理能耗，及時給予糾正。
實現系統整體優化控制
在診斷分析基礎上，對癥下藥，通過自控手段實現門店各系統的整體優化控制，而非局部控制“節能”，實現總部的集中監管，單店的分散控制，系統的整體優化。
實現單店節能效果評估
基于診斷分析與優化控制，實現對單店或者單項節能措施的在線評估，保證節能效果的客觀性。
實現總部集中運維管理
總部統籌協調，減少能源管理環節，優化能源管理流程，減少能源系統運行管理成本，提高勞動生產率。同時，利用信息化技術可加快能源系統的故障和異常處理反應能力。
