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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。基于分項計量的能耗檢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。基于當前系統負載量的加大,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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作者簡介
孫恒(1984-),女,吉林省長春市人。曾獲得吉林建筑大學碩士學位。現為吉林建筑大學城建學院實驗師。主要研究方向為公共建筑能耗監測及太陽能與建筑一體化。
進行了探討分析。
【關鍵詞】公共建筑;能耗監測系統;軟件;平臺建設;技術框架
公共建筑能耗監測系統是指為耗電量、耗水量、耗氣量(天然氣量或者煤氣量)、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量與其他能源應用量的控制與測量提供解決方案的系統。為了達到高效智能化水平,降低運行成本,提高數據分類收集科學性,該監測方法主要應用了計算機自動化控制、無線網絡傳送等技術手段;它不僅能對現場運作的設備進行控制和監視,而且還能實現對實時數據的采集、設備的控制、測量、參數的調節和對各類信號進行報警的功能。
一、國內外能耗監測系統軟件的分析
國外建筑能耗監測軟件已經發展的比較成熟,并且智能化、信息數字化程度較高。現在發達國家的智能建筑系統大都是按照建筑物使用功能進行設置,這是沒有刻意把智能化放在建設目標上,但是智能化系統的裝備方式是先進的,系統的設置是完備的,系統的工程設計是準確的,系統的運行狀態是良好的。
在2008年,住建部頒發了《關于印發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的通知》,主要針對建筑能耗監測軟件技術規范做了明確的說明。目前國內大型公共建筑采用的建筑能耗監測手段相對還比較落后,有的甚至還采用手工抄錄的方式,效率低而且容易產生誤差,無法實現實時監測,這對掌握公共建筑用能情況,了解用能問題,方便管理者制定相關的節能措施造成困難。
我國仍缺少高技術的建筑智能化系統集成技術、理念、態度。另外,在準確把握智能建筑的設計定位、高質量的工程實施與系統有效運行管理方面,與國外發達國家相比還有一定的差距。正是因為缺少相應的規范,建筑智能化設計方面也存在缺乏全面性和長遠性的情況,施工質量難以保證,造成一些應用智能化系統的建筑缺少各系統整體運作機制,結果事倍功半,造成投資的浪費。建筑能耗監測系統在實時性、可靠性、穩定性等方面都達到了很高的水準,已經形成了包括美國霍尼韋爾、美國江森自控、德國西門子等公司在內的一系列智能建筑能耗監測系統產品。
國內已有樓宇能耗監測系統軟件在界面、數據實時性、監測結果分析、數據挖掘以及數據傳輸安全可靠性等方面都做的比較好,但是,數據采集基本都是基于在線數據采集分析技術來實現的,對于無線數據傳輸技術以及無線數據傳輸的加密性和安全性的研究比較少,因此,進一步限制了這些系統的環境適用性。
二、公共建筑能耗監督系統軟件平臺建設
能耗監督系統軟件平臺主要有一般信息維護、采集、信息數據輸入、數據處理、顯示平臺、上傳和協同平臺等7個子平臺系統構成。
1、一般信息維護:為了收集到最原始的能耗數據,必須對公共建筑物的功能、用能類型和其他數據進行調查和分析,并做好維護和修正工作。公共建筑一般配備用能采集儀器及建筑物用電回路線并串聯關系圖。
2、采集:顧名思義,采集為一般性信息的采集和匯總,正常安裝建筑物內采集儀器的配置后,采用最新的計算機傳送系統,將采集儀器上的計量表數據收集至數據收集中央系統平臺,待后續分類處理和分析,此過程應保持連續性,確保正確性。
3、信息數據輸入:將收集到的能耗信息進行合理性分析并逐步驗證其正確性,再進行下一步處理。
4、數據處理:根據收集來的能耗信息,采用數學及物理電路信息處理方法,對其進行分析得出分類性的用能信息,逐步劃分出不同類別用能信息。
5、顯示平臺:用圖表或者信息報表的方式顯示出收集、處理后的數據并顯示需要的人群。
6、上傳:為了區域性的分析能耗情況,構建自動傳輸系統,將收集到的信息以規定的XML格式數據包上傳至更高級平臺系統,定時完成調度任務。
7、協同平臺:為了更好的推進建筑能耗監督系統平臺的建立,協同管理、監測、公告等各方面工作正常有序進行,構建協同平臺,逐步統籌和完善監督系統平臺工作。
三、公共建筑能耗監測技術框架
在當下的時展大環境下公共建筑能耗監測系統平臺主要是為了實現能耗的在線監測和動態分析,是通過對公共建筑物樓宇間單個用能點安裝用能手機裝置,采用計算機無線數據傳送技術快速采集樓宇用能情況并將收集來的信息在數據處理中心進行科學化處理。公共建筑能耗監測系統框架如圖1所示。
1、整體性框架。公共建筑物可根據收集來源和終端級別分為:(1)樓宇信息收集。(2)局部區域性信息平臺中心。(3)省級信息平臺中心。(4)國家級數據處理中心。能耗信息從最基礎的用能單位所安裝的監測平臺收集儀器上傳送至局部區域收集平臺,經初步處理上傳至更高級的數據處理中心,實現分區分步完成收集工作,最終針對不同公共建筑用能情況進行分類處理,編制管理報表。
2、計算機自動化傳送框架。計算機傳送框架可根據用途不同分為收集源端和遠程傳送網絡。收集源端網絡構建是以樓宇收集儀器信息為基礎的信息傳送系統。遠程傳送網絡是根據現在無線傳輸功能建立起聯系性網絡。
3、信息交流。根據傳輸方向不同可將信息交流分為上行和下行。(1)上行:局部系統按一定頻率進行采集后傳輸至上級系統平臺,待處理后逐步上傳至數據處理終端,數據處理中心不斷對接收的信息進行融合處理,得出所需的數據分析表有待下一步需求。(2)國家級數據處理中心根據收集到的信息進行能耗的功能性區別,分項數據和建筑物的分類數據的處理分析,并同步更新反饋至下級部門,根據實際可采用自動化調控收集終端采集器的采集頻率。
四、公共能耗監測系統的應用分析
以吉林建筑大學建立的公共建筑能耗監測平臺為例,可對該學校31棟公共建筑物能耗信息進行收集、傳送、動態監測和信息處理。某個公共建筑物通過收集的能耗信息可與該校能耗平均值進行橫向比較,也可進行最高值與最低值之間或與其他建筑物能耗等多維度對比分析,從而定量分析出建筑物的用能階級,對發現用能分配不均和非必要性能耗具有重要的指導性價值,為節能減排提供可能性
結束語
公共建筑能耗復雜,用能監督系統性不強,傳統意義上的單一式記錄工作存在漏洞,缺乏科學性和高效性且運行成本過高。在減低公共建筑實際運行過程中用能并保證必要用能的前提下,規范和引導合理分配用能,減少浪費減低運行成本已經作為一個有待解決的嚴峻問題。
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關鍵詞:節能工程;預測施工風險;動態施工管理
中圖分類號:TU201.5 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2012)11-0121-03
我國近幾年十分重視建筑節能工作,但在實際過程中基本沒有健全詳細的建筑能耗數據,使建筑節能工作往往處于有些“情況不明、任務不清”的狀態。這幾年在我國部分經濟發展快速的地區,雖然每年都會公布當地部分既有建筑能耗數據,但其中很多數據主要依靠現有的國民經濟統計體系和某些行業的統計年報得到,這對于開展建筑節能工作意義不大。所以建立一套完善的建筑能耗監測及分項計量系統,有效、準確的給出我國既有建筑物終端能源消耗的具體數據,實時定量的描述我國建筑能耗的具體情況就勢在必行,為了鼓勵節能工作的開展及提高社會對能耗數據重要性的認識,目前以公共建筑為數據收集的典型和代表。
1 公共建筑能耗監測及分項計量系統及其組成
公共建筑能耗監測及分項計量系統是指:對國家機關辦公建筑和大型公共建筑加裝分類能耗計量裝置進行建筑能耗收集(圖1),再采用公共以太網等傳輸手段及時將采集到的能耗數據進行上傳監測并進行分析評估(圖2);它也是實現重點建筑能耗在線監測和動態分析功能的硬件系統和軟件系統的統稱。
這里提出的能耗分類檢測指根據國家機關辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類,劃分進行采集和整理的能耗數據,分類采集共分6類,包括電量、水量、燃氣量(天然氣或煤氣量)、集中供熱耗熱量、集中供冷耗冷量、其它能源應用量,如集中熱水供應量、煤、油、可再生能源等。
而電能量因為它的使用環境和功能不同又分為4分項,形成分項能耗計量。這里指的分項能耗是根據住房和城鄉建設部頒發的《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統》導則將常規建筑電氣能耗系統分項為:照明插座用電、空調用電、動力用電、特殊用電。
照明插座用電:建筑功能區域內照明和插座用電、走廊照明用電、建筑主體照明及亮化照明用電。
空調用電:建筑內提供空調采暖服務的設備用電統稱,包括使用的冷、熱站用電、空調末端用電。
動力用電:建筑內集中提供各種動力服務的用電統稱,包括電梯用電、水泵用電、通風機系統用電。
特殊用電:非建筑內常規功能用電設備的耗電量,特殊用電的特點是能耗密度高、占總電耗比重大,包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房等其它特殊類型用電。
正因為電能量需要分項能耗的數據,所以有別與其它5類能耗的收集。在我國現既有建筑電氣系統中目前不加裝任何設備想準確提取出分項數據其實比較難,更談不上要實時的數據。我們現有建筑中電量數據大多由供電公司在每座建筑配電系統供應側裝設用于收費的動力總計量電表和照明總計量電表復月差值得出,也可以從建筑配電系統的負控裝置讀取總用電量數據。但這都是總的電量能耗,因此難以分清各個分項能耗用電系統實際耗電量情況,不能準確獲取單位時間內的實際用電量,對電能耗的分析及節能評估的參考價值不高,所以只能在既有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(圖2)來實現電能分項收集。
但這種分項計量系統項目從工程角度來說實為對既有建筑電氣的接入改造工程。在施工過程中怎樣確保不破壞既有建筑原有電氣系統與BA系統,又能確保公共建筑能耗監測及分項計量系統的安全、可靠性,做到無縫搭接尤為關鍵。這就對該項目在施工管理和技術手段提出了很高的要求。本文就此對公共既有建筑的分項計量系統施工中幾個環節的管理要點進行如下淺談。
2 公共建筑能耗監測及分項計量系統施工管理要
點
在常規建筑電氣施工過程中基本都是從原始狀態下進行順序過程安裝,在安全管理、質量控制、進度控制等管理要素上都便于可控可管。但在公共建筑能耗監測及分項計量系統施工管理中,因為是對既有建筑的強、弱電進行接入改造施工,而在正常工作時間內是不可能強行停電接入系統,只能在非工作時間段進行施工,如晚上或休息日,這也是該種工程項目的一個特殊性。所以該種項目工程不可能像常規工程那樣從原始狀態一步步搭建完成,這就意味著施工工序安排、程序控制、施工管理等施工措施要有預見性,動態性。針對該種工程項目以下幾個環節尤為重要。
2.1 施工圖紙設計
從建筑學角度來說建筑施工圖就是建筑工程上所用的,一種能夠十分準確地表達出建筑施工時所看到的外形輪廓、大小尺寸、結構構造和材料做法的圖樣。它是建筑施工的依據。在這里施工圖的設計也是施工管理人員對進度控制、質量控制、安全管理等施工要素的重要依據。
①在施工圖紙設計階段不僅要符合相關國家、行業等規范,而且還要盡可能的繪制詳細、準確,便于施工閱讀。其中系統圖一定要參照既有公共建筑原有配電系統圖進行設計,系統接入點須表示清楚;原理圖要詳細表明清楚各個設備電氣的工作原理及各電器元件的作用,并一定要具有可行性;電氣平面圖要對電線電纜的走向、位置,電氣柜的位置標示清楚,關鍵性節點位置須表示出安裝節點圖,空間重疊或與原有橋架、管道交錯的地方一定要有詳細剖面圖,標示清楚。
②在設計前一定要進行現場勘查,圖紙會審時多與既有建筑管理方進行溝通,及時做好圖紙會審記錄,不能閉門造車、盲目施工。將不清楚的地方消滅在工程開工前,減少施工圖中的差錯,完善設計。便于后續施工安全管理及質量控制,給進度控制提供有力的依據。
2.2 施工方案編制
施工方案是根據一個施工項目內容指定的實施性方案。針對分項計量系統的特殊性制訂施工方案必須從實際出發,切實可行,符合現場的實際情況,有實現的可能性。特別是該種特殊類型的工程,方案制定在資源、技術上提出的要求應該與當時已有的條件和在一定時間能爭取到的條件相吻合,否則無法實施成功,因此只有在切實可行的范圍內盡量求其使用先進技術和快速實施。
①同樣在編制施工方案前也一定要到現場仔細勘查、確認施工作業面及所涉及到的施工區域,積極與既有建筑管理方的管理、技術人員溝通確認每個電源點的輻射范圍及可停電時間段,確保施工作業時的無電狀態。特別是在建筑物配電房內進行施工時,需確認高、低電力系統的分界點,不得將低壓設備、線路混進高壓區域。在確認配電系統中每條電氣回路時,必須確認好分斷點的唯一性,包括樓層終端配電系統。根據現場實際情況預先考慮好在停電狀態下的施工照明、施工動力用電等相關技術細節。
②工程建設百年大計,安全與質量都是一個工程成敗的首要因素。所以事先現場勘查時就要對實施既有建筑的電氣系統、BA系統結構等技術性環節摸清、吃透,進行技術論證及系統切入模擬實驗,確保系統切入時的穩定性和安全性。在編制施工方案前要預先考慮到現場施工的技術環節、質量控制節點和安全防范要點,如對于接入工作在停電作業下無法一次完成的狀況,需事先考慮電源點再次送電所帶來的影響及安全措施。要合理、符合實際的提出保證工程質量和施工安全的技術組織措施、應急方案及停電計劃,使方案在完全符合技術規范、操作規范和安全規程的要求前提下,還要能指導解決既有建筑接入工程實施時的難點。這對項目技術員的要求較高,需要有過硬的技術底蘊,豐富的現場電氣施工經驗、技術指導能力和應急判斷能力。
③在與建有建筑管理方事前溝通時要積極聽取管理方的建議與要求,結合現場勘查情況及該種項目工程的特殊性,要合理制定施工工期計劃表來滿足合同要求的工期,預留出足夠的自由時差,便于調試時對施工遺留問題的整改。在工期安排時要考慮合理利用時間,能在白天完成的工作盡可能安排在白天完成,如電氣柜的安裝、電線電纜的預先敷設等不涉及與電源接觸的工作。盡可能的壓縮晚上施工的時間,減小工作難度及人員的疲勞度,要確保人員及設備的安全性,不能使工作人員疲勞施工,每次晚上施工時間點要盡量安排在夜間12時前收工,第二天如有白天工作時間段,開工時間可以向后延遲,這樣也可以從主觀上控制工程質量。
2.3 施工前準備及人員安排
施工前的準備工作就是對一個工程實施階段資源的全面性提供和計劃,這主要體現了施工管理者對該種項目工程的熟悉程度和事前預見性。在施工前應像常規建筑電氣施工前準備工作一樣檢查工器具的完善、防護設備的到位情況、材料設備的檢驗、試驗設備的準備、人員的安排等工作。但每個準備、檢查工作都必須落實到位,因為在施工過程中沒有時間進行反復施工或更換工器具設備,所以事前檢查預控尤其重要。
①開工前準備的工器具一定要確保其使用性能;施工照明用具、臨時電源設備、防護設備一定要檢查是否能正常使用,準備好備品備件;電氣設備、材料進場后,檢查貨物是否符合規范要求,核對設備、材料的型號、規格、性能參數是否與設計一致。清點說明書、合格證、零配件,并進行外觀檢查,必要時提前做好做通電試驗,不得讓質量有問題或有質疑的設備進入施工區域,并做好開箱記錄。
②因為項目性質所決定,時間及施工條件都比較緊湊,在施工現場各個區域的安排就要因地制宜,所以預先要與既有建筑管理方進行施工場地的溝通,盡可能的將所施工作業區域內的障礙物清除掉,預留出寬敞適宜的空間。材料場的位置盡可能的與施工作業區域靠近,便于材料設備的方便拿取,這在晚間作業時十分重要。
③在人員安排方面,通常會出現施工管理人員無資質證書,作業人員無上崗證,大多數作業人員沒有經過專業技術培訓,施工水平達不到規范要求等問題,致使一些安裝工程質量達不到規定指標的要求,發生安全事故。電氣安裝是一項專業性很強的工種,針對公共建筑能耗監測及分項計量系統項目的突發性較大、一次性較強等特點更是要求較高,所以對于挑選人員一定要是精兵強將,從管理人員到施工人員都必須是經過嚴格培訓,持證上崗。從而組建一支懂管理,技術水平好,能應變各種突發狀況施工隊伍。
④在施工前項目技術人員還要對自己的施工人員進行技術交底,目的是使施工人員對工程特點、技術質量要求、施工方法與措施和安全等方面有一個較詳細的了解,確保每一名技術施工人員對所要做、所能做的工作和工作環境了解熟知。特別是晚間施工的安全性,一定要貫徹到每一個涉及施工的人員,包括項目管理者。
2.4 施工過程管理
施工過程是一個充滿千變萬化的過程,特別是對既有建筑的接入改造過程,在這期間除了要有敏捷的頭腦應對隨時發生的問題,還要很好地運用動態管理方法,將突發事件的概率降至最低。
①對于項目管理及技術人員來說首先一定要有很好地心里素質,處事不驚尤其重要,因為是對既有建筑進行接入改造過程,難免會在施工過程中遇到一些事前沒有考慮到或突發的狀況。這就要求施工管理者或項目技術員積極主動去發現問題,及時糾偏,如因客觀原因無法及時糾偏,一定要以先保證既有建筑的正常使用功能為前提,將問題分離或屏蔽處理,待到下個工作時間段將其處理完畢。當然事前對施工過程考慮的越具體、技術措施越詳細及與既有建筑管理方的溝通越深入,就會使這種問題越少發生。這里重點考驗工程管理、技術負責人員的扎實基礎、實踐經驗及協調溝通能力。
②在施工過程中項目技術人員一定要按照施工方案及施工圖紙對項目進行嚴格的質量控制,采取全面質量管理方法(TQC),時刻要以現場為中心,對施工的每一個節點和層面都要貫徹執行PDCA循環。務必要確保安裝質量一次性合格,否則在后續調試過程中會帶來很多無法及時調整的問題,甚至出現質量、安全事故,直接會影響進度控制和成本控制。工程管理人員也要全過程執行質量管控,與技術人員緊密配合,保持溝通順暢,及時了解現場情況。及時協調好施工過程中的雙方技術性溝通,如在與既有建筑原系統搭接時出現的雙方技術人員溝通、交接問題上,項目管理人員一定要協調好雙方人員溝通的時間及交接點,做好記錄并記入工程日志內。
③既有建筑進行停電施工期間,因為所受時間的限制及為保證既有建筑的使用功能,一般既有建筑管理方不會在同一時間將建筑的所有電源切斷。會根據施工方所報的停電計劃及既有建筑的運行管理策略對施工時間段所涉及到的作業面電源進行停電處理,待施工檢查完畢后再恢復送電。施工方不可自行斷電、送電,因為施工方對既有建筑的運行管理策略不可能了如指掌,所以施工前的停電操作一定要等既有建筑管理方到現場由其進行停電操作;在施工期間及施工完畢后不能隨意合閘送電,防止該條回路上管理方同時安排有其它項目的檢修工作或開放式電路存在,務必要通知管理方到現場對其工作區域及線路檢查完畢后由管理方恢復送電。
3 工程竣工調試及交接
對既有建筑的接入改造施工,保證原有系統的正常運行十分重要。
①雖然在前面的施工方案中提出要在施工前對既有建筑的系統結構摸清、吃透,對自身系統的切入進行預先研究、模擬,但實際投入時還是會不可避免的出現一些新老系統設備兼容、同步問題,這在工程竣工調試時就要從實際角度徹底解決。切入老系統前一定要保證在自身系統運行穩定、運轉正常的情況下才能切入既有建筑原有系統內。出現與老系統或設備不兼容的情況時要積極與管理方相互溝通,或邀請原建筑電氣系統的施工、設計單位一同解決處理,萬萬不能自行其是。
②公共建筑能耗監測及分項計量系統從工程模式角度來講屬于交鑰匙工程,也就是BT模式。所以和常規建筑電氣項目一樣竣工驗收合格、能耗數據實時上傳至監測中心后就要將公共建筑能耗監測及分項計量系統交接給既有建筑管理方,這里不僅要按正常建筑電氣交接程序執行,施工方而且還要編寫系統使用手冊,對管理方的維護人員進行系統使用培訓,防止在日后系統使用過程中因維護人員對系統不清楚或誤操作導致影響其它原有建筑電氣系統的正常運行。
對于公共建筑能耗監測及分項計量系統工程與常規建筑電氣相比有它的特殊性,也有它的統一性,而怎樣才能使這種特殊工程順利的完成達到預期目標,就要看怎樣合理的運用施工項目管理方法。施工項目管理方法是施工項目管理的靈魂和動力,在應用時首先要明確管理的目標,不同的管理目標分別選用有針對性的方法,并且要對管理環境進行調查和分析,以判斷管理方法應用的可行性,可能產生的干擾和效果。為了達到一定的管理目的必須靈活運用各種有效的管理方法,依據變化了的內部和外部情況,靈活運用管理方法,防止盲目、教條和僵化。以上5個環節中的要點是在常規施工項目管理方法的基礎上針對建筑能耗監測及分項計量系統項目提出的幾點強調,他們之間彼此都會有一定的邏輯聯系,并且在實際過程中可能還會出現其他需要考慮及管控的內容,所以在具體的施工項目管理工作中應根據需要在實際過程中將此幾點綜合考慮,不可孤立地對待,做到有效、可行的項目管理動態控制。
4 結 語
公共建筑能耗監測及分項計量系統搭建是一項有深遠戰略意義的節能基礎性工作。它可以給公共建筑的節能運行和節能管理提供實際意義性的依據,對動態的掌握公共建筑能耗狀況,制定相關政策和措施,推廣各類建筑節能先進技術,都將發揮重要作用。而做好這項節能基礎工程使之能達到預期目標的效果,除了要有實事可行的可研報告及理論方案外,關鍵是靠加強項目施工管理,提高項目管理技術,同時建立科學的項目管理組織,從而科學系統的實施施工項目全方位動態管理模式,強而有效的規劃和實現項目目標,使建筑節能工作更上一個臺階。
關鍵詞:脈沖編碼調制/調頻; 多符號檢測; Turbo乘積碼; Chase譯碼; 低復雜度; 低系統存儲量
中圖分類號: TN911.22 文獻標志碼:A
0引言
脈沖編碼調制/調頻(Pulse Code Modulation/Frequency Modulation,PCM/FM)信號常見的解調方式為鑒頻解調,是一種非相干解調方式,不需要進行載波和相位同步,接收機結構簡單[1]但隨著數據速率的不斷提高以及作用距離的不斷增加,現有設備已經不能滿足日益增長的需求,因此研究采用新的技術手段克服鑒頻解調的門限效應、解決功率利用率等問題意義重大
多符號檢測(MultiSymbol Detection,MSD)是一種充分利用碼元之間相位連續性來提高解調性能的思想MSD技術應用于PCM/FM信號的解調時,僅作用于PCM/FM信號的解調端,發送端無需增加相應設備,只要求調制指數符合一定要求[2];不僅保留了PCM/FM體制的優點,也克服了傳統鑒頻解調在低信噪比下的門限效應[3]Pelchat等[4]最早提出MSD的思想Osborne等[5]將MSD思想應用于
連續相位頻移鍵控(ContinuousPhase Frequency Shift Keying,CPFSK)信號的解調,提高了CPFSK信號的解調性能
CPFSK和PCM/FM信號均可看作滿足一定參數條件的連續相位調制(Continuous Phase Modulation,CPM)信號[6],因此MSD思想可以移植到PCM/FM信號的解調上Geoghegan[7]研究表明,與傳統鑒頻解調相比,MSD算法在符號相關長度N=5時可以提高PCM/FM信號解調增益約3dBMSD算法雖然性能優良,但計算量大,不利于硬件實現基帶復旋轉多符號檢測(Baseband Complex Rotation MSD,BQCRMSD)算法[8]通過復旋轉運算來簡化計算復雜度,使MSD算法適用于硬件實現,但該算法所需信號采樣點數較多,且適用的基帶信號速率比較低
1993年,Berrou等[9]在ICC會議上首次提出了Turbo碼的概念1994年,Pyndiah等[10]提出了分組Turbo碼,即Turbo乘積碼(Turbo Product Code,TPC),并設計了可實現軟輸入軟輸出的Chase譯碼算法,成為了TPC碼譯碼算法的奠基之作后續對TPC譯碼算法的研究改進研究都是在此方法基礎上進行的1996年,Pyndiah等[11]給出了TPC梯度譯碼算法,用前一次迭代得到的最優判決碼字來替代競爭碼字,簡化了外信息的計算2001年,Chen等[12]針對文獻[11]的梯度算法中前一次迭代的最優判決碼不一定是合法碼字的缺點進行了改進,進一步提高了TPC碼的譯碼性能2004年,Argon等[13]對TPC的Chase譯碼算法進行改進,使用傳統有序的校驗式,采用奇偶校驗中的偶校驗來獲得校正子,可以獲得最少次數的偶校驗該算法降低了譯碼的復雜度,但譯碼性能并沒有降低近幾年,國內的許多學者針對TPC碼也展開了大量研究黃小平等[14]、柳昭等[15]對TPC譯碼算法進行了深入研究并提出了改進算法王曉波等[3]將MSD與TPC技術相結合,對原理樣機進行測試,指出兩項技術相結合可以提高PCM/FM解調性能約8.5dB,但并未給出算法的具體實現過程
本文在研究MSD和TPC技術的基礎上,對MSD算法和TPC譯碼算法進行改進,并將這兩項技術應用于遙測PCM/FM信號的解調,顯著提高了PCM/FM信號的解調性能改進后的算法在性能損失不大的情況下大幅降低了算法復雜度,更利于硬件實現
1多符號檢測算法
1.1MSD算法描述
MSD算法的基本思想是利用碼元之間相位之間的連續性,當接收端接收到一個碼元時,并不立即進行判決,而是對當前碼元前后多個碼元進行觀察,進行比較分析后,再對當前碼元進行判決,從而提高對當前符號的判決性能
MSD算法可以分為相干MSD和非相干MSD,非相干MSD只需要對載波進行頻率跟蹤而不需要進行相位跟蹤非相干MSD算法根據是否對接收信號進行基帶處理又可以分為中頻MSD和基帶MSD基帶MSD相較中頻MSD雖有一定性能損失,但基帶信號的處理速率低,更易實現,故常用基帶MSD算法
基帶MSD算法的實現過程可以表述為:將接收到的PCM/FM信號進行正交解調,形成基帶復信號,和本地參考復信號的所有可能組合求共軛復相關,對相關結果進行模平方計算后再比較,模平方值最大的本地參考信號組合的中間一位即為判決輸出第k組本地參考復信號與基帶復信號處理流程如圖1所示,其中:r(t)表示接收信號,Lk為第k組本地參考復信號其他各組本地參考復信號的處理過程與第k組相類似
1.2MSD算法改進
基帶MSD算法需計算較長的相關,計算復雜度隨觀測間隔呈指數增長,對硬件實現提出了很大挑戰為降低基帶MSD算法的計算復雜度,從降低相關長度的角度出發,用單個符號間隔內相關運算結果之和來等效N個符號間隔內的相關
當觀測間隔為N時,由于預濾波的影響,一個碼元將擴展成三個碼元的寬度考慮兩端碼元的符號干擾,故本地參考信號波形的組合共有2N+2種
基帶MSD算法中需要計算相關長度為N的2N+2個相關值,計算復雜度高考慮預濾波的影響,一個碼元擴展成了三個碼元,使單個碼元間隔內求相關的可能性共有8種,因此,對接收到的觀測間隔內的碼元進行分段相關,只需計算N×8個相關值,使計算相關值的數目大幅下降因此考慮利用單個碼元間隔內分段相關之和來等效較長的相關
2.1TPC編碼原理
TPC碼是乘積碼的一種乘積碼是一種多維陣列編碼技術,常用的乘積碼為二維或三維碼根據構成的子碼種類不同,乘積碼又可分為RS乘積碼、擴展漢明乘積碼、BCH乘積碼、奇偶校驗乘積碼等根據子碼的不同,使得乘積碼在復雜度、編碼效率、性能等方面有很大不同衛星通信中常用擴展漢明碼作為子碼現以二維乘積碼為例說明TPC碼的編碼原理:假設子碼是兩個擴展漢明碼,
2.2Chase迭代軟輸入軟輸出譯碼算法
Chase算法是一種針對線性分組碼的軟輸入硬輸出(SoftInput HardOutput,SIHO)譯碼算法,輸出為硬判決結果而軟判決譯碼可以有效提高線性分組碼的糾錯能力,故TPC碼的譯碼多采用迭代SISO譯碼算法算法實現主要包括以下幾個步驟[10]:
3仿真結果及性能分析
3.1系統仿真模型
將MSD技術和TPC編譯碼應用于PCM/FM遙測系統,系統框圖如圖5所示系統仿真模型的工作流程為:首先對基帶PCM碼元進行TPC編碼,對編碼后的信息數據經過脈沖成型形成可傳送波形,再經過FM調制發送到信道中;接收端對接收的信號經過A/D變換,通過數字下變頻搬移至基帶處,應用MSD對基帶信號進行處理得到解調信息,最后進行TPC譯碼即可恢復原始數據信息
3.2.2TPC編譯碼技術應用于PCM/FM解調
TPC編碼部分選擇兩個(64,57)的擴展漢明碼為子碼考慮到Chase迭代譯碼過程中迭代次數和不可靠位數對譯碼復雜度和性能的影響,選擇不可靠位數p=4,迭代次數Iteration=4譯碼部分仿真采用改進后的Chase譯碼算法
由圖7可以看出,在10-6誤碼率下,加入TPC技術后可以提高PCM/FM信號解調性能6dB加入TPC編碼會略微增加系統帶寬,例如采用(64,57)×(64,57)的擴展漢明碼編碼時系統帶寬增加約26%,但和其優異的性能相比,帶寬的略微增加是可以接受的
3.2.3基帶MSD技術和TPC技術聯合使用
選擇觀測間隔N=5,TPC子碼為兩個(64,57)的擴展漢明碼仿真中MSD技術采用基帶MSD算法,TPC譯碼采用改進的Chase譯碼算法
圖9給出了采用改進后的MSD算法和TPC編譯碼聯合作用于遙測PCM/FM信號的解調性能由仿真結果可以看出在10-6誤碼率下,采用(64,57)×(64,57)的子碼,聯合使用兩項技術和鑒頻解調的理論曲線相比,PCM/FM信號解調性能增益可以達到8dB,使PCM/FM信號的性能得到了大幅提升此外,TPC編譯碼采用子碼(32,26)和子碼為(64,57)相比,性能增益約1dB這是因為在低編碼效率時信息冗余更大,這里是用信息冗余換取了性能的提升
仿真結果表明采用改進的MSD算法和TPC聯合解調比采用基帶MSD和TPC聯合解調性能下降約1.7dB雖然和基帶MSD相比性能有所損失,但在10-6誤碼率下仍有8dB的性能增益,且改進后的MSD算法計算量大幅下降,易于硬件實現
4結語
本文在介紹MSD算法和TPC編譯碼原理的基礎上,重點研究了改進的MSD算法和改進的Chase譯碼算法,并將這兩種技術應用于PCM/FM遙測系統進行了仿真分析使用TPC編譯碼技術,系統帶寬增加較小但性能優異;應用MSD解調技術,克服了傳統鑒頻解調的門限效應將改進的MSD和TPC技術聯合使用可以在保證PCM/FM信號解調性能增益損失不大的情況下,算法計算復雜度下降,存儲量減小,實現了性能和計算復雜度的折中,更利于硬件實現
MSD算法的性能提升需要以精確的同步為前提,本文的研究結果是在理想同步的情況下取得的,因此在不同定時誤差下MSD和TPC聯合使用對PCM/FM遙測系統性能的提升情況還需進一步研究
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關鍵詞:大型公共建筑;管理節能;監測系統
中圖分類號:TE08
文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374(2012)23-0009-03
近幾年來,隨著城市建設的不斷發展,迅速增長的大型公共建筑為人們提供了更為優越的辦公、學習環境。與此同時,大型建筑能耗的日益增長問題也越來越凸顯。盡管各級政府通過各項措施在積極解決這一問題,但大型建筑能耗問題并沒有得到有效控制,其中一個重要原因就是目前建筑能耗的監督管理信息化水平不高。
1 節能理論與國內外現狀
大型公共建筑指單體面積超過2萬平米并采用中央空調的公共建筑。目前我國有5億平米左右這樣的建筑。我國大型公共建筑的耗電量為70~300kWh/m2?年,為住宅的10~20倍,是建筑能源消耗的高密度領域,有很大的節能潛力,通過對其能耗與節能現狀的分析可望為建筑節能探索可行途徑。
建筑節能可分為技術節能和管理節能,技術節能又稱被動能源管理,是通過使用新技術、新材料、新工藝等低耗設備而取得的節能效益;管理節能又稱主動能源管理,是指綜合運用管理的理念和思想,輔以智能化、信息化技術和經濟手段,對能源使用進行監測、控制和優化改進的方式以實現可持續的節能減排。
20世紀60年代,保羅把生態學和建筑學兩詞合并為Arology,提出了著名的生態建筑(綠色建筑)的理念。目前,發達國家在綠色建筑節能方面已經做出了很多有益的嘗試。在英國,政府已制定了一系列政策和制度來促進高能效技術在新建和既有建筑改造中的應用。德國的最新建筑保溫節能技術規范規定:新建建筑必須出具采暖需要能量和建筑能耗核心值,并出具建筑熱損失計算,制成建筑能耗計算表供參考。美國國會通過了能源政策的立法,其中包括建筑和設備節能的激勵政策,能源部了新建建筑使用的國家強制性節能標準和非強制性的國家建筑節能示范性標準。
在我國,國家多部門提出以建設“資源節約型、環境友好型”的兩型社會為目標,依據國家相關節能減排政策對建筑節能管理的要求,通過建筑能耗監測信息數據庫,實現建筑能耗的在線監測和數據的分析展示,為各級政府提供即時、準確的建筑能耗狀況,為領導決策提供有效數據,從而達到政府對能源領域的宏觀管理。
2 公共建筑節能監測系統
大型公共建筑物能耗監測系統采用先進的計算機技術、信息技術、網絡和通訊技術,以建筑能耗數據的動態獲取和整合利用為核心,采用智能技術組建數據庫、構建智能化的能耗信息管理系統,實現對重點用能單位能源利用狀況的即時準確的動態監管。整個系統由三大部分構成:主站應用層、現場數據采集層、支持設備層。主站應用層是系統控制中心,主要負責整個系統的能耗信息采集以及數據管理和數據應用等;現場數據采集層由安裝在建筑物內的數據采集終端組成,主要負責對各計量裝置數據的采集和監控;支持設備層是各類計量裝置,如電能表和相關計量設備、智能水表、智能熱量表設備等。
系統監測的主要項目包括:供配電系統、用電設備與設施(動力與照明)、中央空調系統、給排水系統、主要能耗設備等。
圖1 節能監測系統邏輯架構圖
3 公共建筑節能監管體系
公共建筑節能監管體系建設主要包括三個方面:一是建立建筑能耗數據庫,實現建筑能耗數據遠程傳輸,對大型公共建筑能耗使用情況進行動態監控;二是幫助公共建筑實現能耗統計分項計量,力爭能夠對每個大型公共建筑進行“分項計量”,準確反映其能耗真實情況;三是對現有公共建筑實行強制能源審計,對其能耗使用情況進行診斷,并提出相應改造措施。
節能監管體系為三層架構,由三部分組成:現場采集子系統、數據中轉站子系統及數據中心服務系統。
現場采集子系統安裝在被監測的大樓內部,主要由計量表具、數據采集器及以太網網絡系統三部分組成。
數據中轉站子系統可將接收到的各能耗數據轉換為符合住建部《能耗數據采集技術導則》的分項能耗數據并最終上傳給市級數據中心。主要進行的工作包括:數據采集包接收、數據采集網關命令下達、能耗數據分精度計算、支路能耗數據計算、分項能耗數據拆分計算、分項能耗數據合并計算、上傳數據發送、數據展示分析、系統管理、數據同步等功能。
市級數據中心包括:數據接收與發送服務器、數據計算與處理服務器、信息展示網站服務器、節能服務專家系統服務器、數據庫系統、硬件防火墻、數據備份系統管理員接口等。
4 應用前景
大型公共建筑節能監測系統通過建筑物能耗分項、分類多維度采集、統計、分析與管控等手段,有效提升過程管理的透明度,通過提供數據支持和輔助分析,大幅提高能源管理自動化和信息化水平。在實際應用的過程中,該系統能夠實現“主動感知、智能分析、優化調整、城際互聯、輔助決策”五大職能。
為建筑物管理人員提供詳實的能源使用情況信息,包括建筑整體、各用能單位、用能設備、用能類型、節能改造情況等,通過科學的臺賬管理,提升工作效率。
實時監測設備的運行情況,對出現故障的設備及時報警,降低設備維護成本。
對能耗數據進行多維度統計,包括分類、分項能源耗用量、耗用費用統計等,以及時、準確掌握耗能情況。
能耗數據分析系統支持對能耗統計數據進行多維度的對比分析,包括建筑能耗數據的分類、分項和年、月、日的對比、分析,從而清晰展示能耗的變化趨勢和規律,總結能源管理的不足,為節能運行提供決策支持。
計費管理與能耗審計。為了解決能源和環境的瓶頸,我們必須以實際的能耗數據為導向,以降低能源消耗為目標,開展建筑節能工作,從行為、管理、技術全方位落實,才能真正完成建筑節能重大任務。政府可以建立統一的大型公建運行能耗監測管理中心,對全市大型公建進行實時監控,促進我國大型公建的節能工作。據測算,通過上述全過程管理方式,可以使這類建筑的能源消耗降低30%
以上。
建筑節能并不意味限制發展,正確的建筑節能觀,應該以提高建筑物的能量利用效率,同時盡量降低建筑物的固有能耗,用最小的能源消費代價取得最大的經濟和社會效益,滿足日益增長的需求為目標,走可持續發展的道路。
參考文獻
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2007年,隨著貴州電網節能發電調度計劃生產系統的建成,為貴州作為全國五個節能發電調度試點省份中第一個正式進入節能發電調度運行的省級電網。
實施節能發電調度是電力工業的一項重大改革,將徹底改變以往計劃分配機組發電量的調度方式,對電力工業乃至能源發展必將產生重要影響。節能發電調度是指在保障電力可靠供應的前提下,按照節能、經濟的原則,優先調度可再生發電資源,按機組能耗和污染物排放水平由低到高排序,依次調用化石類發電資源,最大限度地減少能源、資源消耗和污染物排放。對燃煤火電機組來說,同類型火力發電機組按能耗水平由低到高排序,節能優先;能耗水平相同時,按照污染物排放水平由低到高排序。
2007年,通過優化調度,關停小火電,降低水耗、煤耗、廠用電率及電網網損,貴州電網共計節省383.33萬噸標準煤(折合原煤585.96萬噸)。今年1至9月通過節能發電調度節約標準煤134.58萬噸(折合原煤208.6萬噸)。
脫硫在線監測:10個月減少二氧化硫排放量60多萬噸
2006年6月,貴州電網以500kV鴨溪電廠為試點,開展燃煤機組煙氣脫硫在線監測試驗,并于2006年9月成功地進入試運行。截至2008年10月,脫硫設施建成并接入貴州中調主戰系統的火電機組共41臺(17個廠),裝機容量為1092萬千瓦,占全網火電總裝機容量的65.03%。已建成脫硫設施的火電廠燃煤發電機組已全部接入貴州主站系統,貴州主站系統脫硫設施監測率達100%。
據有關專家介紹,貴州并網燃煤機組煙氣脫硫在線監測系統能實時的監測火電機組脫硫設備運行情況和脫硫效果,為政府職能部門提供了污染物排放統計數據和監管依據,為調度安排發電計劃和電費結算提供依據,規范了火電廠的脫硫管理。
貴州電網2007年共消耗原煤4321萬噸,將產生231萬噸二氧化硫,通過脫硫在線監測系統,全年二氧化硫產生量為20.7742萬噸,實際排放1.0590萬噸,減少向大氣排放二氧化硫減19.7152噸,全年平均脫硫效率94.9%。2008年1至10月火電燃煤機組共產生二氧化硫64.548萬噸,向大氣排放二氧化硫3.914萬噸,減少二氧化硫排放60.634萬噸,全網平均脫硫效率為93.94%。
煤耗在線監測:推廣全省可節煤29萬噸,減排二氧化硫588噸
2007年10月,貴州電網和西安熱工院簽署了聯合開發電網節能發電調度火電機組發電煤耗在線監測系統的協議。2007年11月通過對電廠的實地考察調研,形成了《貴州節能發電調度煤耗在線監測系統機組煤耗在線計算研究與應用技術開發報告》。2008年4月,貴州電網完成了系統主站的建設、試點單位貴州大方電廠數據接入、調試、數據核對并成功投入試運行。2008年5月,大方電廠4臺30萬千瓦機組全部進入實測煤耗值的內部發電排序試運行,經過近半年運行,取得成功。專家們認為貴州首次開發建設了省級電網節能發電調度煤耗在線監測系統,為節能調度提供了基礎性支撐平臺。
試點單位裝機120萬千瓦的貴州大方電廠按照該系統提供的實測煤耗值進行節能發電調度運行,5至7月間該廠平均可以節約電煤5.81克/千萬時,預計年可節約電煤4800噸,減少二氧化硫排放19.2噸。
關鍵詞:醫院;后勤服務;智能化系統
1項目研究背景
在《醫院后勤院長實用操作手冊》中,對醫院后勤管理工作者的工作職責指出主要為管理、保障和服務3個方面。《醫院建設工程項目管理指南》中的觀點表明,醫院后勤管理是指醫院的后勤工作、基本建設、財務工作、總務工作及物資設備的總稱,它包括衣、食、住、行、水、電、氣、物資耗材等方面。醫院后勤管理的觀念、工作方法及內容也需不斷地更新變化,傳統的醫院后勤管理工作相對于現在迅速發展的醫療服務水平及醫患人員的需求下顯得比較低效,因此智慧后勤服務平臺顯得尤為重要。智能化管理系統服務于醫院后勤,為醫院的設備安全運行、能源管控提供精益保障,建設醫院設備管理系統和綜合監控系統,優化醫院的后勤作業與評價系統,提高后勤管理數據基礎規范。
2醫院智慧后勤平臺的相關理論及特點
醫院智慧后勤綜合管理平臺是以能耗監管平臺為基礎,同時集成各后勤業務管理系統,包含的內容包含6個方面,即智慧后勤綜合管理平臺數據中心,能耗監測系統(用電能耗監測系統、用水能耗監測系統,用天然氣能耗監測系統),設備管理系統,一站式服務系統,醫廢管理系統和外包業務管理系統。綜合管理平臺數據中心要求接入醫院的能耗數據,后勤設備臺賬,包括服務器、磁盤陣列等硬件設施搭建、并設立綜合展示大屏。能耗監測系統具備身份驗證、電子地圖信息、數據采集、數據上傳、數據存貯、能耗數據實時監測、圖表顯示、自動統計、報表管理、指標比對、能耗信息統計公示、節能分析等功能。設備管理系統包含對各院區各機房的視頻監控、電子巡更及設備工況實時監測系統,達到設備檔案管理、無人值守、遠程運維、巡檢管理、設備運行工況及故障報警等功能。一站式服務系統是借鑒國際標準化服務管理體系和標準,結合醫院后勤服務工作特點和管理需求,利用先進的軟件開發工藝和技術,達到將醫院各院區后勤服務管理實現流程化、標準化、信息化的精細化管理的目標。醫廢管理系統可通過信息化平臺,達到醫療廢物可追溯管理,實現(收集、轉運、交接、稱重、統計、數據上傳)目的,同時通過信息化做到成本分攤,醫療廢物減量化,降低支出成本,最終達到從產出到轉運符合醫療廢物管理規定,隨時管控、防止丟失,使上級主管部門或領導實時通過外網或內網,實時查閱醫療廢物入庫出庫數據變化。外包業務管理系統包含對醫院所有外包業務、項目進行合同管理、考核管理,對重要資料進行存檔、上傳報表等。該智慧后勤服務平臺的基本特點包含角色權限管理,綜合報表工具,數據管理,系統日志等功能。系統所有業務功能模塊都基于統一的登入口,對接醫院的人事管理系統,根據醫院的職工進行權限分配,可以靈活的對人員所屬的角色進行權限劃分,滿足醫院的分級管理要求,系統平臺可根據醫院要求自動生成日報、周報、月報等類型的統計報表。
3醫院的智慧后勤服務平臺實施研究
3.1醫院智慧后勤管理工程要求
某醫院是該市的一所重點三甲醫院,傳統的后勤服務模式已不能滿足醫院日益增長的服務需求,傳統的后勤管理工作技術落后,手段傳統,無信息化,管理難度大,物業服務不透明,甲乙方關系評價不客觀,各個系統獨立存在,缺乏統一規劃與互聯互通。所以需要考慮醫院的決策層、管理層、執行層及服務對象的不同需求。作為院領導的決策層的需求進行風險管控、資源調配、以結果為導向。醫院管理層主要指后勤總務、設備物資、人事財務的具體負責人的需求,負責日常管理、溝通與協調及監督考核。執行層包括各后勤班組及各科室專干需求為輔助指導日常運行,提高工作績效。服務對象的需求希望溝通順暢,響應及時,處理問題妥當,為業務的正常進行提供有效保障,為各臨床科室的成本核算提供數據支撐。可以理解為決策層想省心,管理層想省事,執行層想省力,從而達到全院后勤運營省錢的目的。
3.2后勤管理中的問題
該醫院目前后勤管理困局面臨著醫院建筑復雜,人員密集大、運營壓力大,設備能源種類多,后勤基礎薄弱及外包多、管理難等眾多問題。醫院建筑承載醫療工藝,功能復雜橫跨多個學科,且建設年代跨度大,基建資料不齊全,限制性場所多(如手術室、ICU等),危害性場所多(如放射科、感染科等),保障性場所多(如配電房、空調機房、鍋爐房等)。隨著醫院規模的擴大,又是特殊的公共場所,社會關注度高,社會影響也大,伴隨而來的醫院人員(病人、家屬、醫護人員、行政后勤人員、社會人員)密集,構成復雜,流動頻繁也是一個主要問題。該醫院各類后勤專業復雜,缺乏統一管理,且信息化程度低。后勤職工普遍存在老齡化、低學歷及缺少專業職稱的情況,機電運維一線員工專業性不足。外包公司多,管理難度大,后勤社會化外包比較普遍,物業行業準入門檻低,競爭激烈,低價取勝,服務質量難以得到保障,服務人員薪資低,流動大,專業差,缺少科學的評價體系監管工具。
3.3實施手段
第一階段,確定后勤服務平臺框架建設,建立好能源管理模塊及設備信息化管理模塊,對醫院各分類分項能耗采集點進行設計和智能采集設備安裝改造,基于醫院核算和管理需求進行能耗建筑和業務維度的能耗模型設計,對分類分項能耗數據進行采集,完成能源管理系統建設,工作的內容包括分類分項能耗采集點安裝改造、能耗數據采集和系統集成、建筑和業務維度的能耗模型設計、能耗管理系統建設和集成告警系統建設。完成后勤資產和設備管理體系建設,對后勤的空間、設備、物資進行系統化管理,建設后勤的運行管理的信息化,實現后勤運行管理的KPI和BI分析系統建設,完善能源管理體系,根據數字字典完善設備信息,做好系統對接與移動端打造。第二階段,完善能源與設備管理體系,完善設備綜合監控及引入更多服務應用,打造后勤BIM可視化管理,基于建筑和管線的勘探,完成醫院建筑的BIM建模,并且對建筑、空間、房屋、設備、能耗、告警、故障處理進行業務可視化管理,完成三維動態可視化運維基礎平臺建設,可達到完成全院基礎圖紙的BIM建模效果。目前,我國許多大型公共建筑已經把BIM技術納入施工設計的一個必要環節。第三階段,推進生態后勤智慧運維的發展,提供匹配需求和服務,結合線上線下讓數據得到高級應用,使其最優化的完善服務體系,提高服務質量,形成一個良好的循環系統。通過BIM三維技術的運用,就能清楚知道醫院出現安全隱患的地方與其周圍環境的影響關系,管理員通過電腦報警系統查看附近的影響因素,找到原因后可與保安聯系處理現場問題。比如水電線路問題可以報送醫院水電班,可安排工人進行搶修,鍋爐熱力蒸汽管道即可安排鍋爐班工人進行爆管搶修,系統檢測出小型壓力容器設備出現問題可以報備于動力班進行維修,使信息更加準確到位,遇到問題追本溯源,找準位置及時維修好。通過智慧后勤系統平臺可以清楚的定位不同維修種類的后勤人員所負責的具體區域,以確保醫院的安全平穩運行。目前,醫院各項工作的正常開展都離不開后勤的運行,醫院的后勤為廣大醫護人員和病患服務,智慧后勤系統運用互聯網+的模式為醫院做好服務。告別傳統的后勤模式,加強規范意識和系統化的管理方式,增加服務團隊之間的協調與溝通,縮小服務標準與服務團隊之間的差距,優化服務流程,建立智慧后勤服務項目,是構建優質后勤服務的重要保障。
4結語
后勤信息化是今后醫院后勤服務管理發展的趨勢,智慧后勤通過信息的整合,實現多方面的資源調配與協調。智慧后勤服務平臺相當于承擔醫院管理者的身份,提高工作效率,降低運行成本,深化管理細節,改善后勤服務質量,從而間接的提升醫院的綜合實力,促進醫院長期的可持續發展與進步。智慧后勤的使用不僅有利于為決策者提供決策依據,提高其管理水平,還能為后勤管理工作的信息化提供有力的幫助。智慧后勤服務平臺的建設并不意味著完成了信息化,真正的信息化是要利用好這些系統加強后勤管理,提升安全運行系數。可以大數據中心及人工智能實驗室為依托,重點科室為抓手,探索大數據應用經驗,并定期總結經驗,通過互聯網、大數據和人工智能的手段實現智慧化運維,顛覆性的提高醫院服務體驗,充分學習國家相關政策,將國家戰略融入本院智慧醫院發展戰略中,體現管理導向。最終目的是全院各科室的信息緊密相連,有效運轉,讓醫院的各項工作順利開展,服務好廣大病患及其家屬。
參考文獻
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關鍵詞:自來水廠;在線監測;PLC;經濟效益
0 引言
近年來,我國水源地污染日益嚴重是城市供水行業面臨的主要問題,這增加了城市自來水廠供水處理難度。我國城市供水行業以提高供水質量、改善供水服務、優化供水成本和保障供水安全為總體目標,因此部分水廠原有的混凝、沉淀、過濾、消毒等常規凈水處理工藝都面臨升級改造的需要,要對水廠水處理系統做出整體的生產效能評價,使其在水質達標的前提下盡量節省能耗控制生產運行成本。
水質在線監測在原有老工藝基礎上建立了自動監測系統,及時反映水廠各環節水質變化,在盡量減少投資成本、節省能耗、控制生產運行成本的同時,更好的指導生產。本文設計的水處理在線監測系統,可用于水處理的各個環節,目前該系統已應用于秦皇島市自來水有限公司海港水廠,優化了水廠水處理方案,提高了經濟效益。
1 在線監測系統組成
目前,在線監測比較成熟的常規監測項目有:水溫、PH值、溶解氧、電導率、濁度、COD、TOC、氨氮等等。對于水廠來說,由于資金有限、選擇濁度進行監測。
濁度表示溶于水中的物質及懸浮于水中物質對光線透過時所發生的阻礙程度。它的標準單位是1升蒸餾水中含1毫克二氧化硅,叫做1毫克/升(NTU)的渾濁度。濁度是生活飲用水和某些生產用水的重要指標之一,國家的《生活飲用水衛生標準》要求飲用水濁度不能超過1。
水廠資金有限,無法在工藝的各個環節安裝濁度儀,考慮到對生產的指導意義,先在四閥車間和虹吸車間監測經過過濾后的水質濁度(NTU)。四閥車間有六組濾池,但僅有一臺濁度儀,為每組濾池安裝一條采樣管,濁度儀安裝在下方,利用重力作用讓采樣水自動流到儀器中,在每條采樣管上安裝自動和手動閥門,可以按鈕操作控制采樣哪一組濾池;虹吸車間有三組濾池,也共用一臺濁度儀,利用采樣泵抽取濾后水沿著采樣管為濁度儀供水,用按鈕操作控制采樣哪一組濾池。然后,陸續又在水廠原水及出廠水處安裝濁度儀。水廠原水來自兩個水源地:石河水庫、桃林口水庫。原水進入水廠后,要經過蓄水池,水會在蓄水池中存儲2~3小時候才進入沉淀池,考慮到原水濁度對加藥量的指導意義,把濁度儀安裝在沉淀池進水口,水廠有平流、斜板兩個沉淀池,每個沉淀池進水處各安裝一臺濁度儀。出廠水濁度儀安裝在供水泵房,泵房有六臺清水泵,需要在每臺泵的出水口各安裝一臺濁度儀,考慮到資金問題,共用一臺濁度儀,手動操作取水。
2 系統控制方案
2.1 系統硬件設計
水廠在線監測系統采用上位機結合下位機PLC的方案。PLC實質上也是一臺計算機,其硬件結構基本上與我們常用的微機相同,即由微處理器(CPU)、存儲器(EPROM、ROM)、輸入輸出(I/O)模塊、外設I/O接口、電源等組成。各部分通過總線(電源總線、控制總線、地址總線、數據總線)連接而成。它是以微處理器為核心,綜合了計算機技術、通信技術而發展起來的一種新型、通用的自動控制裝置,具有結構簡單、性能優越、可靠性高、控制功能強、靈活通用、易于編程、使用維護方便及體積小、功耗低等特點,十分適合用于在線監測系統的控制。
水廠在線監測系統下位機PLC為西門子PLC200系列:1臺CPU226型控制器,1個EM231模擬量輸入模塊,1個CP243-1以太網模塊。水廠監控儀表使用哈希系列儀器,為PLC200提供一個4~20mA的電流,經過處理后,傳輸到上位機。系統硬件設備還包括1套PC/PPI電纜,3臺SC200型控制器,3臺1720E濁度儀,2臺SS7濁度儀。
為了避免數據由于距離而引起衰減,PLC200系列裝置放在了虹吸車間距濁度儀很近的位置。由于上位機要放在辦公樓,距虹吸車間有300多米的距離,普通屏蔽電纜無法保證遠距離數據傳輸的準確性,水廠在這段距離上鋪設了光纖,保證了數據實時準確傳輸。
2.2 系統軟件設計
本系統采用模擬量模塊現場采集儀表輸出電流,通過STEP 7-Micro WIN編制程序,根據水廠實際設置地量程濁度儀上限為20NTU,高量程濁度儀上限為1000NTU。
監測系統上位機采用Wincc設計監測畫面,包括主畫面、歷史曲線畫面,主畫面直觀動態地顯示現場濁度。
3 成果分析
3.1 對生產指導意義
從歷史曲線看過濾效果,以四閥車間為例,反沖后,濾后水濁度由0.4NTU到1NTU用時11小時。若監測曲線突然發生變化,即圖中梯度迅速增大時,說明濾池濾速變慢,過濾效果變差。需首先考慮沉后水是否發生變化,原水水質是否惡化,然后判斷濾池是否出現故障。
根據歷史曲線調整反沖水操作時間,以四閥車間為例。反沖后,濁度偏高,此時需打開初濾水閥門(出水閥門處于關閉狀態),根據曲線,當濁度降到1NTU時,關閉初濾水閥門,打開出水閥門,以防止反沖后高濁水進入清水池,影響出廠水水質。
從監測歷史曲線分析水質變化與反沖周期,根據變化周期對四閥車間進行反沖洗,在春秋冬三季時,水廠四閥濾池基本保持這種濾速運行,當夏季水質變差時,濾池的工作周期會更短。
3.2 經濟效益
自2013年水質在線監測系統投入使用,至2015年底,在來水相對穩定的情況下,各項生產指標均有降低,藥耗由8.97降到了3.14,節約三氯化鐵318.74公斤,每噸三氯化鐵1200元,節約資金38萬元。原水利用率由97.06%提高到98%,約自用水量636.0381千立方米,原水水價每噸0.79元,節約資金50萬元,共節約資金88萬元。
【關鍵詞】 單片機 心電實時監測系統 研究與設計
前言:心電實時監測系統不僅可以有效的對心臟病患者進行診治,還可以在軍校體能訓練中對人員進行實時的監控,所以設計一種智能化的心電實時監控的系統是非常重要的一項工作。單片機技術是一種比較新興的科技技術,由于其科技化的優勢已經被應用到各個領域當中,因此運用單片機技術對心電實時監測系統進行設計就會讓整個系統更加智能化、人性化。
一、心電實時監測系統的總設計
在對心電實時監測系統的設計的時候,要注重安全原則、準確原則、簡易原則、可靠原則、實時原則、先進性原則等等,還要讓系統具有智能化和操作簡便化的特點。其整體的結構設計圖如圖1所示[1]。
二、心電實時監測系統的硬件設計
2.1對電路的設計
電路的設計首先要進行模擬電路的設計,設計完成之后就可以采集心電的信號。其中心電電極也叫做導引電極,它一般使用吸附電極、金屬平板電極、浮懸電極和圓盤電極等等。心電導聯是將心電圖機的導線連在人體表面的兩個不同位置上,僅能通過機器觀察到患者的心電波形。緩沖級電路的設計是將輸入阻抗有效提高、輸入噪聲有效降低。其輸入端的電壓跟隨器可以選用LM324芯片,因為它具有內外補償的功能和靜電保護的功能優勢。右腿驅動電路的設計是要將共模干擾完全消除,所以在設計中可以采用反相放大器來對信號進行深度反饋,這種設備可以有效的降低噪音。對前置放大電路進行設計的時候,先要將前置放大,才能進入系統當中。在放大器的選擇上,可以使用直流輸入的放大器,這種儀器能夠有效的提高監測的準確性。
2.2數字部分的設計
由于MSP430系列的單片機具有便攜式與低功耗的優勢,所以在硬件設計中數字電路的設計可以選用MSP430系列的單片機。建立通信線路來傳輸數據,從而將數據通過液晶顯示屏顯示出來,有效的增強了監護的功能,并且還增加了系統的簡便性。單片機的性能要滿足運行快、低功耗的特點,并且還要通過單片機的中端口對每一個模塊的功能進行控制和中斷。模塊轉換電路的設計要有效的保障其轉換精確度,所以轉換器的選擇要在實際運行的范圍之內。數據存儲的電路設計要保障對心電信號進行長時間的記錄,所以要使用外部儲存器較大的SD卡。系統中的液晶顯示電路的設計要實現人機對話的功能。
2.3電源變換電路的設計
電源變換電路中3V電路電壓的設計應該滿足系統的低能耗和電壓穩等要求,所以可以在電路的端口處設置一個濾波電容來減小干擾。而如果電路電壓為5V的時候,就要將3V的電路電壓有效轉換為5V的電路電壓,在芯片的選擇上要滿足輸出電紋波小、外接電感小等要求。
三、心電實時監測系統的軟件設計
3.1心電信號控制和采集程序的設計
首先,對中斷系統進行設計的時候,要有效的管理開發調試的環境,通過調用實現中斷的功能。心電信號采集程序的設計要使用定時器將AD進行轉換,當定時器進行中斷的響應的時候,就要采集轉換心電數據。AD的轉換程序的設計是要滿足高精度的轉換,通過設置相應的轉換參數,實現單次轉換或多次轉換。液晶顯示子程序的設計是要實現顯示菜單、控制器、心電波形動態等等系統需求。串口通信子程序的設計是要完成數據的接收和數據的傳輸兩個功能,系統會通過串口對其發出指令,從而進行數據的實時傳輸。
3.2心電信號處理分析程序
QRS波的檢測是心電信號處理的中心環節,所以在進行設計的時候,要對QRS波群的位置進行確定,由于過程中會出現很多干擾的信號,所以在設計中要有效的減少干擾才能準確的減少噪聲。這一過程主要可以實行基線漂移的方法進行控制,從而讓系統的軟件系統設計得更加精確。
結論:綜上所述,本文對單片機在心電實時監測系統中的總體設計、軟件設計與硬件設計做出了探究,但是在實際的應用中還有一些問題需要改進,對技術進行不斷的完善和優化才能讓這一系統更加智能化的輔助治療。
參 考 文 獻