智能一卡通系統在智能建筑中的節能應用

        摘  要：本文介紹智能一卡通系統在現代化大樓中的節能應用，并通過工程實例詳細介紹了IC卡智能建筑節能系統的組成，系統架構及管理軟件，以及實現的節能效果及目標。 
        據有關資料統計，寫字樓和酒店等建筑中空調、照明、電梯等主要耗能系統情況大致如下：

        (1)空調：寫字樓空調耗能占總耗能的比例平均為60％，其下限為50％，上限不高于70％；酒店HVAC (供熱、通風和空調控制)耗能占總耗能的比例為44％； 
        (2)照明：寫字樓照明耗能占總耗能的比例為23％ ～ 55％，平均26％；酒店照明耗能占總耗能的比例為29％ ； 
        (3)電梯：寫字樓電梯耗能占總耗能的比例為8％，酒店電梯耗能占總耗能的比例為10％ 。

        由以上數據， 可知照明與空調這兩方面耗能占寫字樓與酒店內總耗能比例分別達到86％ 和73％ ，因此如何通過有效方式來節省這兩方面能源對實現大樓建筑節能相當重要，在建筑智能化系統中實現運行節能方式很多，下面介紹智能一卡通系統在智能建筑中節能應用的工程實例。

        1 智能一卡通系統介紹

        “智能一卡通” 是以IC卡技術為核心，以計算機和通信技術為手段，將智能建筑內部的各項設施連接成為一個有機的整體， 用戶通過一張IC卡便可完成通常的鑰匙、資金結算、考勤和某些控制操作，如用lC卡開啟房門、IC卡就餐、購物、娛樂、會議、停車、巡更、辦公、收費服務等各項活動。而不必像以往攜帶多把沉重的鑰匙開門，去各個對應部門交費等繁雜的操作。整個系統可根據需要對各部門進行監控管理和決策， 各局部系統和終端可自動將收集到的信息整理歸納，供系統查詢、匯總、統計、管理和決策。通過IC卡可互相溝通， 既滿足各個職能管理的獨立性， 又保證整體管理的一致性。

        IC卡智能建筑節能系統是智能一卡通系統新型開發的一個子系統，IC卡智能建筑節能管理和通常的BA 系統控制空調所達到的節能手段不同在于IC卡智能建筑節能管理系統是通過控制人為的能源浪費來達到節能的目的。由于現代寫字樓的人員流動性較大，據統計，通常的寫字樓中，工作人員不在辦公室的比例約為40％ ，經常有很多人不在辦公室中，辦公室的空置率較高，但是工作人員離開后空調與照明通常都會不關，導致能源大量的浪費，而IC卡智能建筑節能系統就可以很好的避免這種情況的出現，達到節能的目的。

        2 工程實例

        此工程是一座新建現代化建筑，為保障樓內安全、提高物業及服務管理效率， 在此大樓內建設了智能一卡通系統，對大樓內的人員／車輛出入、保安人員巡邏、內部消費、消防門開關狀態進行統一監控管理，實現大開問辦公室的空調／照明開關控制以達到節能的目標。

        樓內多以大開間的辦公室為主， 每個大開間辦公室均為一個部門， 大開間辦公室內設置節能插卡單元，只有插入指定的節能卡才能開啟室內照明和空調。本工程中全樓共計48個節能插卡單元。

        2．1 系統架構

        智能一卡通系統中， 系統整體構架為二級結構，一級結構為TCP／IP網絡總線，二級結構為RS一485現場總線。

        所有的一卡通服務器和管理工作站均通過大樓內的智能化專網采用TCP／IP協議聯接。IC卡智能建筑節能系統采用二層構架，一層為TCP／IP網絡結構， 即系統中的節能通訊控制器、管理工作站均直接掛接在以太網上，節能控制單元采用工業現場總線方式接入節能通訊控制器進行通訊(如圖1所示)，同時節能通訊控制器本身具一定智能特性，能夠完成一定量數據的操作與存儲。

 

        2．2 系統設備介紹

        下面針對以上網絡架構圖， 對各個系統設備做個簡單介紹：

        (1)節能通訊管理器

        節能通訊管理器主要用作節能管理工作站(電腦)和RS一485網絡干線上的節能控制單元之間通訊媒介。透過節能通訊管理器，節能管理工作站能以實時模式了解在網絡上每個控制器的運行狀態，而當工作站發生故障期間，網絡上發生的所有事項(包括節能控制單元上發生的)皆會記錄在節能通訊管理器的記憶體上，當工作站復原時，所有事項記錄將會自動上傳。同時，所有485網絡上下掛的節能控制單元均不依賴于工作站而運行，他們之間的信息傳遞均可通過節能通訊管理器而得到實現。

        (2)節能控制單元

        節能控制單元是專門設計用來控制獨立使用單元內可以控制節約的所有耗能設備的專用設備。在本項目中，通過節能控制單元控制大開間內的照明與空調風機盤管的二次回路(繼電器盒)。

        (3)單元節能確認插卡器

        單元節能確認插卡器是專門設計安裝在獨立使用的OFFICE單元里用來的確認該單元有無員工存在的設備。能實時地把該單元是否已經插入節能卡的信息反饋給節能管理系統(從而判斷該單元是否有人員工作)，同時能準確地區分出插入的是否是該單元對應的節能卡。

        3 系統功能

        每個大開間辦公室(部門)都給一張智能IC卡，此大開間辦公室人員進入房間上班，將部門IC卡插入單元節能讀卡器，節能讀卡器給節能控制單元一個觸發信號，節能控制單元收到觸發信號，同時接通繼電器盒(二次回路)，使該大開間的照明回路與空調風機盤管供電回路接通，辦公室內的照明與空調可以通過普通的手動開關即可開啟(如圖2所示)。辦公室最后一個離開人員只需直接將部門IC卡拔出，照明回路與空調風機盤管供電回路斷開，以此達到節能目的。

 

        注：1節能卡插卡預埋于86型盒．嵌墻安裝在室內．插卡器底邊高裝飾地面標高13m．2 繼電器盒裝在節能單元控制器旁邊，繼電器盒只控制本房間的照明回路與空調回路。

        有人會問有了這張部門IC卡如何進行管理? 我們的做法是在這棟大樓的一層大廳專門設置了大堂存卡確認箱， 在大堂存卡確認箱中我們設計了一卡通常規應用中使用的讀卡器(啟開鎖作用)，并為每個獨立使用的單元設計了專門的存放節能卡的小箱子，當內部員工來到大堂并且在確認箱刷卡時，他們所使用大開問單元對應的小箱子就會自動開啟， 當該大開間員工取走對應該單元的節能卡后，該小箱子就會通過LED顯示條屏顯示卡已被取走的信息。該大開間單元的其他員工來到時就能知道他們的節能卡已經被同事取走了。通過這種方式能夠保證每個大開問辦公單元節能卡的方便管理，提醒了員工臨走時要拔卡和存卡。

        3．1 節能管理軟件ETS—ESS

        節能管理軟件是運行在微軟視窗環境下一套管理軟件， 在人機交互界面ETS—ESS系統進行了精心的設計，將傳統繁復的控制程序及操作步驟簡化為一系列的自控按鈕，操作員只需利用滑鼠點取相應按鈕，管理軟件便會根據預先編制的程序執行一連串的自控動作， 即使一個對電腦應用完全陌生的人，也能輕松掌握。此外，管理軟件在圖控功能上給予了更大的彈性， 用戶能根據各個用戶不同的要求自由編制不同類型的動態圖，如：樓層平面、IC卡確認設備顯示、設備故障顯示以及網絡架構圖等， 而管理軟件亦能兼容大部分其他的繪圖工具(見圖3)

 

        該節能系統是通過控制人為的能源浪費來達到節能目的的。別人會認為， 如果最后一個離開的員工忘了拔卡，不是達不到節能的目的， 其實不用擔心， 在這里通過該軟件能夠進行實施監控，對每個單元的控制器的設備狀態都有顯示，具體如下：

        3．2 實時監控

        單擊“實時監控” 進入以下界面：實時監控的作用是創建或載入電子地圖，并實時監控電子地圖中的控制器設備狀態(見圖4)。

 

        這里說明下，只有系統管理員，即“admin”才有此界面的權限。通過這種方式，樓內物業管理人員很容易能夠掌握到各單元的控制器情況，在下班后對那些很久都處于通電狀態的單元辦公室可以直接去查看情況，進行管理操作。

        該節能系統的主要目的是為了能夠提高人為的節能意識， 所以在該軟件中設置有記錄檢索的功能，這樣可以通過節能統計對每個單元辦公室的節能狀況進行考評， 具體詳見以下操作：

        3．3 記錄檢索

        記錄檢索的作用是可以查看人員使用設備的狀態、時間。單擊“ 記錄檢索” 進入以下界面( 見圖5 )：操作員可以根據部門、控制器地理位置信息和時間等條件進行記錄查詢；并可以把查詢到的記錄轉到EXCEL 檔中， 或是打印出來。
 

 

        3．4 節能統計

        節能統計的作用是查看人員使用設備情況以及時間。

        單擊“ 記錄統計” 進入以下界面( 見圖6 )：

 

        操作員可以根據部門、控制器地理位置信息和時間等條件進行記錄查詢； 并可以把查詢到的記錄轉到EXCEL 檔中， 或是打印出來。通過以上功能， 可以根據部門、時間、節能單元位置查詢相應的歷史記錄， 通過這個記錄可以對大樓內各個單元辦公室進行考評， 對那些經常忘拔節能卡的單元辦公室可以進行適當的經濟懲罰，以此逐步提搞每個員工的節能意識， 減少人為的能源浪費現象。

        4 結束語

        本文根據工程實例， 完整的介紹了lC 卡智能建筑節能管理系統在現代化智能建筑的節能應用。由此可以看出在現代化大樓中使用lC卡智能建筑節能管理系統可以達到節省建筑營運費用、提高管理效率、促進安全保衛、消除消防隱患等一系列作用， 但是最重要的作用是提高了使用者的節能意識，從根本上實現了節能目的。

        (文/江蘇省南京東大金智建筑智能化系統工程有限公司 陸錫權)