随着城市轨道交通线网规模的扩大，其能源消耗也日益增加。车站作为城市轨道交通系统的“单元”，能耗管理效应的发挥主要从“车站”人手。同时，为助推国家双碳战略目标实施，文章结合《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》及应用需求，以能耗管理智能化为主线，研究节能降耗关键技术，搭建车站能耗管理系统。

通常情况下，车站内空调系统(大系统和空调水系统)能耗占整个车站常规用电的 50%以上，尤其在制冷季节，甚至达到 60%~80%。在前期设计阶段，空调系统均需要按照城市轨道交通运营的大负荷进行设计，并预留一定的余量。而在实际运营过程中，空调系统运行在较大负荷水平的时间占比通常不到全部时间的20%，采用常规控制策略存在较大的能源浪费[司。传统的能耗统计管理方法无法实现车站电梯系统、照明系统、环控设备、屏蔽门系统、自动售检票系统、消防设备等的用电量检测以及车站主供水管路、卫生间供水管路及冷却塔供水管路等的用水量检测。近年来，各地城市轨道交通运营企业开展了各类节能技术的产品应用，如变频空调技术、LED 照明技术、空调温度智能调节技术、高频辅逆技术、空气净化技术、中压能馈设备等，以此达到节能降耗的目的。部分车站在现场加装智能电表和水表，通过远程通信实现与能耗管理系统后台的对接，并对车站内用电、用水量进行统计分析，以辅助实现节能控制。这些举措虽然提高了车站对各专业能源使用的监视效率，但各专业能耗管理相对分散、独立，尚未深人开展对各专业的综合能耗管控研究，车站能源消耗的智能化分析和管理水平仍存在不足。因此，本文将深人分析车站能耗研究现状，研究城市轨道交通能耗管理系统架构及针对性的能耗管理策略，实现对车站水、气、电、热等多种的综合分析，在提升车站智慧化水平的同时实现车站节能增效。

智慧能耗管理系统架构

智慧能耗管理系统的建设目标包括3个方面:细颗粒度的能源信息采集、管控范围的补强、环境与设备监控系统(BAS)深度联动控制，具体如下。

(1)对能源信息采集、存储、管理和利用进行完善，通过数据分析获取调整能耗应用方案的策略。

(2)在原有用电管理的基础上，智慧能耗管理系统增加对用水、变电所及热力的管理，将车站内智能水表与智能热力表进行连接，相关数据汇总到采集箱内进行集中处理。

(3)智慧能耗管理系统可通过BAS系统获取城市轨道交通设备的运行状态及数据，并将相关能源管控策略通过BAS系统下达至各系统设备实现合理控制。

系统架构

智慧能耗管理系统主要对能耗设备进行信息采集、监控，根据能耗数据分析挖掘有针对性的节能降耗策略，与设备系统联动控制，从而达到节能降耗的效果。根据城市轨道交通列车早、晚发车和停运信息制定照明、空调等设备的相关能耗管控策略，由智慧能耗管理系统配置控制策略并执行节能控制。通过采集不同区域、不同设备的能耗相关数据，对分类分项能耗使用情况进行分析，为能耗评估分析提供数据支撑。智慧能耗管理系统架构分为5层:基础层、网络层、平台层、应用层、展现层。每层之间通过制定接口协议对接，如图1所示。

(1)基础层。作为系统数据场景设备采集的组成部分，包括智能基表、传感器、智能检测主机等。

(2)网络层。作为整个系统网络传输设备的组成部分，提供系统运行的通信和运行环境。

(3)平台层。主要为系统做接口，通过为数据提供接口将各设备数据采集到数据库中。系统主站与测量仪表之间通过现场总线或电力载波进行通信，与变电所测量仪表之间通过通信管理机进行通信。

(4)应用层。进行日常能源使用的监控、管理，制定节能策略，如用电量监控管理、用水量监控管理等。

(5)展现层。作为与用户交互的终端，如应用软件、Web 端网页等。

功能架构

智慧能耗管理系统具备各种能耗设备的数据采集、监测、统计、分析、报警功能，可对能源供应的安全性、能耗量、设备运行能耗的数据进行清洗、过滤、加载，运用建模方法挖掘能耗降低的关键性状态，同时可结合场景条件与设备的自动控制相融合。功能架构如图 3所示。

系统结构

现场通过厂区局域网和平台通讯，平台搭建在客户自己配置的服务器上。搭建完成之后，客户可以在任意能与局域网联通的地方，通过有权限的账号登陆网页以及手机APP查看各处的运行情况。

系统可分为三层：即现场设备层、网络通讯层和平台管理层。

现场设备层：主要是连接于网络中用于水、电、气等参量采集测量的各类型的仪表等，也是构建该配电、耗水、耗气系统必要的基本组成元素。肩负着采集数据的重任，这些设备可为本公司各系列带通讯网络电力仪表、温湿度控制器、开关量监测模块以及合格供应商的水表、气表、冷热量表等。

网络通讯层：包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过网络把数据上传至搭建好的数据库服务器，智能网关可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

平台管理层：包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器，一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。

平台采用分层分布式结构进行设计，详细拓扑结构如下：

系统功能

平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理。实时监测企业各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业加强能源管理，提高能源利用效率和节能潜力，为节能改造提供数据依据。

结束语

碳达峰、碳中和战略对城市轨道交通行业既是挑战更是实现高质量发展的机遇，文章以智慧赋能城市轨道交通车站节能降碳为目标，提出智慧能耗管理系统架构及功能，通过物联网技术实现对风、水、电、热、气等各类能源的实时数据采集及监视，通过对能源消耗规律及趋势分析制定合理科学的节能策略，终实现对车站能源的综合节能管理与管控。智慧能耗管理系统是城市轨道交通综合能耗智能管理的一种有益尝试，下一步要加强对节能降耗体系和评估指标的研究，同时通过示范项目打造绿色车站标杆，进一步引导行业开展绿色城市轨道交通落地实践。

参考文献

[1]周超.张铭.赵俊华.王越彤.韩佩瑶.城市轨道交通车站智慧能耗管理系统研究[J].现代城市轨道交通，2022，8：69-74，6

[2]邓琪滢.城市轨道交通节能技术发展趋势研究[J].交通世界，2019（Z1）：250-251.

[3]安科瑞企业微电网设计与选型手册.2022.05版.

[4]安科瑞企业能源管控平台.2020.08版.