智能一卡通系统在智能建筑中的节能应用

        摘  要：本文介绍智能一卡通系统在现代化大楼中的节能应用，并通过工程实例详细介绍了IC卡智能建筑节能系统的组成，系统架构及管理软件，以及实现的节能效果及目标。 
        据有关资料统计，写字楼和酒店等建筑中空调、照明、电梯等主要耗能系统情况大致如下：

        (1)空调：写字楼空调耗能占总耗能的比例平均为60％，其下限为50％，上限不高于70％；酒店HVAC (供热、通风和空调控制)耗能占总耗能的比例为44％； 
        (2)照明：写字楼照明耗能占总耗能的比例为23％ ～ 55％，平均26％；酒店照明耗能占总耗能的比例为29％ ； 
        (3)电梯：写字楼电梯耗能占总耗能的比例为8％，酒店电梯耗能占总耗能的比例为10％ 。

        由以上数据， 可知照明与空调这两方面耗能占写字楼与酒店内总耗能比例分别达到86％ 和73％ ，因此如何通过有效方式来节省这两方面能源对实现大楼建筑节能相当重要，在建筑智能化系统中实现运行节能方式很多，下面介绍智能一卡通系统在智能建筑中节能应用的工程实例。

        1 智能一卡通系统介绍

        “智能一卡通” 是以IC卡技术为核心，以计算机和通信技术为手段，将智能建筑内部的各项设施连接成为一个有机的整体， 用户通过一张IC卡便可完成通常的钥匙、资金结算、考勤和某些控制操作，如用lC卡开启房门、IC卡就餐、购物、娱乐、会议、停车、巡更、办公、收费服务等各项活动。而不必像以往携带多把沉重的钥匙开门，去各个对应部门交费等繁杂的操作。整个系统可根据需要对各部门进行监控管理和决策， 各局部系统和终端可自动将收集到的信息整理归纳，供系统查询、汇总、统计、管理和决策。通过IC卡可互相沟通， 既满足各个职能管理的独立性， 又保证整体管理的一致性。

        IC卡智能建筑节能系统是智能一卡通系统新型开发的一个子系统，IC卡智能建筑节能管理和通常的BA 系统控制空调所达到的节能手段不同在于IC卡智能建筑节能管理系统是通过控制人为的能源浪费来达到节能的目的。由于现代写字楼的人员流动性较大，据统计，通常的写字楼中，工作人员不在办公室的比例约为40％ ，经常有很多人不在办公室中，办公室的空置率较高，但是工作人员离开后空调与照明通常都会不关，导致能源大量的浪费，而IC卡智能建筑节能系统就可以很好的避免这种情况的出现，达到节能的目的。

        2 工程实例

        此工程是一座新建现代化建筑，为保障楼内安全、提高物业及服务管理效率， 在此大楼内建设了智能一卡通系统，对大楼内的人员／车辆出入、保安人员巡逻、内部消费、消防门开关状态进行统一监控管理，实现大开问办公室的空调／照明开关控制以达到节能的目标。

        楼内多以大开间的办公室为主， 每个大开间办公室均为一个部门， 大开间办公室内设置节能插卡单元，只有插入指定的节能卡才能开启室内照明和空调。本工程中全楼共计48个节能插卡单元。

        2．1 系统架构

        智能一卡通系统中， 系统整体构架为二级结构，一级结构为TCP／IP网络总线，二级结构为RS一485现场总线。

        所有的一卡通服务器和管理工作站均通过大楼内的智能化专网采用TCP／IP协议联接。IC卡智能建筑节能系统采用二层构架，一层为TCP／IP网络结构， 即系统中的节能通讯控制器、管理工作站均直接挂接在以太网上，节能控制单元采用工业现场总线方式接入节能通讯控制器进行通讯(如图1所示)，同时节能通讯控制器本身具一定智能特性，能够完成一定量数据的操作与存储。

 

        2．2 系统设备介绍

        下面针对以上网络架构图， 对各个系统设备做个简单介绍：

        (1)节能通讯管理器

        节能通讯管理器主要用作节能管理工作站(电脑)和RS一485网络干线上的节能控制单元之间通讯媒介。透过节能通讯管理器，节能管理工作站能以实时模式了解在网络上每个控制器的运行状态，而当工作站发生故障期间，网络上发生的所有事项(包括节能控制单元上发生的)皆会记录在节能通讯管理器的记忆体上，当工作站复原时，所有事项记录将会自动上传。同时，所有485网络上下挂的节能控制单元均不依赖于工作站而运行，他们之间的信息传递均可通过节能通讯管理器而得到实现。

        (2)节能控制单元

        节能控制单元是专门设计用来控制独立使用单元内可以控制节约的所有耗能设备的专用设备。在本项目中，通过节能控制单元控制大开间内的照明与空调风机盘管的二次回路(继电器盒)。

        (3)单元节能确认插卡器

        单元节能确认插卡器是专门设计安装在独立使用的OFFICE单元里用来的确认该单元有无员工存在的设备。能实时地把该单元是否已经插入节能卡的信息反馈给节能管理系统(从而判断该单元是否有人员工作)，同时能准确地区分出插入的是否是该单元对应的节能卡。

        3 系统功能

        每个大开间办公室(部门)都给一张智能IC卡，此大开间办公室人员进入房间上班，将部门IC卡插入单元节能读卡器，节能读卡器给节能控制单元一个触发信号，节能控制单元收到触发信号，同时接通继电器盒(二次回路)，使该大开间的照明回路与空调风机盘管供电回路接通，办公室内的照明与空调可以通过普通的手动开关即可开启(如图2所示)。办公室最后一个离开人员只需直接将部门IC卡拔出，照明回路与空调风机盘管供电回路断开，以此达到节能目的。

 

        注：1节能卡插卡预埋于86型盒．嵌墙安装在室内．插卡器底边高装饰地面标高13m．2 继电器盒装在节能单元控制器旁边，继电器盒只控制本房间的照明回路与空调回路。

        有人会问有了这张部门IC卡如何进行管理? 我们的做法是在这栋大楼的一层大厅专门设置了大堂存卡确认箱， 在大堂存卡确认箱中我们设计了一卡通常规应用中使用的读卡器(启开锁作用)，并为每个独立使用的单元设计了专门的存放节能卡的小箱子，当内部员工来到大堂并且在确认箱刷卡时，他们所使用大开问单元对应的小箱子就会自动开启， 当该大开间员工取走对应该单元的节能卡后，该小箱子就会通过LED显示条屏显示卡已被取走的信息。该大开间单元的其他员工来到时就能知道他们的节能卡已经被同事取走了。通过这种方式能够保证每个大开问办公单元节能卡的方便管理，提醒了员工临走时要拔卡和存卡。

        3．1 节能管理软件ETS—ESS

        节能管理软件是运行在微软视窗环境下一套管理软件， 在人机交互界面ETS—ESS系统进行了精心的设计，将传统繁复的控制程序及操作步骤简化为一系列的自控按钮，操作员只需利用滑鼠点取相应按钮，管理软件便会根据预先编制的程序执行一连串的自控动作， 即使一个对电脑应用完全陌生的人，也能轻松掌握。此外，管理软件在图控功能上给予了更大的弹性， 用户能根据各个用户不同的要求自由编制不同类型的动态图，如：楼层平面、IC卡确认设备显示、设备故障显示以及网络架构图等， 而管理软件亦能兼容大部分其他的绘图工具(见图3)

 

        该节能系统是通过控制人为的能源浪费来达到节能目的的。别人会认为， 如果最后一个离开的员工忘了拔卡，不是达不到节能的目的， 其实不用担心， 在这里通过该软件能够进行实施监控，对每个单元的控制器的设备状态都有显示，具体如下：

        3．2 实时监控

        单击“实时监控” 进入以下界面：实时监控的作用是创建或载入电子地图，并实时监控电子地图中的控制器设备状态(见图4)。

 

        这里说明下，只有系统管理员，即“admin”才有此界面的权限。通过这种方式，楼内物业管理人员很容易能够掌握到各单元的控制器情况，在下班后对那些很久都处于通电状态的单元办公室可以直接去查看情况，进行管理操作。

        该节能系统的主要目的是为了能够提高人为的节能意识， 所以在该软件中设置有记录检索的功能，这样可以通过节能统计对每个单元办公室的节能状况进行考评， 具体详见以下操作：

        3．3 记录检索

        记录检索的作用是可以查看人员使用设备的状态、时间。单击“ 记录检索” 进入以下界面( 见图5 )：操作员可以根据部门、控制器地理位置信息和时间等条件进行记录查询；并可以把查询到的记录转到EXCEL 档中， 或是打印出来。
 

 

        3．4 节能统计

        节能统计的作用是查看人员使用设备情况以及时间。

        单击“ 记录统计” 进入以下界面( 见图6 )：

 

        操作员可以根据部门、控制器地理位置信息和时间等条件进行记录查询； 并可以把查询到的记录转到EXCEL 档中， 或是打印出来。通过以上功能， 可以根据部门、时间、节能单元位置查询相应的历史记录， 通过这个记录可以对大楼内各个单元办公室进行考评， 对那些经常忘拔节能卡的单元办公室可以进行适当的经济惩罚，以此逐步提搞每个员工的节能意识， 减少人为的能源浪费现象。

        4 结束语

        本文根据工程实例， 完整的介绍了lC 卡智能建筑节能管理系统在现代化智能建筑的节能应用。由此可以看出在现代化大楼中使用lC卡智能建筑节能管理系统可以达到节省建筑营运费用、提高管理效率、促进安全保卫、消除消防隐患等一系列作用， 但是最重要的作用是提高了使用者的节能意识，从根本上实现了节能目的。

        (文/江苏省南京东大金智建筑智能化系统工程有限公司 陆锡权)