摘  要：本文介紹智能一卡通系統(tǒng)在現(xiàn)代化大樓中的節(jié)能應用，并通過工程實例詳細介紹了IC卡智能建筑節(jié)能系統(tǒng)的組成，系統(tǒng)架構(gòu)及管理軟件，以及實現(xiàn)的節(jié)能效果及目標。 
        據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，寫字樓和酒店等建筑中空調(diào)、照明、電梯等主要耗能系統(tǒng)情況大致如下：

        (1)空調(diào)：寫字樓空調(diào)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(diào)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(shù)據(jù)， 可知照明與空調(diào)這兩方面耗能占寫字樓與酒店內(nèi)總耗能比例分別達到86％ 和73％ ，因此如何通過有效方式來節(jié)省這兩方面能源對實現(xiàn)大樓建筑節(jié)能相當重要，在建筑智能化系統(tǒng)中實現(xiàn)運行節(jié)能方式很多，下面介紹智能一卡通系統(tǒng)在智能建筑中節(jié)能應用的工程實例。

        1 智能一卡通系統(tǒng)介紹

        “智能一卡通” 是以IC卡技術(shù)為核心，以計算機和通信技術(shù)為手段，將智能建筑內(nèi)部的各項設(shè)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(jié)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(wù)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(tǒng)可根據(jù)需要對各部門進行監(jiān)控管理和決策， 各局部系統(tǒng)和終端可自動將收集到的信息整理歸納，供系統(tǒng)查詢、匯總、統(tǒng)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(jié)能系統(tǒng)是智能一卡通系統(tǒng)新型開發(fā)的一個子系統(tǒng)，IC卡智能建筑節(jié)能管理和通常的BA 系統(tǒng)控制空調(diào)所達到的節(jié)能手段不同在于IC卡智能建筑節(jié)能管理系統(tǒng)是通過控制人為的能源浪費來達到節(jié)能的目的。由于現(xiàn)代寫字樓的人員流動性較大，據(jù)統(tǒng)計，通常的寫字樓中，工作人員不在辦公室的比例約為40％ ，經(jīng)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(diào)與照明通常都會不關(guān)，導致能源大量的浪費，而IC卡智能建筑節(jié)能系統(tǒng)就可以很好的避免這種情況的出現(xiàn)，達到節(jié)能的目的。

        2 工程實例

        此工程是一座新建現(xiàn)代化建筑，為保障樓內(nèi)安全、提高物業(yè)及服務(wù)管理效率， 在此大樓內(nèi)建設(shè)了智能一卡通系統(tǒng)，對大樓內(nèi)的人員／車輛出入、保安人員巡邏、內(nèi)部消費、消防門開關(guān)狀態(tài)進行統(tǒng)一監(jiān)控管理，實現(xiàn)大開問辦公室的空調(diào)／照明開關(guān)控制以達到節(jié)能的目標。

        樓內(nèi)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(nèi)設(shè)置節(jié)能插卡單元，只有插入指定的節(jié)能卡才能開啟室內(nèi)照明和空調(diào)。本工程中全樓共計48個節(jié)能插卡單元。

        2．1 系統(tǒng)架構(gòu)

        智能一卡通系統(tǒng)中， 系統(tǒng)整體構(gòu)架為二級結(jié)構(gòu)，一級結(jié)構(gòu)為TCP／IP網(wǎng)絡(luò)總線，二級結(jié)構(gòu)為RS一485現(xiàn)場總線。

        所有的一卡通服務(wù)器和管理工作站均通過大樓內(nèi)的智能化專網(wǎng)采用TCP／IP協(xié)議聯(lián)接。IC卡智能建筑節(jié)能系統(tǒng)采用二層構(gòu)架，一層為TCP／IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 即系統(tǒng)中的節(jié)能通訊控制器、管理工作站均直接掛接在以太網(wǎng)上，節(jié)能控制單元采用工業(yè)現(xiàn)場總線方式接入節(jié)能通訊控制器進行通訊(如圖1所示)，同時節(jié)能通訊控制器本身具一定智能特性，能夠完成一定量數(shù)據(jù)的操作與存儲。

 

        2．2 系統(tǒng)設(shè)備介紹

        下面針對以上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖， 對各個系統(tǒng)設(shè)備做個簡單介紹：

        (1)節(jié)能通訊管理器

        節(jié)能通訊管理器主要用作節(jié)能管理工作站(電腦)和RS一485網(wǎng)絡(luò)干線上的節(jié)能控制單元之間通訊媒介。透過節(jié)能通訊管理器，節(jié)能管理工作站能以實時模式了解在網(wǎng)絡(luò)上每個控制器的運行狀態(tài)，而當工作站發(fā)生故障期間，網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生的所有事項(包括節(jié)能控制單元上發(fā)生的)皆會記錄在節(jié)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(wǎng)絡(luò)上下掛的節(jié)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(jié)能通訊管理器而得到實現(xiàn)。

        (2)節(jié)能控制單元

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

        (3)單元節(jié)能確認插卡器

        單元節(jié)能確認插卡器是專門設(shè)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(shè)備。能實時地把該單元是否已經(jīng)插入節(jié)能卡的信息反饋給節(jié)能管理系統(tǒng)(從而判斷該單元是否有人員工作)，同時能準確地區(qū)分出插入的是否是該單元對應的節(jié)能卡。

        3 系統(tǒng)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(jié)能讀卡器，節(jié)能讀卡器給節(jié)能控制單元一個觸發(fā)信號，節(jié)能控制單元收到觸發(fā)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(diào)風機盤管供電回路接通，辦公室內(nèi)的照明與空調(diào)可以通過普通的手動開關(guān)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(diào)風機盤管供電回路斷開，以此達到節(jié)能目的。

 

        注：1節(jié)能卡插卡預埋于86型盒．嵌墻安裝在室內(nèi)．插卡器底邊高裝飾地面標高13m．2 繼電器盒裝在節(jié)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(diào)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(shè)置了大堂存卡確認箱， 在大堂存卡確認箱中我們設(shè)計了一卡通常規(guī)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(shè)計了專門的存放節(jié)能卡的小箱子，當內(nèi)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(jié)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(jié)能卡已經(jīng)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(jié)能卡的方便管理，提醒了員工臨走時要拔卡和存卡。

        3．1 節(jié)能管理軟件ETS—ESS

        節(jié)能管理軟件是運行在微軟視窗環(huán)境下一套管理軟件， 在人機交互界面ETS—ESS系統(tǒng)進行了精心的設(shè)計，將傳統(tǒng)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(jù)預先編制的程序執(zhí)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(jù)各個用戶不同的要求自由編制不同類型的動態(tài)圖，如：樓層平面、IC卡確認設(shè)備顯示、設(shè)備故障顯示以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)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(jié)能系統(tǒng)是通過控制人為的能源浪費來達到節(jié)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(jié)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(jiān)控，對每個單元的控制器的設(shè)備狀態(tài)都有顯示，具體如下：

        3．2 實時監(jiān)控

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

 

        這里說明下，只有系統(tǒng)管理員，即“admin”才有此界面的權(quán)限。通過這種方式，樓內(nèi)物業(yè)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(tài)的單元辦公室可以直接去查看情況，進行管理操作。

        該節(jié)能系統(tǒng)的主要目的是為了能夠提高人為的節(jié)能意識， 所以在該軟件中設(shè)置有記錄檢索的功能，這樣可以通過節(jié)能統(tǒng)計對每個單元辦公室的節(jié)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(shè)備的狀態(tài)、時間。單擊“ 記錄檢索” 進入以下界面( 見圖5 )：操作員可以根據(jù)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(zhuǎn)到EXCEL 檔中， 或是打印出來。
 

 

        3．4 節(jié)能統(tǒng)計

        節(jié)能統(tǒng)計的作用是查看人員使用設(shè)備情況以及時間。

        單擊“ 記錄統(tǒng)計” 進入以下界面( 見圖6 )：

 

        操作員可以根據(jù)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(zhuǎn)到EXCEL 檔中， 或是打印出來。通過以上功能， 可以根據(jù)部門、時間、節(jié)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(nèi)各個單元辦公室進行考評， 對那些經(jīng)常忘拔節(jié)能卡的單元辦公室可以進行適當?shù)慕?jīng)濟懲罰，以此逐步提搞每個員工的節(jié)能意識， 減少人為的能源浪費現(xiàn)象。

        4 結(jié)束語

        本文根據(jù)工程實例， 完整的介紹了lC 卡智能建筑節(jié)能管理系統(tǒng)在現(xiàn)代化智能建筑的節(jié)能應用。由此可以看出在現(xiàn)代化大樓中使用lC卡智能建筑節(jié)能管理系統(tǒng)可以達到節(jié)省建筑營運費用、提高管理效率、促進安全保衛(wèi)、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(jié)能意識，從根本上實現(xiàn)了節(jié)能目的。

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