基于数据驱动的高铁车站智能能源管理体系研究

一、引言

1.1 研究背景

近年来，我国高铁建设迅猛发展，车站数量不断增加，规模不断扩大。然而，随着投入使用时间的延长，高铁车站在能耗管理和设备管理方面面临着诸多挑战。一方面，客运设备设施种类繁多、系统复杂、分布广且价值高，缺乏统一的检测、报警及联动机制，日常运维依靠人工定时巡检，人力成本高、劳动强度大，难以及时发现并排除故障。另一方面，由于缺乏有效的用能分析手段，车站用能管理不精细，能耗浪费现象较为严重。

1.2 研究目的

构建高效智能能源管理体系，实现高铁车站节能增效与设备优化管理。以淮安东站为例，通过设备状态监测，及时了解设备的运行状况和故障信息，结合设备档案管理，对资产有全面认识，为未来的维修管理、更新改造等提供技术支撑；通过能耗分析管理，及时发现设备能耗的“跑冒滴漏”和用能不合理之处，为节能改造、节支降耗提供支持，对用能不合理的情况进行严格管理。

二、高铁车站状态监测方案

2.1 系统功能

2.1.1 实时监测与复示

车站状态监测系统能够实现站场状态的实时显示，可以直观地了解车站各个区域的运行情况。通过高清显示屏，车站的设备布局、运行状态等信息一目了然。例如，在淮安东站的控制中心，大屏幕上实时展示着各个设备的运行参数，如电力设备的电压、电流，暖通设备的温度、湿度等。同时，系统还能实现站场状态在12 小时以内的复示。

2.1.2 数据处理与报警

系统能够定时或实时测试记录各种信息，并进行文件存储。这些信息包括设备的运行参数、故障告警信息等。例如，每小时系统会自动记录一次设备的能耗数据，包括用电量、用水量等，并将这些数据存储在数据库中，以便后续进行分析处理。同时，当设备运行参数超出正常范围时，系统会自动触发超限报警功能，及时通知工作人员进行处理。

2.1.3 图像监视与传输

车站状态监测系统可以对现场传来的图像进行实时监视。例如，在候车大厅、站台、设备机房等区域，摄像头可以清晰地拍摄到人员流动、设备运行等情况。通过网络，这些图像信息可以传送给管理系统，实现远程监控。管理部门可以随时了解车站的运行状态，及时做出设备调整策略。

2.2 数据管控

2.2.1 数据架构

数据逻辑架构自上而下可分为公司级系统层、边缘网关池层、车站级系统展示/应用系统层、边缘计算层、数据采集层和设备层六层。其中，系统层、边缘网关池层为公司级，系统展示/应用系统层、边缘计算层、数据采集层、设备层为站级。

2.2.2 全收集数据展示

数据多样性能够全面反映站内设备的运行状态和性能。运行环境相关数据纳入，旅客行为与设备交互数据录入，高铁车站设备是为旅客服务的，因此旅客行为和设备交互的数据也是重要组成部分。有助于了解设备的使用情况，进而优化设备配置和服务流程。设备运行联锁关系等信息，出现异常能够立即做出反应。动态调整设备运行状态，实时数据收集能够使设备根据实际情况动态调整运行状态。

三、高铁车站能源管理方案

3.1 能源监测系统建设

选用高精度设备，确保数据准确及稳定传输。在能源监测系统建设中，数据采集的精准性至关重要。应优先选用精度高、可靠性强的智能电表、水表等设备。例如，可选择精度达到 ±0.5% 的智能电表，能够准确计量车站各个区域的用电量变化。对于水表，应具备高精度的流量测量功能，误差控制在±1%以内，确保对车站用水情况的精准掌握。燃气表要能够稳定、准确地测量燃气消耗，精度可达到 ±1.5% ，提高数据的实时性和准确性。

3.2 能源数据分析与管控

3.2.1 深度数据分析

能源监测平台具备强大的数据分析功能。通过趋势分析，挖掘其中的规律及影响因素，识别出能源消耗的典型模式。通过分析不同时间段、不同季节、不同客流量下的能源消耗数据，建立起客流量与能源消耗之间的数学模型。优化空调和采暖系统的运行参数，降低能耗。对于典型模式，可以总结出其特点和规律，为节能措施的制定提供参考。

3.2.2 针对性节能措施

优化照明系统的控制策略，根据自然光照强度和客流量自动调节照明亮度和开启时间；在夜间客流量较小的时段，可以减少照明设备的开启数量。根据实时列车到发信息，自动控制照明设备的开关，做到车/人来灯亮，车/人走灯灭。合理利用照明设备。据相关数据显示，采用这些照明节能措施后，高铁站的照明能耗可降低 15% 至 25%。

对于电梯系统，采用智能控制技术，根据客流量自动调整电梯的运行速度。通过客运服务信息系统与电梯系统的信息集成，在车站非营业时间内，通过集成系统自动控制电梯运行状态，即非营业时间自动关闭电梯。反之，通过采用轿厢无人自动关灯技术、驱动器休眠技术等，达到良好的节能效果。在非高峰时段，当电梯长时间无人使用时，自动进入休眠状态，降低能耗。据统计，采用这些电梯节能策略后，高铁站的电梯能耗可降低 10%至 15% 。

高铁站空调能耗通常占总能耗的较大比重，一般在 60% -80%左右。通过客运服务信息系统与空调系统的信息集成，实现办公区域空调的开关及温度的自动控制。在营业时间空调开启，非营业时间空调关闭，减少运行时间，提高运行效率。当车站内人员密度较低时，自动降低空调功率，减少能耗；当室外温度适宜时，充分利用自然通风，降低空调使用频率。据统计，采用这种智能控制方式后，高铁站的空调能耗可降低 20% 至 30% 。

3.2.3 管控策略制定

建立能源消耗预警机制，制定消耗限额进行有效管控。通过对能源监测数据的实时分析，建立能源消耗预警机制。当能源消耗接近或超过设定的预警值时，系统自动发出警报，提醒管理人员及时采取措施进行处理。例如，可以设置用电量预警值为上月用电量的 110% ，当本月用电量达到预警值时，系统自动发出警报，管理人员可以及时排查原因，采取相应的节能措施。

四、结论与展望

本研究围绕高速铁路运营能耗智能管理技术展开，以淮安东站为试点，构建了智能能源管理体系。通过一系列技术方案和功能实现，取得了显著的应用成效。状态监测系统实现了站场状态的实时监测与复示、数据处理与报警、图像监视与传输，关键技术的应用提高了系统的运行效率和响应速度。展示了状态监测系统在提高故障处理效率、节能降耗和安全管理方面的显著成效。

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