浅谈智能监控平台对施工项目临时用电的优化管理

浅谈智能监控平台对施工项目临时用电的优化管理

曾建雄,刘宏,赵天阳,赵少文

（中国建筑一局（集团）有限公司华南区域公司  深圳   518000）

摘 要：随着建筑施工管理智能化、信息化的普及，我们采用智慧管理平台对临时用电进行管理，通过大数据处理，分析临时用电实际情况，发现我们常用的临电设计存在偏离实际的情况，通过对比。

关键词：临时用电 需要系数 智能监控平台

1、引言

随着国民经济快速发展，国家及各行业内对安全越发重视，建筑项目管理对智能化、信息化的要求越来越高，用电安全是项目日常管理的重点，而电气的各类指征信息肉眼无法直接察觉，且快速变化，如何快速获取用电的准确信息，是用电安全管理的重点。

随着建筑项目的个性化差异越趋明显，施工机具不断更新迭代，新施工工艺不断涌现，预制化的兴起，施工现场用电发生了变化，而临时用电设计规范采用的各类参数未能及时修正，我们通过统计发现原有的设计范本与项目实际需要存在一定差距，需要详实的数据来指导临电设计和布置，做最优的技术方案。企业统计的分项工程耗电指标，普遍存在数据不全面，或者多年未更新的情况，统计一版最新的用电指标，对于公司的项目管理意义巨大。

2、智能监控平台对项目临时用电的优化管理应用

2.1 项目概况

本次选取了不同施工阶段的项目，采集典型功能区块的信息，进行分析对比，主要选取的项目如下：

本深湾汇云中心项目位于深圳市南山区白石三道与深湾二路的交汇处，毗邻2号线、9号线和11号线，占地面积5.4万㎡，建筑面积60.75万㎡，合同额50亿，是包含住宅、办公、商业的综合体项目，现在处于装饰装修施工阶段。

微众银行大厦项目位于桂湾二路与十一号路交汇处西南角，占地面积10221.36m2，建筑面积152555.50m2，是业主自用的办公楼，现在处于装饰装修施工阶段。

2.2 主要研究内容及方法

智慧监控平台是采用智能装置，采集设备电气信息，传输至后台进行分析处理，供管理者查阅，并对异常的数据向管理人员提示报警的管理系统，系统对存储的信息进行分析，按照日、月、年为单位统计生成报表供用户查阅。

现场布置智能监控模块，采集设备及回路的电压、电流、温度、漏电流、频率等信息，数据传输至服务器进行存储和处理，通过计算功率、功率因素、电压降、三相不平衡度等信息，对异常的数据进行提示、报警、信息推送，督促人员进行管理，系统有谐波分析、负载率、电费计算等功能。

我们通过统计系统记录的电气信息，可以推算出设备的最大功率、常用功率（正常工艺作业时平均功率）、启动电流、稳定时间、功率因素、暂载率、需要系数等信息，对于设备的配电系统设计提供数据支持，如电缆选型、开关选择、线路设计等。

3、主要研究成果

我们通过核查系统记录的数据发现了一些典型问题，如塔吊的实际功率比铭牌的功率小很多，因为吊装作业过程中，不可能在塔吊吊重最大时，同时进行提升、变幅、回转3个操作，且均按照最大速度进行作业。施工电梯的功率也类似，正常作业时，均不会达到临电线路设计的最大负荷，尤其是涉及到多台设备联合作业，实际的需要系数与规范建议采用的系数差别明显。

对于多组设备联合作业时，配电干线上的系统监控，可清晰知晓一个功能区段正常作业时，用电负荷的状态，各机具实际的需要系数、总配电容量。如我们可以区分桩基工程钢筋加工场的配电容量、主体结构钢筋厂的配电容量、钢结构机房的配电需求、联排宿舍的用电功率，像吊篮、爬架提升作业，需要系数的计算总负荷的方法已经无法适应。

课题组是基于上述情况，将采用统计的方法，分功能区块去采集实际的用电信息，通过分析校核建筑业施工设备机具的用电参数，统计耗电指标，为公司临电布设提供理论研究和数据支持。

分析平台记录设备的用电参数，我们可以发现其存在一些典型的特征，如我们在电梯、锚杆机的电流/功率波形中发现明显的脉冲图，一个脉冲代表着设备的一次启停/作业，通过分析电流峰值、平均值、持续时间，可以推断出设备的最大功率、常用功率、作业时间、技术间歇时间，即设备的作业状态被记录下来，从系统保存的电气数据中挖掘信息判断，可以反推设备的作业状态。

图1 微众银行2#施工电梯波形曲线图

我们通过监控（微众大厦1#）塔吊用电，铭牌标注的功率为96.5kW，最大启动电流173A，除了个别时段功率达到34kW，绝大多数数情况下电功率在20kW以下，塔吊电机持续运转时间不长。

图2  微众银行塔吊用电参数统计表

图3 微众银行塔吊日功率曲线

图4  微众银行塔吊电流/功率峰值曲线（最大功率34.57kW）

监测（深湾汇云中心）电梯发现，单个电梯笼功率一般不超20kW（电机铭牌功率为55kW），因而我们根据需要系数法配置的电缆将会有很大的富余量。同样的方法，系统可以监测设备的启动电流，作为塔吊（约170A）、电梯（约95A）的控制开关选型的参考项。

设备实际工作电缆作为电缆选型的参考项目，而这与简单采用设备铭牌数据的结果相差甚远。

深湾汇云中心施工电梯日功率曲线

图5 深湾汇云中心施工电梯月度参数统计（最大电缆96.2A）

监测（深湾汇云中心）多台电梯组合用电发现，多台电梯笼功率峰值难以叠加在同一时刻，4台电梯的最大功率为131kW（单台电梯电机铭牌功率为111kW），2台电梯最大功率为94kW，因而我们根据需要系数法配置的电缆将会有很大的富余量。用这样的方法，系统可以监测设备的工作电流，作为2台电梯（约150A）、4台（约204A）的电缆选型的参考项。

图6 深湾汇云中心4台施工电梯峰值电流/功率曲线（最大电留204A）

图7 深湾汇云中心2台施工电梯峰值电流/功率曲线（最大电留148A）

锚杆机数据，锚杆机功率78kW，监控3台锚杆机工作时，最大电流为260A，而按照需要系数法计算的电流应该为329A，偏差20%，

指标统计功能：如深湾汇云中心施工2#-1电梯，整个7月度用电3221kWh，6台内筒电梯总用电23200kWh，按照电梯运行时平均功率（约11.3kW）计算，每台电梯平均运行11h，相对于正常电梯排班（6:00~18:30，未计算加班时间）12.5h，相对比较紧凑，观看每天上下班集中时间时段，峰值未持续太长，可见电梯配置合理，而看11月份的数据，可见电梯运行时间才6.1h，即空闲时间较长，这也与现场的情况相符（10月份开始，等业主下发变更图纸，现场作业放缓）。

图8 深湾汇云中心施工电梯月度用电分析

深湾汇云中心6台施工电梯总功率波形曲线（7月份）

指标统计功能：如微众银行钢筋加工场（现阶段处于地上结构施工阶段）数据波形，可以发现钢筋加工场的最大功率34kW（启动功率），日用电量最高为60.24kWh，平均每天电量45kWh，换算成每天工作9h（6:00~10:30，12:30~17:00），加工场的平均功率为5kW（最大功率9.34kW），机具大部分时段处于空载状态，无功功率比较大（功率因素在0.5上下浮动），峰值接近15kVar。

图9 微众银行钢筋加工场日用电量曲线

图10 微众银行东侧钢筋加工场功率曲线（最大功率9.34kW）

生活区单栋宿舍用电量及指标统计，20间宿舍住宿（主要为空调（大1P）、照明）用电峰值曲线如下，峰值为27A，实际结果与需要系数法计算的结果仍有偏差。

    图11 红树湾E栋宿舍峰值电流功率曲线（6月度，最大功率14kW）

生活区总用电量及指标统计，综合的办公、住宿及配套设施用电指标如下：

表1 综合的办公、住宿及配套设施用电指标

通过对于典型设备的研究我们发现，我们仅按照临电规范推荐的方法来设计临电线路将会发生明显偏差，且部分功能区块的还将差别非常大，究其原因是设备并非同时工作，同时工作时，设备并未达到最大功率。

4、综合效益分析

通过临电智慧监控系统的使用，我们采集大量数据后，可对临电布置进行优化，主要分几个方面：

4.1 指导项目部总用电规划，减少基本电费支出

海能达项目部认为现有800kVA箱变无法满足施工需要，计划再一台630kVA箱变，通过查看类似项目用电数据，对比论证后可不安装，减少箱变安装工程费约50万，后期基本电费48万；

根据红树湾四期、五期根据用电统计情况，提前拆除2台箱变，减少基本电费支出约43万；

通过对中国电子项目用电规划分析，发现仅基坑阶段将产生2~3个月短暂的用电高峰，通过提前策划从周边项目借电和补充发电机供电的形式，避免增加箱变1台，减少箱变安装工程费约30万，后期基本电费

15万；

4.2 监控总用电量及用电质量，减少力调电费支出

红树湾项目提前发现箱变故障，电容补偿系统故障2次，通过及时维修更换，避免总的用电功率因数超标，减少力调电费约10万；（若由供电局监控发现异常，需经过2~3个月的长期监测确认，通知用电方整改，期间产生的力调电费预计增加1.5万/月）；微众银行项目提前发现箱变故障，电容补偿系统故障1次，预计较少力调电费约5万；

4.3 通过积累典型区块用电信息，优化临电系统电缆选型

各项目通过数据监测发现原标准电缆选型多存在较大的富余，在新的临电布置中，降低电缆的型号，超总片区4个项目降低临电系统投入约80万元：典型的调整项如下：

塔楼施工多布置高速（111kW）的人货梯，用电功率为20kW，（红树湾）6台电梯主线最大功率为110kW，单台电梯瞬时最大功率为/40kW，电梯总进线可用相线为95mm2电缆，单台电梯进线可用相线为25mm2电缆；

塔吊用电多在其铭牌标称功率的30%以下，根据项目施工情况判断塔吊最大功率，按照塔吊功率的40~70%选用电缆；

工人宿舍多为20间联排宿舍，监测单相电流最大值为36A，电缆相线线径宜为10~16mm2,（原标准多为25mm2电缆）；

工人食堂用电功率最大为32kW、管理人员食堂最功率大为29kW，电缆主线线径应为25mm2，（原标准多为50mm2电缆）；

办公区单栋（24个房间）电流最大值为36A，电缆线径宜为16mm2,（原标准多为35mm2/25mm2电缆）；

4.4 监控大型设备用电，提高设备及人员使用效率

项目可通过用电监控反查大型设备的运作状态，对优化塔吊排班、电梯排班进行调整，安排班组错峰上班，减少电梯集中等待时间，一个中型项目可减少塔吊、司机加班费12人*月，减少司机薪酬10万元以上，合理安排工人错峰上下班，工效提升明显。

5、结语

智能监控平台能迅速收集和处理系统的临电数据，而传统的需要系数法计算现场的施工负荷，与实际负荷存在较大偏差。用智能监控平台统计实际负荷对后续临电布设意义重大，将根据机具作业工艺要求，实际的用电负荷作为临电设计的指引，将有效的提升临电线路的负载率，选择最优的方案。

参考文献

[1] 段玉飞，王伟.基于物联网的输电线路智能监测系统研究与应用[J]. 电力信息与通信技术，2019；

[2] 梁海涛，张智，基于物联网技术的低压安全用电监测系统研究及应用[J].2019；

[3]刘永羽.浅谈智能用电，北京:《中国科技投资》,2014。