劉細鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
引言
雖然我國建筑業(yè)取得了突破性進展，但建筑耗能卻日益增加，并且已經(jīng)發(fā)展成為社會熱點問題。同時隨著數(shù)字化技術(shù)的進步，使得建筑行業(yè)逐漸沿著智能建筑群的方向發(fā)展，其主要作用是實現(xiàn)對建筑能耗的微觀和宏觀管理，保證建筑的節(jié)能。
一、物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵與結(jié)構(gòu)
1.物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵
所謂的物聯(lián)網(wǎng)就是通過信息傳感設(shè)備（如激光掃描器全球定系傳感器射頻識別）等將互聯(lián)網(wǎng)連接任一物品，并且在遵循相關(guān)協(xié)議的情況下進行信息通信和交換，進而將智能化識別管理監(jiān)控和定位實現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)仍然是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心，可以說物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的擴展和延伸。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)主要從以下幾個方面體現(xiàn):一是智能化特征,也就是網(wǎng)絡(luò)的智能控制自我反饋與自動化處理的特點體現(xiàn)；二是具備互聯(lián)網(wǎng)的特征，也就是物與物之間能夠通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互通互聯(lián);三是具有通信和識別的特征，也就是納入物聯(lián)網(wǎng)的“物"能夠具備物物通信的功能和自動識別功能。
2.物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)
通常情況下，物聯(lián)網(wǎng)可以分為三大塊,一是應(yīng)用層，也就是在對客戶需求充分了解的基礎(chǔ)上，借助感知狀態(tài)和數(shù)據(jù)將特定有效的服務(wù)應(yīng)用層為用戶提供，二是網(wǎng)絡(luò)層，也就是將數(shù)據(jù)從底層傳感器向互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)層傳輸，網(wǎng)絡(luò)層通過衛(wèi)星通信WIFI ,4G和以太網(wǎng)等接入技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng),云技術(shù)強大的計算能力査詢能力和存儲能力均屬于該層的設(shè)計。三是感知層,涉及的主要為數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備，具體包括傳感器與設(shè)備互聯(lián)底層傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的設(shè)備感知層，物聯(lián)網(wǎng)的底層基礎(chǔ)主要由感知層的傳感網(wǎng)絡(luò)射頻識別智能傳感器智能終端組成。
二、系統(tǒng)設(shè)計
結(jié)合公共建筑的特征，對建筑能耗系統(tǒng)進行設(shè)計,使其滿足以下需求:一是能夠?qū)步ㄖ哪苓M行分區(qū)域和分建筑的檢測，促進耗能考核的便捷同時為建筑節(jié)能的改進提供數(shù)據(jù)支撐。二是在進行節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計的時候，對后續(xù)的節(jié)能改造技術(shù)充分的考慮，確保后期的控制和檢測設(shè)備的接入空間充足,同時將充足的軟件接口和硬件接口為后期的節(jié)能控制設(shè)計預(yù)留，涉及的主要包括電熱水器控制、采暖控制、照明控制和空調(diào)系統(tǒng)控制等。三是能夠?qū)⒔ㄔO(shè)中的通訊設(shè)備充分的利用，實現(xiàn)有線和無線的兼容。四是將計算功能實時進行，進而更好地統(tǒng)計耗能數(shù)據(jù)。五是長期存儲大量能耗數(shù)據(jù)。
在以上要求的基礎(chǔ)上，可以將整個系統(tǒng)分為能耗管理分析平臺、樓層數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)和模塊化智能耗能終端。其中智能耗能終端位于下端,并在能耗計量點安裝，其工作任務(wù)是將一般數(shù)據(jù)功能轉(zhuǎn)化采集能耗數(shù)據(jù)功能，在網(wǎng)絡(luò)連接模塊的作用下，樓層的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器傳輸數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器實現(xiàn)。通常情況下與各能耗采集終端較近的是數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器，與數(shù)據(jù)存儲的距離較遠，可采取有線或者是無線連接的方式。
數(shù)據(jù)緩存是一般配有的，能夠保障大型耗能數(shù)據(jù)。傳輸過程中具有可靠性。能耗管理分析平臺位于上層，在功能上主要表現(xiàn)為以下兩個方面:一是能耗數(shù)據(jù)展示和加工以Web應(yīng)用為基礎(chǔ);二是持久性存儲耗能數(shù)據(jù),在二次開發(fā)的應(yīng)用連接各個終端用戶,在將耗能展示和分析功能完成的.同時，為節(jié)能措施的制定提供支撐和參照。
三、物聯(lián)網(wǎng)在公共建筑能耗檢測系統(tǒng)中的具體應(yīng)用方法
借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行公共建筑的檢測,除了將建筑能耗的細粒度尺度進行掌握之外，還可以監(jiān)測各種運行參數(shù)，進而對數(shù)據(jù)進行分析和統(tǒng)計處理，實現(xiàn)建筑能耗的逐漸改善。對于公共建筑來說，綜合分析電力抄表子系統(tǒng)電梯控制子系統(tǒng)照明控制子系統(tǒng)及其空調(diào)控制子系統(tǒng)是主要的能耗監(jiān)測系統(tǒng),基于物聯(lián)網(wǎng)具有支持大規(guī)模網(wǎng)和全Mesh路由功能，因此在公共建筑能耗監(jiān)測和控制過程中，能夠?qū)⒓夹g(shù)支撐有效的提供。
1.物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)在建筑能耗監(jiān)測中的應(yīng)用
在對大型公共建筑進行能耗監(jiān)測和控制的時候,節(jié)點多為數(shù)據(jù)采集點，他的作用優(yōu)勢是將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行周期性采集，具體包括電能表電量及其環(huán)境溫度等。再就是將數(shù)據(jù)以中斷的方式進行采集,例如將電梯的動作啟停。基于休眠狀態(tài)是節(jié)點的主要狀態(tài)，在將電池供電選用數(shù)據(jù)通過終端節(jié)點采集的情況下，將特定的設(shè)備選用，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)向監(jiān)控設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)。該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點是路由節(jié)點的范疇，通常情況下終端節(jié)點選用的是主供電方式，在此過程中，無需考慮節(jié)點的休眠狀態(tài)，故而也可以將其當(dāng)做路由節(jié)點,將數(shù)據(jù)采集布設(shè)于監(jiān)控，這樣數(shù)據(jù)在通就系統(tǒng)采集之后,就能夠在數(shù)據(jù)采集的作用下進行，同時再由綜合分析子系統(tǒng)軟件進行監(jiān)控，與此同時，數(shù)據(jù)采集網(wǎng)也能夠?qū)⒈O(jiān)控的控制命令向各個監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)送。
2.建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)功能劃分
人員位置采集器、溫濕度采集器、空調(diào)強控器屬于空調(diào)監(jiān)控子系統(tǒng)的重要組成部分，其中該區(qū)域的濕度和溫度主要通過溫濕度采集器進行采集，同時向空調(diào)強控器發(fā)送信息，再借助空調(diào)強控器比較預(yù)設(shè)值和實際的溫度與濕度，進而對空調(diào)的運行予以控制，該區(qū)域的人員信息通過人員采集器向空調(diào)強控器提供,并且以適當(dāng)?shù)目刂颇Ｊ絽f(xié)助空調(diào)通過照明控制子系統(tǒng)，將人員信息和光照度信息向照明強控器傳遞，以此來實現(xiàn)照明燈具開關(guān)的控制。而電梯監(jiān)控子系統(tǒng)在實時感知運行狀態(tài)的情況下將數(shù)據(jù)進行采集，對電梯的運行實時控制和監(jiān)測，進而不斷的優(yōu)化建筑的能耗。在將無線通訊模塊增加到電能表的情況下，就能實現(xiàn)電子抄表子系統(tǒng)對電能表數(shù)據(jù)的遠程采集。電力抄表子系統(tǒng)對電能表數(shù)據(jù)的遠程運輸和自動采集，對建筑耗能進行實時監(jiān)控，除可將控制策略不斷優(yōu)化之外，還可以通過遠程技術(shù)對電梯照明及空調(diào)進行控制，使建筑的運行成本及耗能大大降低。
四、建筑能耗分析系統(tǒng)
1.概述
Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實施能源計算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實可行的節(jié)能措施，并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報送能源計算報告。
2.應(yīng)用場所
適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行維護。
3.系統(tǒng)組網(wǎng)圖
五、系統(tǒng)功能
1.系統(tǒng)概況
平臺運行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動顯示。
2.用能概況
對建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當(dāng)日逐時趨勢、當(dāng)月逐日趨勢曲線、分時段能耗統(tǒng)計對比、總能耗同環(huán)比對比。
3.用能統(tǒng)計
對建筑、區(qū)域、分項、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報表的形式統(tǒng)計對分類能源用能進行統(tǒng)計，支持報表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖。
4.復(fù)費率統(tǒng)計
復(fù)費率報表按日、月、年統(tǒng)計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統(tǒng)計分析。支持數(shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。
5.同比分析
對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結(jié)合的方式進行用能數(shù)據(jù)同比分析。
6.能源流向圖
能源流向圖展示單棟建筑時段內(nèi)各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。
7.夜間能耗分析
夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導(dǎo)出報表。
8.設(shè)備管理
設(shè)備管理包括，設(shè)備類型、設(shè)備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運行。
9.用戶報告
用戶報告針對選定的建筑自動統(tǒng)計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡單的能耗分析結(jié)果，針對用電提供單獨的復(fù)費率用能分析，報告可編輯。
六、系統(tǒng)硬件配置
七、結(jié)語
在公共建筑節(jié)能減排工作中引進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將物聯(lián)網(wǎng)的分層技術(shù)充分應(yīng)用于能耗的檢測和感知，可保證基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)獲得的準確性和科學(xué)性。同時采用WIFI ,4G和以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)傳輸方式將數(shù)據(jù)傳輸,在對公共建筑能耗有效檢測的同時，也可實現(xiàn)全系統(tǒng)的管理。除此之外，還可以進行能耗數(shù)據(jù)的分析、查詢、加工和存儲，使節(jié)能運行水平與能源管理水平大大提升，從而滿足公共建筑的能耗檢測和管理需求,實現(xiàn)建筑行業(yè)的節(jié)能化發(fā)展。
參考文獻
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作者介紹：
劉細鳳，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為建筑能耗系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用
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