淺談物聯(lián)網(wǎng)技術在公共建筑的能耗檢測系統(tǒng)中的設計與應用

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

      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。

1.物聯(lián)網(wǎng)的內涵

      所謂的物聯(lián)網(wǎng)就是通過信息傳感設備（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?；ヂ?lián)網(wǎng)仍然是物聯(lián)網(wǎng)的基礎和核心，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)的結構

      通常情況下，物聯(lián)網(wǎng)可以分為三大塊,一是應用層，也就是在對客戶需求充分了解的基礎上，借助感知狀態(tài)和數(shù)據(jù)將特定有效的服務應用層為用戶提供，二是網(wǎng)絡層，也就是將數(shù)據(jù)從底層傳感器向互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡層傳輸，網(wǎng)絡層通過衛(wèi)星通信WIFI ,4G和以太網(wǎng)等接入技術接入互聯(lián)網(wǎng),云技術強大的計算能力査詢能力和存儲能力均屬于該層的設計。三是感知層,涉及的主要為數(shù)據(jù)采集控制設備，具體包括傳感器與設備互聯(lián)底層傳感網(wǎng)絡構成的設備感知層，物聯(lián)網(wǎng)的底層基礎主要由感知層的傳感網(wǎng)絡射頻識別智能傳感器智能終端組成。

 

      結合公共建筑的特征，對建筑能耗系統(tǒng)進行設計,使其滿足以下需求:一是能夠對公共建筑耗能進行分區(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)設計的時候，對后續(xù)的節(jié)能改造技術充分的考慮，確保后期的控制和檢測設備的接入空間充足,同時將充足的軟件接口和硬件接口為后期的節(jié)能控制設計預留，涉及的主要包括電熱水器控制、采暖控制、照明控制和空調系統(tǒng)控制等。三是能夠將建設中的通訊設備充分的利用，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，其工作任務是將一般數(shù)據(jù)功能轉化采集能耗數(shù)據(jù)功能，在網(wǎng)絡連接模塊的作用下，樓層的數(shù)據(jù)中轉器傳輸數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)中轉器實現(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應用為基礎;二是持久性存儲耗能數(shù)據(jù),在二次開發(fā)的應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。

 

      借助物聯(lián)網(wǎng)技術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，能夠將技術支撐有效的提供。

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?；谛菝郀顟B(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，將特定的設備選用，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)向監(jiān)控設備的轉發(fā)。該轉發(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)，故而也可以將其當做路由節(jié)點,將數(shù)據(jù)采集布設于監(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)也能夠將監(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、空調強控器屬于空調監(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，同時向空調強控器發(fā)送信息，再借助空調強控器比較預設值和實際的溫度與濕度，進而對空調的運行予以控制，該區(qū)域的人員信息通過人員采集器向空調強控器提供,并且以適當?shù)目刂颇Ｊ絽f(xié)助空調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對電梯照明及空調進行控制，使建筑的運行成本及耗能大大降低。

 

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慣，有效節(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關規(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)，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當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，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、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、支路等結構按日、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)導出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖。

4.復費率統(tǒng)計

      復費率報表按日、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規(guī)定時段內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規(guī)定時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導出報表。

8.設備管理

      設備管理包括，設備類型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。

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果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

 

 

 

 

      在公共建筑節(jié)能減排工作中引進物聯(lián)網(wǎng)技術,將物聯(lián)網(wǎng)的分層技術充分應用于能耗的檢測和感知，可保證基礎性數(shù)據(jù)獲得的準確性和科學性。同時采用WIFI ,4G和以太網(wǎng)等網(wǎng)絡傳輸方式將數(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。

 

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[6]于秋紅.基于物聯(lián)網(wǎng)技術公共建筑的能耗檢測系統(tǒng).

[7]安科瑞 企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊. 2022.05版.