淺談基於無線物聯網的建築能耗監測係統探討

hth下载地址 陳聰

摘要:文章分析了智能建築的能耗監測係統建設和應用現狀，並對存在的問題和原因進行簡要分析，在此基礎上探討一種基於(yu) 物聯網的智能建築能耗監測係統架構參考模型，以期實現樓字中電力能源需求側(ce) 和供求側(ce) 的智能聯動運行。

關(guan) 鍵詞:智能建築；能耗監測；物聯網

0引言

智能建築，主要指以建築物為(wei) 平台，基於(yu) 對各類智能化信息的綜合應用，集架構、係統、應用、管理及優(you) 化組合為(wei) 一體(ti) ，具有感知、傳(chuan) 輸、記憶、推理、判斷和決(jue) 策的綜合智慧能力，形成以人、建築、環境互為(wei) 協調的整合體(ti) 為(wei) 人們(men) 提供安全、高效、便利及可持續發展功能環境的建築,智能建築從(cong) 具體(ti) 建設實施方麵，主要分為(wei) 建築安全與(yu) 安防綠色和節能、高效和便捷三大類應用。

本文主要從(cong) 綠色和節能角度出發，分析智能建築能耗監測係統的應用現狀及存在的不足，並給出一種基於(yu) 物聯網技術建設建築能耗監測管理係統建設思路，以期探討實現樓宇中電力能源需求側(ce) 和供求側(ce) 的智能聯動運行，推動智能電網廣泛應用發展。

1智能建築能耗監測現狀及問題分析

1.1智能建築能耗監測現狀分析

在人類生產(chan) 活動中，各種資源的消耗，如水、電、煤石油、天然氣等，其中一個(ge) 重要場所就是樓宇建築內(nei) ，包括居民小區、寫(xie) 字樓、超市、旅館、餐廳食堂、醫院等，其能源消耗在整個(ge) 社會(hui) 能耗占有很大的比例，並且隨著城鎮化高速發展，比例逐年上升。

在我國，現階段樓宇建築能耗管理係統通常由BAS(建築自動化係統)係統來實現的。BAS係統可以根據設置好的程序對電力、照明、空調等動力設備進行智能化的運行調節從(cong) 而達到高效節能的目的。目前國內(nei) 大中型公共及商業(ye) 建築基本配置了BAS係統，然而實際應用中大部分建築BAS係統僅(jin) 僅(jin) 作為(wei) 設備狀態監視和自動控製使用，較少真正能夠達到節能目標的係統，樓宇能效智能化監測管理不足。

1.2所存在的問題及原因分析

目前智能建築的能耗監測及管理，主要存在以下三個(ge) 問題。

1.2.1缺乏建築大規模聯網監測

早在2008年，機關(guan) 和大型公共建築的能耗監測係統作了具體(ti) 規範。目前，全國不少城市也建立了大型公共建築能耗監測平台，對重點建築能耗進行實時監測，並通過能耗統計能源審計、能效公示、用能定額和超定額加價(jia) 等製度，促使辦公建築和大型公共建築提高節能運行管理水平。但目前的建築能耗監測平台所覆蓋的範圍遠遠不夠，尤其一此大型的寫(xie) 字樓、商業(ye) 綜合體(ti) 等商業(ye) 建築，其BAS係統往往服務於(yu) 單個(ge) 大樓和物業(ye) ，由於(yu) 設備接口不統一、缺乏統一數據規範等技術或經濟原因，無法接入統一的建築能耗監測平台。

1.2.2缺乏建築能耗大數據的統計分析

由於(yu) 缺乏建築能耗的大規模聯網監測，無法形成有效的區域建築能耗大數據采集和分析;建築運行係統複雜而龐大，建築能源數據管理混亂(luan) ，不同係統數據之間缺乏有效溝通與(yu) 對比。隻有當數據積累到一定量後，才可以從(cong) 中進行大數據分析，找出海量數據中隱藏的有價(jia) 值信息和運行規律，進而為(wei) 建築設備的節能優(you) 化運行提供模型和數據參考。

1.2.3缺少與(yu) 智能電網輸電、配電側(ce) 的聯動

統一的建築能耗監測係統，由於(yu) 覆蓋範圍大，通常是以一個(ge) 城市為(wei) 主體(ti) ，使得係統的建設成本高，投資大。目前在我國具有一定區域規模的建築能耗監測係統主要由**部門對重要公共建築用能進行監督。建築用電側(ce) 與(yu) 電力供應側(ce) 的發電、配電等環節缺乏有效的數據和係統聯動在目前智能電網及能源互聯網的建設背景下，建築能耗作為(wei) 需求側(ce) 管理的重要一環，需要納入智能電網的係統建設中進行統一規劃和建設。

2基於(yu) 物聯網的智能建築能耗監測係統

隨著物聯網、大數據和雲(yun) 計算等新興(xing) 技術的發展，使得建築能耗的大規模設備聯網運行、海量數據采集、傳(chuan) 輸和分析從(cong) 技術上戀得可能，無論從(cong) 數據的存儲(chu) 設備還是高性能計算服務，使得係統部署的成本越來越低。本文正是探討一種基於(yu) 物聯網的建築能耗監測係統架構模型，以期為(wei) 相關(guan) 研發建設與(yu) 智能電網應用提供助力。

2.1係統參考模型

物聯網是通過多個(ge) 具備感知能力的傳(chuan) 感設備，按約定的協議形成自組織、智能化的傳(chuan) 感器網絡，再通過智能化的計算和互聯技術的支撐，實現信息的匯聚、整合、共享與(yu) 智能處理。鑒於(yu) 目前智能樓宇的感知、傳(chuan) 輸和記憶技術已經相對完善，在物聯網三層模型(感知層、傳(chuan) 輸層、應用層)基礎上，建議引入接入層和平台層概念，形成基於(yu) 物聯網的智能建築能耗監測係統五層模型架構。係統架構初步設想如圖1所示。

2.2係統組成

係統自下而上由設備層、接入層、傳(chuan) 輸層、平台層和應用層五個(ge) 層次組成。其中:

設備層:由水、電、氣等各種智能能量采集設備組成主要完成建築能耗數據的采集和上傳(chuan) 。同時智能設備還可以具備一定的控製功能，可以實現對用能設備運行的控製和調節。設備層設備通常是不同廠家采用不同的協議，主流的協議包括kNX、Modbus、BACnet、PLC、Zigbee等有線及無線協議。

接入層:接入層主要是智能建築物聯網網關(guan) 設備，該設備主要完成底層各種通信協議設備數據的集中接入、協議統一轉換，實現能耗數據的規範化。接入層網關(guan) 作為(wei) 邊緣計算設備，具備一定的數據存儲(chu) 和計算能力。

傳(chuan) 輸層:傳(chuan) 輸層包括有線通信和無線通信。其中有線通信技術包括中長距離的廣域網終(如各種寬帶網終)和短距離的現場總線:無線通信層分為(wei) 長距離的無線網絡(如LORA、NBIOT、3G/4G/5G)、中短距離的無線局城網(WiFi)、超短距離的無線局域網(如Zigbee)。通過有線及無線方式，完成數據到存儲(chu) 中心的傳(chuan) 輸。

平台層:平台層主要提供智能建築能耗數據的統一處理、分析，為(wei) 上層應用程序以及其他業(ye) 務係統提供數據調用訪問的接口。平台除具備設備接入、設備管理、規則引擎權限及安全管理等基礎功能外，還可提供大數據分析、人工智能等服務組件，為(wei) 上層應用提供大數據分析挖掘等高性能海量數據處理服務。

應用層:應用層調用平台層提供的數據、邏輯等元素通過圖像、表格、視頻等方式對建築能耗數據進行可視化管理。通過采集到的樓宇環境溫濕度和水、電、空氣、空調等能耗數據，準確地掌握樓寧能耗的分布情況、具體(ti) 特點及通過能耗數據的分析，及時地掌握能耗浪費、能源流失情況建立大樓能效模型，為(wei) 提高樓宇的節能提供決(jue) 策依據。同時，對樓宇中的高功率電器材如空調、電視、電腦微波爐等進行電量能耗采集，準確實時地了解用戶的能耗數據，發現用戶的用能習(xi) 慣，製定供能方案，調整供能策略減少不必要的能源浪費，實現因地製宜的節能降耗措施。應用層應對上提供開放接口，支持同能源供應企業(ye) 綜合能源服務商側(ce) 的調度係統、能源管理係統開展建築用能評估優(you) 化等服務和係統對接，更大程度發揮數據價(jia) 值，創造經濟效益。

2.3其他建議

國家工業(ye) 互聯網解析節點以便於(yu) 係統及設備間的互聯互通;同時製定扶持獎勵政策鼓勵各商業(ye) 建築樓宇積極接入能耗監測平台，開展建築能耗數據的開放共享，充分挖掘建築能耗數據的經濟價(jia) 值和社會(hui) 效益。

3hth下载地址建築能耗分析係統

3.1概述

Acrel-5000web建築能耗分析係統是用戶端能源管理分析係統，在電能管理係統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與(yu) 分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決(jue) 策層展示各類能源的使用消耗情況，便於(yu) 找出高耗能點或不合理的耗能習(xi) 慣，有效節約能源，為(wei) 用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關(guan) 規定實施能源計算，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，並向縣級以上管理節能工作的部門報送能源計算報告。

3.2應用場所

適用於(yu) 公共建築、集團公司、工業(ye) 園區、大型物業(ye) 、學校、醫院、企業(ye) 等不同行業(ye) 的能耗監測與(yu) 管理的係統設計、施工和運行維護。

3.3係統功能

3.3.1係統概況

平台運行狀態，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。

3.3.2用能概況

對建築、部門、區域、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、分時段能耗統計對比、總能耗同環比對比。

3.3.3用能統計

對建築、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建築數據進行生成柱狀圖。

3.3.4複費率統計

複費率報表按日、月、年統計對單棟建築下不同支路的尖、峰、平、穀用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

3.3.5同比分析

對建築、分項、區域、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據同比分析。

3.3.6能源流向圖

能源流向圖展示單棟建築相應時段內(nei) 各類能源從(cong) 源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

3.3.7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相應時段工作時間與(yu) 非工作時間用能統計對比，支持導出報表。

3.3.8設備管理

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

3.3.9用戶報告

用戶報告針對選定的建築自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，並提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的複費率用能分析，報告可編輯。

4.係統硬件配置

5結語

樓宇建築作為(wei) 智能電網與(yu) 能源需求側(ce) ，樓宇建築用能占據整個(ge) 能源消耗很大部分。在物聯網技術迅猛發展的今天，利用物聯網技術改造傳(chuan) 統樓宇能效管理，建立基於(yu) 物聯網的樓宇能耗監測係統，分析樓宇能量消耗的客觀規律以及可能影響因素，實現能耗降低、節約成本，實現對生態環境的保護和提高生活舒適度;同時加強對建築能效的統一監測管理，對減少需求側(ce) 電力能源浪費、實現電力供需平衡充分挖掘建築能耗數據的經濟價(jia) 值和社會(hui) 效益，有著非常重要的作用和意義(yi) 。

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