物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公共建筑的能耗檢測系統中的設計應用分析

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(jìn)展，但建筑耗能卻日益增加，并且已經(jīng)發(fā)展成為社會(huì )熱點(diǎn)問(wèn)題。同時(shí)隨著(zhù)數字化技術(shù)的進(jìn)步，使得建筑行業(yè)逐漸沿著(zhù)智能建筑群的方向發(fā)展，其主要作用是實(shí)現對建筑能耗的微觀(guān)和宏觀(guān)管理，保證建筑的節能。

一、物聯(lián)網(wǎng)的內涵與結構

1.物聯(lián)網(wǎng)的內涵

所謂的物聯(lián)網(wǎng)就是通過(guò)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(guān)協(xié)議的情況下進(jìn)行信息通信和交換，進(jìn)而將智能化識別管理監控和定位實(shí)現的一種網(wǎng)絡(luò )?；ヂ?lián)網(wǎng)仍然是物聯(lián)網(wǎng)的基礎和核心，可以說(shuō)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(gè)方面體現: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(dòng)化處理的特點(diǎn)體現；二是具備互聯(lián)網(wǎng)的特征，也就是物與物之間能夠通過(guò)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(dòng)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(hù)需求充分了解的基礎上，借助感知狀態(tài)和數據將特定有效的服務(wù)應用層為用戶(hù)提供，二是網(wǎng)絡(luò )層，也就是將數據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(guò)衛星通信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(xún)能力和存儲能力均屬于該層的設計。三是感知層,涉及的主要為數據采集控制設備，具體包括傳感器與設備互聯(lián)底層傳感網(wǎng)絡(luò )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(luò )射頻識別智能傳感器智能終端組成。

二、系統設計

結合公共建筑的特征，對建筑能耗系統進(jìn)行設計,使其滿(mǎn)足以下需求:一是能夠對公共建筑耗能進(jìn)行分區域和分建筑的檢測，促進(jìn)耗能考核的便捷同時(shí)為建筑節能的改進(jìn)提供數據支撐。二是在進(jìn)行節能系統設計的時(shí)候，對后續的節能改造技術(shù)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(shí)將充足的軟件接口和硬件接口為后期的節能控制設計預留，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控制等。三是能夠將建設中的通訊設備充分的利用，實(shí)現有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)的兼容。四是將計算功能實(shí)時(shí)進(jìn)行，進(jìn)而更好地統計耗能數據。五是長(cháng)期存儲大量能耗數據。

在以上要求的基礎上，可以將整個(gè)系統分為能耗管理分析平臺、樓層數據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(diǎn)安裝，其工作任務(wù)是將一般數據功能轉化采集能耗數據功能，在網(wǎng)絡(luò )連接模塊的作用下，樓層的數據中轉器傳輸數據由數據中轉器實(shí)現。通常情況下與各能耗采集終端較近的是數據中轉器，與數據存儲的距離較遠，可采取有線(xiàn)或者是無(wú)線(xiàn)連接的方式。

數據緩存是一般配有的，能夠保障大型耗能數據。傳輸過(guò)程中具有可靠性。能耗管理分析平臺位于上層，在功能上主要表現為以下兩個(gè)方面:一是能耗數據展示和加工以Web應用為基礎;二是持久性存儲耗能數據,在二次開(kāi)發(fā)的應用連接各個(gè)終端用戶(hù),在將耗能展示和分析功能完成的.同時(shí)，為節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中的具體應用方法

借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行公共建筑的檢測,除了將建筑能耗的細粒度尺度進(jìn)行掌握之外，還可以監測各種運行參數，進(jìn)而對數據進(jìn)行分析和統計處理，實(shí)現建筑能耗的逐漸改善。對于公共建筑來(lái)說(shuō)，綜合分析電力抄表子系統電梯控制子系統照明控制子系統及其空調控制子系統是主要的能耗監測系統,基于物聯(lián)網(wǎng)具有支持大規模網(wǎng)和全Mesh路由功能，因此在公共建筑能耗監測和控制過(guò)程中，能夠將技術(shù)支撐有效的提供。

 物聯(lián)網(wǎng)通信系統在建筑能耗監測中的應用

1. 在對大型公共建筑進(jìn)行能耗監測和控制的時(shí)候,節點(diǎn)多為數據采集點(diǎn)，他的作用優(yōu)勢是將監測數據進(jìn)行周期性采集，具體包括電能表電量及其環(huán)境溫度等。再就是將數據以中斷的方式進(jìn)行采集,例如將電梯的動(dòng)作啟停?；谛菝郀顟B(tài)是節點(diǎn)的主要狀態(tài)，在將電池供電選用數據通過(guò)終端節點(diǎn)采集的情況下，將特定的設備選用，進(jìn)而實(shí)現數據向監控設備的轉發(fā)。該轉發(fā)節點(diǎn)是路由節點(diǎn)的范疇，通常情況下終端節點(diǎn)選用的是主供電方式，在此過(guò)程中，無(wú)需考慮節點(diǎn)的休眠狀態(tài)，故而也可以將其當做路由節點(diǎn),將數據采集布設于監控，這樣數據在通就系統采集之后,就能夠在數據采集的作用下進(jìn)行，同時(shí)再由綜合分析子系統軟件進(jìn)行監控，與此同時(shí)，數據采集網(wǎng)也能夠將監控的控制命令向各個(gè)監控子系統發(fā)送。

2. 建筑能耗監控系統功能劃分，人員位置采集器、溫濕度采集器、空調強控器屬于空調監控子系統的重要組成部分，其中該區域的濕度和溫度主要通過(guò)溫濕度采集器進(jìn)行采集，同時(shí)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(shí)際的溫度與濕度，進(jìn)而對空調的運行予以控制，該區域的人員信息通過(guò)人員采集器向空調強控器提供,并且以適當的控制模式協(xié)助空調通過(guò)照明控制子系統，將人員信息和光照度信息向照明強控器傳遞，以此來(lái)實(shí)現照明燈具開(kāi)關(guān)的控制。而電梯監控子系統在實(shí)時(shí)感知運行狀態(tài)的情況下將數據進(jìn)行采集，對電梯的運行實(shí)時(shí)控制和監測，進(jìn)而不斷的優(yōu)化建筑的能耗。在將無(wú)線(xiàn)通訊模塊增加到電能表的情況下，就能實(shí)現電子抄表子系統對電能表數據的遠程采集。電力抄表子系統對電能表數據的遠程運輸和自動(dòng)采集，對建筑耗能進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，除可將控制策略不斷優(yōu)化之外，還可以通過(guò)遠程技術(shù)對電梯照明及空調進(jìn)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

   
   

   1.概述

   Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶(hù)端能源管理分析系統，在電能管理系統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(guò)對用戶(hù)端所有能耗進(jìn)行細分和統計，以直觀(guān)的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類(lèi)能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶(hù)進(jìn)一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶(hù)可按照國家有關(guān)規定實(shí)施能源計算，分析現狀，查找問(wèn)題，挖掘節能潛力，提出切實(shí)可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門(mén)報送能源計算報告。

    

   
   

   2.應用場(chǎng)所

   適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區、大型物業(yè)、學(xué)校、醫院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。

   
   

   3.系統組網(wǎng)圖

五、系統功能

1.系統概況

平臺運行狀態(tài)，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線(xiàn)，當日，當月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

2.用能概況

對建筑、部門(mén)、區域、支路、分類(lèi)分項等用能進(jìn)行對比，支持當日逐時(shí)趨勢、當月逐日趨勢曲線(xiàn)、分時(shí)段能耗統計對比、總能耗同環(huán)比對比。

3.用能統計

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

4.同比分析

對建筑、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(jìn)行用能數據同比分析。

5.復費率統計

復費率報表按日、月、年統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(jìn)行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

6.夜間能耗分析

 夜間能耗以表格、曲線(xiàn)、餅圖等形式對選擇支路分類(lèi)能源在規定時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統計對比，支持導出報表。

7.能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑規定時(shí)段內各類(lèi)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。

8.設備管理

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

9.用戶(hù)報告

用戶(hù)報告針對選定的建筑自動(dòng)統計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡(jiǎn)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。

六、系統硬件配置

七、結語(yǔ)

在公共建筑節能減排工作中引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將物聯(lián)網(wǎng)的分層技術(shù)充分應用于能耗的檢測和感知，可保證基礎性數據獲得的準確性和科學(xué)性。同時(shí)采用WIFI ,4G和以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò )傳輸方式將數據傳輸,在對公共建筑能耗有效檢測的同時(shí)，也可實(shí)現全系統的管理。除此之外，還可以進(jìn)行能耗數據的分析、查詢(xún)、加工和存儲，使節能運行水平與能源管理水平大大提升，從而滿(mǎn)足公共建筑的能耗檢測和管理需求,實(shí)現建筑行業(yè)的節能化發(fā)展。

參考文獻

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