淺談基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能源管理體系建設(shè)與應(yīng)用

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：當(dāng)前，我國各地區(qū)都在建設(shè)智慧城市，提高城市的現(xiàn)代化與智能化。在這種背景下，很多城市都開始重視智能建筑和現(xiàn)代化的建筑能源管理，能夠整合城市區(qū)域內(nèi)部各類孤立的能源信息，構(gòu)建相對完整的能源平臺，滿足智慧城市的建設(shè)與發(fā)展需求。本文先闡述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和建筑能源管理系統(tǒng)的相互融合，并從多個層面分析了基于物聯(lián)網(wǎng)的建筑能源管理體系的構(gòu)建，并探討了這兩者相融合體系的具體應(yīng)用，給建筑能源管理體系的改善與優(yōu)化提供了一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智能建筑;能源管理;能源信息

0概述

在近些年的發(fā)展中，我國一直都比較重視能源消耗與節(jié)能減排的問題，并且在和都進(jìn)行了的闡述。而城市作為我國社會居民的重要聚集地，節(jié)能減排也成為城市建筑能源管理的重中之重。在建筑全生命周期中，建筑使用過程中產(chǎn)生的能源消耗已經(jīng)占了80%左右，但我國對于建筑能源的控制水平不夠，使得能源浪費(fèi)現(xiàn)象非常突出。而使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以后，建筑能源管理系統(tǒng)的綜合水平與效率能夠得到較好保證，下面就控制建筑運(yùn)作過程中產(chǎn)生的能源消耗問題進(jìn)行分析，淺談基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能源管理體系的建設(shè)與應(yīng)用。

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與建筑能源管理的融合

在當(dāng)今我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展中，人們開始重視建筑能源管理系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)作。能源管理能夠強(qiáng)化對能源相關(guān)內(nèi)容的協(xié)調(diào)與管理，降低建筑能源的消耗。在智能建筑體系中，建筑能源管理系統(tǒng)已經(jīng)形成了現(xiàn)場層，網(wǎng)絡(luò)層和管理層的三層結(jié)構(gòu)，具備了與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合的基礎(chǔ)與條件。不僅如此，如果能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到建筑能源管理系統(tǒng)中，還能夠開發(fā)技術(shù)層次更高的能源管理服務(wù)。比如建筑能源系統(tǒng)在設(shè)置計(jì)量表計(jì)時功能時，如果沒有分類分項(xiàng)計(jì)量的相關(guān)模塊，就無法進(jìn)行精細(xì)化化的能源管理功能。但使用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以后，分類分項(xiàng)技術(shù)就能夠得到較好的實(shí)現(xiàn)。除此之外，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)能源設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理功能，提高能源管理服務(wù)的技術(shù)層次。綜合來看，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能源管理系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可行性，并且能夠提供能耗數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)信息處理，網(wǎng)絡(luò)通訊，設(shè)備監(jiān)控，遠(yuǎn)程調(diào)控等多方面的功能與服務(wù)。而對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來說，應(yīng)該著重開發(fā)其能耗分項(xiàng)計(jì)量，可再生能源管理，遠(yuǎn)程監(jiān)管等方面的技術(shù)。

2建筑能源管理體系的建設(shè)

在建筑能源管理系統(tǒng)中融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，整個系統(tǒng)建設(shè)主要可以分為四個部分。

第一，能耗分項(xiàng)計(jì)量模塊。這個模塊能夠?qū)崿F(xiàn)建筑能源的精細(xì)化管理，主要包括電量，煤氣量，水耗量，耗熱量，耗冷量等，其中電量還要進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)分，分為照明用電，空調(diào)用電，動力用電，特殊用電等。這樣系統(tǒng)就可以根據(jù)不同的項(xiàng)目來進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，明確各個項(xiàng)目的能源消耗情況，并進(jìn)行后續(xù)的匯總與處理。

第二，建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)。當(dāng)建筑能源管理體系中融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，整個系統(tǒng)能夠?qū)ㄖ茉聪倪M(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)管理與控制的融合與統(tǒng)一。具體來講，系統(tǒng)應(yīng)該充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行建筑內(nèi)部各個設(shè)備的管理，明確各個設(shè)備的實(shí)時運(yùn)作狀態(tài)，并利用這些動態(tài)化的數(shù)據(jù)完成能源管理的各項(xiàng)服務(wù)。

第三，獨(dú)立能源管理系統(tǒng)。這個系統(tǒng)主要分為三個部分，即感知層，傳輸層和應(yīng)用層。其中感知層主要是建筑系統(tǒng)內(nèi)部具有通信能力的計(jì)量設(shè)備，比如電表，風(fēng)量計(jì)等。而傳輸層則主要是利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息通訊技術(shù)將基層設(shè)備采集的各類信息收集起來，并經(jīng)過初步處理以后將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層。應(yīng)用層主要是對上傳上來的各個數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，并對各類能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)量與分析。在進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析過程中，整個系統(tǒng)還可以針對設(shè)備的歷史能耗情況進(jìn)行分析，并實(shí)時查詢不同設(shè)備的能耗分布曲線圖，提供直觀的能耗信息，并提供相應(yīng)的決策與控制職能。

第四，建筑能源管理系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)接入。就我國當(dāng)前城市建筑能源管理系統(tǒng)的實(shí)際現(xiàn)狀來看，物聯(lián)網(wǎng)接入方法主要可以分為四種，即OPC方式、web service方式。ODBC方式、前端通信適配式等。不同方式所對應(yīng)的能源管理設(shè)備也有所區(qū)別，在實(shí)際使用的時候應(yīng)該基于建筑情況來進(jìn)行合理選擇。

3安科瑞能耗監(jiān)控系統(tǒng)介紹

Acrel-5000能耗在線監(jiān)測系統(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(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，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(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源審計(jì)，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施，并向縣級以上人民管理節(jié)能工作的部門報送能源審計(jì)報告。

3.1平臺結(jié)構(gòu)

Acrel-5000能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況采用現(xiàn)場總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊中的一種或多種結(jié)合的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實(shí)時數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。開放性、網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的采用面向?qū)ο蟮姆謱?、分級、分布式智能一體化結(jié)構(gòu)。建立如下層次結(jié)構(gòu)：

3.2平臺功能

（1）系統(tǒng)可按使用年份統(tǒng)計(jì)建筑物各分類能耗——電、水、氣、集中供熱、集中供冷以及其它能源消耗量，自動折算成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量，從而反映建筑物當(dāng)年各分類能耗用能和綜合能耗。系統(tǒng)以餅圖形式展示建筑4大用電分項(xiàng)能耗的占比情況。系統(tǒng)以曲線圖形展現(xiàn)各類能耗的消耗的消耗趨勢，便于業(yè)主方實(shí)時直觀掌握能源消耗情況。

（2）系統(tǒng)可以根據(jù)分類能耗的支路名稱查詢用能情況，顯示當(dāng)日和當(dāng)月的用能峰值。顯示當(dāng)日用能、當(dāng)月用能、當(dāng)年用能與昨日同期用能、上月同期用能、上年同期用能的比較情況。以條形顯示過去48小時、31天、12個月、3年的能耗情況。右上角顯示過去15分鐘曲線（電表顯示功率曲線，流量表顯示流速曲線）。

（3）系統(tǒng)依據(jù)建筑物能源消耗的分布情況進(jìn)行能耗計(jì)量點(diǎn)的選取和設(shè)置，使得能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以覆蓋整個建筑物。系統(tǒng)使用者可通過相關(guān)界面調(diào)取該建筑物各能耗節(jié)點(diǎn)的能耗統(tǒng)計(jì)報表，減少用能的“跑、冒、滴、漏"和計(jì)量誤差。

（4）系統(tǒng)依據(jù)住建部分類分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集導(dǎo)則，將建筑物耗電分為照明插座、空調(diào)、動力和特殊用電進(jìn)行計(jì)量裝置選型和設(shè)置，并按用能區(qū)域或功能區(qū)域等劃分并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以報表和同、環(huán)比棒圖形式展現(xiàn)該區(qū)域的能源消耗。

（5）系統(tǒng)可針對能源消耗量大的設(shè)備或區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確定位，便于管理層制定節(jié)能績效考核制度，推動節(jié)能降耗的有效執(zhí)行。為用能重點(diǎn)設(shè)備建立運(yùn)行記錄檔案，長期跟蹤記錄設(shè)備運(yùn)行過程中的能效分析評估結(jié)果，結(jié)合設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)記錄，為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供依據(jù)。

（6）系統(tǒng)提供分級權(quán)限管理功能，對具備權(quán)限用戶提供開放的信息維護(hù)接口，用戶可自行對建筑和系統(tǒng)監(jiān)測范圍內(nèi)計(jì)量點(diǎn)的信息進(jìn)行增、刪、改和查詢，建筑物信息包括建筑類型、建設(shè)年代、建筑面積、建筑物人員數(shù)量等。系統(tǒng)還對無法自動采集的計(jì)量信息提供手動錄入功能，便于使用者掌握建筑物總體能耗情況。

3.3數(shù)據(jù)上傳

安科瑞能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)按照重點(diǎn)用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范定義的系統(tǒng)平臺接口協(xié)議規(guī)范的要求，將用能企業(yè)的基礎(chǔ)信息、計(jì)量器具信息、用能數(shù)據(jù)及能效數(shù)據(jù)上傳至省級或國家平臺，上傳數(shù)據(jù)經(jīng)過HTTPS協(xié)議加密傳輸。如果數(shù)據(jù)傳輸失敗或超時（網(wǎng)絡(luò)故障），將重發(fā)數(shù)據(jù)，直至接收成功反饋消息。

3.4能源計(jì)量表具選型

3.5通訊網(wǎng)關(guān)參數(shù)

4結(jié)語

隨著我國城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)，各個城市對于自身生態(tài)環(huán)境的重視程度也會不斷提高，建筑能源管理體系也會變得更加完善。而作為一名建筑能源管理人員，在當(dāng)前背景下也應(yīng)該積極了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑能源管理體系中的應(yīng)用，并且能夠明確系統(tǒng)建設(shè)的各項(xiàng)細(xì)節(jié)與具體運(yùn)作。在平時的時候，技術(shù)人員也應(yīng)該收集國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到建筑能源管理體系中的真實(shí)案例，吸取物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑能源管理體系中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。如此一來，我國建筑能源的管理與控制效果能夠得到有效保證，更好的貫徹我國關(guān)于節(jié)能減排的相關(guān)戰(zhàn)略。

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作者簡介：劉細(xì)鳳，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電