周穎
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：在能源形勢(shì)緊張的大趨勢(shì)下，高能耗的大型公共建筑能源管理系統(tǒng)的建設(shè)逐漸受到重視，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及基礎(chǔ)的建筑能源管理平臺(tái)可以提供即時(shí)、準(zhǔn)確、高效的能源管理策略。系統(tǒng)闡述了結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能源管理構(gòu)建方法，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與建筑能源管理系統(tǒng)的相關(guān)性進(jìn)行了分析，并從能耗數(shù)據(jù)收集、能源審計(jì)、能源管理這三個(gè)層級(jí)探討了這兩者的應(yīng)用結(jié)合方法，為公共建筑能源管理系統(tǒng)的升級(jí)與優(yōu)化提供了一定的思路。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)，公共建筑，能耗監(jiān)測(cè)，建筑能源管理
0 引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，能源的使用量也出現(xiàn)快速上漲的趨勢(shì)。而建筑能耗、工業(yè)能耗和交通運(yùn)輸能耗是我國(guó)能源消耗的三大主力，其中建筑能耗大約占據(jù)了總能耗的30%。
黨的提出了建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的目標(biāo)，在這樣的背景下，尋找新的建筑能源管理方法和技術(shù)，對(duì)建筑耗能設(shè)備進(jìn)行整體管理優(yōu)化是當(dāng)前節(jié)能工作的趨勢(shì)所在。當(dāng)前，我國(guó)信息科技的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為國(guó)家各產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型改革的切入點(diǎn)和帶動(dòng)者，基于互聯(lián)技術(shù)發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)研究逐漸成為各領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息科技技術(shù)非常重要的部分，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行建筑能源管理平臺(tái)的研究，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)建筑耗能設(shè)備的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和管理，可以更加有效的實(shí)現(xiàn)建筑能源精細(xì)化管理，為大型公共建筑節(jié)能減排提供技術(shù)支撐。
1 新時(shí)代背景下的建筑能源管理需求
多項(xiàng)研究表明，在所有的建筑能耗中，大型公共建筑的能源消耗大、能源利用率低，尤其是運(yùn)行能耗的控制水平整體偏低，已經(jīng)逐漸成為我國(guó)目前能源問題的關(guān)鍵。建筑能源管理指的是，通過系統(tǒng)化的控制建筑物能源消耗及能源消耗模式的策略，在滿足建筑內(nèi)舒適度等各方面要求的前提下，使得能耗量和能耗費(fèi)用最小化［1］。
建筑能源管理的前提是對(duì)建筑能源消耗的監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)，高效的能源管理要建立在充分的能耗監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確的能源統(tǒng)計(jì)之上。這就包括了對(duì)建筑用能系統(tǒng)，包括暖通空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等的全面監(jiān)測(cè)，以及對(duì)各類設(shè)備分類分項(xiàng)的能耗數(shù)據(jù)的采集、整理與分析。而過往采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)與分析，由于公共建筑設(shè)備數(shù)量和種類多樣，設(shè)備數(shù)量、規(guī)格、型號(hào)、功率等各不相同(見表1，表2)，因此能源統(tǒng)計(jì)獲取的數(shù)據(jù)量龐大、數(shù)據(jù)類型多種多樣，進(jìn)行能源審計(jì)的工作量和工作難度都較高，這在一定程度上阻礙了相關(guān)能源管理工作的開展。尤其是對(duì)于建筑集群來說，傳統(tǒng)的建筑能耗統(tǒng)計(jì)無法滿足多棟建筑同時(shí)展開的綜合能源管理。
2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念
物聯(lián)網(wǎng)的概念在1985年由PeterT．Lewis提出后，經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟。物聯(lián)網(wǎng)，即InternetofThings，它的本質(zhì)是物體和物體之間相互進(jìn)行連接所建立的網(wǎng)絡(luò)，它是互聯(lián)網(wǎng)的一部分，同時(shí)還可以與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)的處理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過多種不同的傳感器模塊，對(duì)需要的監(jiān)控、連接、互動(dòng)的設(shè)備的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，它主要用于企業(yè)之間的緊密聯(lián)系，可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈中各個(gè)節(jié)點(diǎn)，包括物與物、物與人等的網(wǎng)絡(luò)連接和信息共享，從而實(shí)現(xiàn)高效快捷的管理。
3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑能源管理中的應(yīng)用
公共建筑能源管理系統(tǒng)包含了設(shè)置在建筑中不同位置的物聯(lián)網(wǎng)終端、物聯(lián)網(wǎng)能源管理平臺(tái)以及通信設(shè)施，而物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)剛好可以對(duì)應(yīng)滿足建筑能源管理系統(tǒng)的多層需求(見圖1)。
其中，傳感層主要是通過各終端設(shè)備實(shí)時(shí)采集建筑能源消耗數(shù)據(jù)，它也是物聯(lián)網(wǎng)能源管理的前提和基礎(chǔ)，通過傳感器完成能耗數(shù)據(jù)信息的采集。對(duì)于建筑能源管理系統(tǒng)來說，傳感層數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高效收集和精細(xì)化管理的前提是能耗分項(xiàng)計(jì)量，因此，需要在能源管理系統(tǒng)建立之初就完成能耗分項(xiàng)計(jì)量的相關(guān)設(shè)備。計(jì)量對(duì)象包括:耗電量、耗水量、耗熱量，耗冷量，耗煤氣量等，其中，電能消耗是公共建筑主要能耗，需進(jìn)一步根據(jù)耗能設(shè)備等進(jìn)行細(xì)分，也可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行分時(shí)段計(jì)量等［2］。
4 融入物聯(lián)網(wǎng)的建筑能源管理系統(tǒng)發(fā)展方向
從目前的研究來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)建筑能源管理體系中的應(yīng)用并不算普遍，而目前的建筑能耗監(jiān)測(cè)與能源管理系統(tǒng)還存在著很多問題。
1)從技術(shù)角度來說，當(dāng)前的建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要覆蓋的是建筑物電器設(shè)備系統(tǒng)對(duì)于建筑耗能數(shù)據(jù)的采集，所采集到的數(shù)據(jù)也只能實(shí)現(xiàn)從終端設(shè)備到數(shù)據(jù)平臺(tái)的單向傳輸，具有信息反饋和控制功能的雙向?qū)舆€需要進(jìn)一步的研究;
2)當(dāng)前基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑物能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依然具有海量數(shù)據(jù)的特征，如何對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析挖掘和利用是建筑能源管理系統(tǒng)的重要研究方向。
5 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)
（1）概述
電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。
該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語(yǔ)言、多終端數(shù)據(jù)訪問。
（2）應(yīng)用場(chǎng)所
本平臺(tái)適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。
（3）平臺(tái)結(jié)構(gòu)
（4）平臺(tái)功能
◆電力集抄
電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測(cè)'、遙信、遙控控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測(cè)和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。
變壓器監(jiān)控
配電圖
◆能耗分析
能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。
能耗概況
◆預(yù)付費(fèi)管理
1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；
2）系統(tǒng)配置：對(duì)建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；
3）用戶管理：對(duì)商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；
4）售電管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；
5）售水管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；
6）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。
預(yù)付費(fèi)看板
◆充電樁管理
通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營(yíng)的所有功能，包括城市級(jí)大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。
充電樁看板
◆智能照明
智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺(tái)遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。
監(jiān)控頁(yè)面
◆安全用電
安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測(cè)器，對(duì)引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然"的目的。
◆智慧消防
通過云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。原先針對(duì)“九小場(chǎng)所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細(xì)化"的實(shí)際需求。
（5）系統(tǒng)硬件配置
6 結(jié)論
在我國(guó)城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的大背景下，建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和建筑能源管理系統(tǒng)都在不斷的發(fā)展和完善，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到建筑能耗監(jiān)測(cè)體系中，對(duì)現(xiàn)有建筑能源管理系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)和智能化發(fā)展具有非常重要的意義，與此相關(guān)的各項(xiàng)研究具有廣闊的應(yīng)用前景，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，建筑能源管理體系也會(huì)變得更加完善。
參考文獻(xiàn)
［1］趙明強(qiáng)．基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的公共建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化研究［D］．西安:西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2016．
［2］張建濤.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的公共建筑能源管理系統(tǒng)研究
［3］企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.
作者簡(jiǎn)介：
周穎，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
上海嘉定區(qū)育綠路253號(hào)
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