安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司
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劉丹
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：物聯(lián)網(wǎng)的樓宇能耗管理通常來說主要是通過耗能監(jiān)管的形式降低能耗，文章具體闡述了依據(jù)能耗監(jiān)管的具體要求，并且借助無線傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型樓宇電能的且實(shí)時(shí)的監(jiān)控，借助采集、存儲(chǔ)及分析，從而提升建筑耗能的監(jiān)管力度。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；樓宇智能；建筑能耗
一、前言
目前深圳的一些大型樓宇采用敞開式設(shè)計(jì)，空調(diào)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷較大；為了室內(nèi)照度均勻性，過度使用人工照明；用玻璃幕墻作外墻，導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較大，對(duì)空調(diào)制冷會(huì)產(chǎn)生較大的損失；由于小部分樓宇區(qū)域辦公時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致中央空調(diào)無效運(yùn)轉(zhuǎn)能耗損失，還有深圳氣溫變化大特別是夏季時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致能耗波動(dòng)較大；會(huì)議室、個(gè)人空間使用不及時(shí)關(guān)燈，照明時(shí)間過長(zhǎng)等，造成能耗損失。
從目前情況進(jìn)行技術(shù)分析，如利用物聯(lián)網(wǎng)智能化的平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑耗能予以實(shí)時(shí)監(jiān)控，繼而提高耗能管理系統(tǒng)的智能化水平，并且能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，是大型樓宇能耗管理相對(duì)解決方案的其中一種。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
依據(jù)網(wǎng)絡(luò)分層原理，從而對(duì)大型樓宇物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架進(jìn)行分層：主要有對(duì)象感知層，傳輸層、應(yīng)用服務(wù)層。對(duì)象感知層：主要是借助RFID、M2M、傳感網(wǎng)絡(luò)及通信網(wǎng)絡(luò)感知物理對(duì)象，從而獲取相關(guān)的信息內(nèi)容。具體來說傳輸層而言涵蓋以下幾個(gè)部分：即數(shù)據(jù)交換層、信息整合層。數(shù)據(jù)交換層：在某種程度能夠?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸給予便捷，提供透明傳輸；信息整合層：就是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)獲取信息內(nèi)容，從而進(jìn)行分析整理；應(yīng)用服務(wù)層：一般情況是指信息轉(zhuǎn)化為主旨，提供服務(wù)內(nèi)容，具體來說是借助分析處理感知數(shù)據(jù)，這樣才能為用戶給予豐富特定服務(wù)。伴隨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段發(fā)展速度的不斷加快，必將為大型樓宇建筑能耗管理給予技術(shù)支撐，這樣就能夠促進(jìn)大型樓宇能耗管理獲得理想的效果，推動(dòng)大型樓宇建設(shè)能夠極大限度減少能耗，實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展，提供比較完善的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)智能化的管理，以便于大型樓宇的管理效果能夠突破固有的能耗限制。
三、建筑物能耗管理系統(tǒng)
構(gòu)建能耗管理信息平臺(tái)是目前強(qiáng)化能耗管理的形式，在某種程度上能夠減少建筑物的耗能指數(shù)，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠達(dá)到良好的管理效果，準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸，且能夠進(jìn)行完整的存儲(chǔ)，然后將不同類別實(shí)時(shí)信息，還有歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行的對(duì)比分析，通過優(yōu)化管理策略，還有監(jiān)控不同的設(shè)備，再到合理控制能耗的目的。在具體管理過程中，通常是借助物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)、無線傳感器，還有相應(yīng)設(shè)備，與互聯(lián)網(wǎng)信息通過交互的形式，從而實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別及管理。從體系構(gòu)架方面，主要是借助物聯(lián)網(wǎng)建筑耗能管
理，具體來說是由三部分構(gòu)成：感知、傳輸及信息，首先針對(duì)感知來說，具體而言是末端感應(yīng)信息采集，還有受控等設(shè)備；傳輸則涵蓋建筑物內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，還有公共外部網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和傳輸；而針對(duì)信息應(yīng)用來說，具體而言是建筑物對(duì)云服務(wù)層“云"調(diào)用，這樣才能實(shí)現(xiàn)智能控制及處理。
四、能耗計(jì)量系統(tǒng)
（一）信息采集和傳輸
對(duì)于用電設(shè)備電信號(hào)而言，主要是借助檢測(cè)電路采集，然后采集到數(shù)據(jù)周期性，借助無線通信一跳形式，或是多跳傳輸?shù)街贫ㄎ恢?，即?nèi)網(wǎng)服務(wù)器，通常情況下是借助ZigBee智能電表檢測(cè)，而對(duì)于這種檢測(cè)表來說，其本質(zhì)上而言需要解決如下問題：低成本、低消耗、低復(fù)雜，再到低傳輸率及近距離設(shè)備應(yīng)用。而這種智能電表也具有自身的特點(diǎn)，表現(xiàn)為設(shè)備省電、通信可靠、網(wǎng)絡(luò)自組織，自愈性相對(duì)較強(qiáng)，成本較低，具有*的網(wǎng)容量，能夠確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)安全性。所以針對(duì)無線傳感計(jì)量網(wǎng)絡(luò)而言，基本上都是借助
ZigBee、Mesh網(wǎng)構(gòu)建，而對(duì)于后者來說，又可以將其稱之為無線蜂窩網(wǎng)站，屬于動(dòng)態(tài)的網(wǎng)站，并且是可以逐步擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，任意兩個(gè)設(shè)備之間，都能夠進(jìn)行無線互聯(lián)，從而確保數(shù)據(jù)傳輸可靠性。
建筑內(nèi)部，所有耗電設(shè)備的用電回路，在適當(dāng)?shù)奈恢冒仓肸ig-Bee，將智能電表視為節(jié)點(diǎn)，并且將所有節(jié)點(diǎn)造成Mesh網(wǎng)。所有用戶則需要設(shè)置中心節(jié)點(diǎn)。所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)皆傳送至ZigBee適配器，借助適配器到達(dá)ZigBee中心節(jié)點(diǎn)位置，予以集中，而針對(duì)中心節(jié)點(diǎn)來說，接收不同電量數(shù)據(jù)，然后將安全傳輸至建筑監(jiān)控管理中心。
（二）信息存儲(chǔ)
在信息存儲(chǔ)的同時(shí)，則需要對(duì)信息采取數(shù)據(jù)融合處理，這就需要信息存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠彰顯自身的功能性作用，從而接收不同設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)信息，并且展示可視化數(shù)據(jù)信息，與此同時(shí)，還需要注意的是，將采集到歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并且挖掘使用規(guī)律，并且能夠?qū)⒂秒娫O(shè)備信息進(jìn)行交互，制定智能聯(lián)動(dòng)控制方案，減少能源消耗。
（三）遠(yuǎn)程監(jiān)控
信息發(fā)布系統(tǒng)，通常是借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，或是GRRS網(wǎng)絡(luò)，這樣就能夠給予用戶遠(yuǎn)程訪問，合理控制信號(hào)，將其實(shí)時(shí)傳送至所有用戶內(nèi)部網(wǎng)關(guān)，由此達(dá)到系統(tǒng)所有用電設(shè)備，還有電源，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
（四）控制設(shè)備能耗
空調(diào)制冷應(yīng)控制室溫不得低于26℃，照明節(jié)能應(yīng)優(yōu)先采用高效節(jié)能實(shí)用的新光源及節(jié)能控制器，同時(shí)還要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)科學(xué)的維護(hù)管理，控制大型樓宇能耗。
五、安科瑞用能單位能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
（一）系統(tǒng)概述
工業(yè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)集成Intranet/Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPRS無線傳輸技術(shù)、Web Service軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等于一體的大型數(shù)據(jù)綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)為管理者、各級(jí)能耗內(nèi)部用戶、瀏覽者提供了一個(gè)訪問的網(wǎng)絡(luò)通道，搭建了一個(gè)合理、高效的信息傳輸平臺(tái)和管理平臺(tái)。工業(yè)能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用為管理部門、企業(yè)生產(chǎn)管理、計(jì)量管理、節(jié)能管理提高到一個(gè)新的高度，是我們對(duì)節(jié)能減排、節(jié)能降耗實(shí)現(xiàn)的一種行之的解決方案。
能源組成及監(jiān)測(cè)內(nèi)容：
圖1 能源組成
圖2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容
用電類：采集采暖、鍋爐、空調(diào)、制冷、照明、辦公、電梯、水泵、風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)等耗電設(shè)備的用電信息。主要監(jiān)測(cè)其用電量，對(duì)于大耗電設(shè)備監(jiān)測(cè)其電流、電壓及功率因數(shù)等信息。
配電類：采集6kv/10kv配電開關(guān)設(shè)備、變壓器，狀態(tài)信號(hào)、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電能質(zhì)量、電能量等。
用水：自來水和蒸汽；采集具有485通訊功能的智能熱量表、蒸汽流量計(jì)、水表等；
用氣：煤氣、天然氣；采集具有485通訊功能燃?xì)獗恚?nbsp;
環(huán)境參數(shù)：采集具有485通訊功能的溫度/濕度計(jì)；采暖空調(diào)供回水溫度；
（二）系統(tǒng)框架
圖3 系統(tǒng)框架
(1)能源消費(fèi)管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)可以對(duì)用能企業(yè)煤、電、油、氣、熱、水等能源和耗能工質(zhì)進(jìn)行定期錄入和實(shí)時(shí)采集，并將收集到的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理存儲(chǔ)，為匯總分析和上報(bào)作數(shù)據(jù)支持。
(2)能源利用狀況信息報(bào)送系統(tǒng)
用能企業(yè)可通過該系統(tǒng)將企業(yè)本年度的《能源利用狀況報(bào)告》，報(bào)送至市節(jié)能監(jiān)察中心，經(jīng)初審核后，上傳至省節(jié)能監(jiān)察總隊(duì)審核，而后上報(bào)有關(guān)部門。
(3)單位能耗水平識(shí)別評(píng)價(jià)系統(tǒng)
利用用能單位能耗數(shù)據(jù)，對(duì)企業(yè)用能狀況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，查找問題。為節(jié)能管理部門掌握、分析信息和研究節(jié)能改造并制定相關(guān)政策措施提供科學(xué)的依據(jù)和平臺(tái)。
(4)決策服務(wù)和專家咨詢服務(wù)系統(tǒng)
系統(tǒng)提供直觀、簡(jiǎn)明、快捷的數(shù)據(jù)信息查詢和決策支持服務(wù)。對(duì)用能企業(yè)的能耗進(jìn)行科學(xué)、合理的咨詢指導(dǎo)，幫助用能企業(yè)做出及時(shí)、正確、可行、的解決方案。
(5)能耗預(yù)測(cè)、能源安全預(yù)警系統(tǒng)
通過系統(tǒng)掌握用能企業(yè)能源購(gòu)置、使用、消耗及生產(chǎn)情況，對(duì)企業(yè)的用能情況進(jìn)行綜合的評(píng)判和分析，對(duì)比同期值和限定值，對(duì)能耗超標(biāo)情況予以預(yù)警提示。
在獲取能源使用的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，實(shí)現(xiàn)能耗的功能，為相關(guān)部門的宏觀決策提供支撐體系。
(6)節(jié)能監(jiān)察及信息發(fā)布、法律法規(guī)知識(shí)培訓(xùn)系統(tǒng)：
通過該系統(tǒng)平臺(tái)，可對(duì)省耗能企業(yè)做節(jié)能監(jiān)察工作；發(fā)布節(jié)能法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)以及能源基礎(chǔ)知識(shí)、能源統(tǒng)計(jì)知識(shí)、節(jié)能監(jiān)測(cè)方法等資料；處理日常節(jié)能管理工作相關(guān)的公文、通知、公告等。
（三）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信息從各個(gè)企業(yè)的能源監(jiān)控中心采集到后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，經(jīng)分析與處理，提供分析預(yù)測(cè)和預(yù)警功能。同時(shí)通過門戶網(wǎng)站、無線終端等手段為省、市領(lǐng)導(dǎo)以及相關(guān)委辦局提供了多方位、可視化的便捷服務(wù)。
圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
（四） 能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品選型
應(yīng)用場(chǎng)景 | 型號(hào) | 主要功能 |
高壓重要回路 或低壓進(jìn)線柜 | APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In，四象限電能，電流、電壓不平衡度，負(fù)載電流柱狀圖顯示，66種報(bào)警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴(kuò)展記錄，2-63次諧波，2DI+2DO，RS485/Modbus，LCD顯示 |
低壓聯(lián)絡(luò)柜、出線柜 | AEM96 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規(guī)格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級(jí),無功電能精度2級(jí) |
動(dòng)力柜 | ACR120EL | LCD顯示、全電參量測(cè)量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計(jì)量；RS485/Modbus；可選復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計(jì)、需量統(tǒng)計(jì)；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 |
DTSD1352 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量，分相正向有功電能統(tǒng)計(jì)，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，總正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A，有功電能精度0.5S級(jí),無功電能精度2級(jí) | |
照明箱 | DTSD1352 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量，分相正向有功電能統(tǒng)計(jì)，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，總正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A，有功電能精度0.5S級(jí),無功電能精度2級(jí) |
DDSD1352 | 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量，正反向電能計(jì)量；紅外及RS485通訊；電流規(guī)格：10（60）A，有功電能精度1級(jí)，無功精度2級(jí)；可選配復(fù)費(fèi)率 | |
DDS1352 | 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測(cè)量，正反向電能計(jì)量；RS485通訊；電流規(guī)格：10（60）A，有功電能精度1級(jí)，無功精度2級(jí)；尺寸：1P | |
給水管道 | 水表 | 計(jì)量流經(jīng)給水管道用水的體積總量，適用于單向水流，采用電子直讀技術(shù)，通過RS485總線直接輸出表盤數(shù)據(jù) |
燃?xì)夤艿?nbsp; | 燃?xì)獗?nbsp; | 計(jì)量流經(jīng)燃?xì)夤艿烙脷獾捏w積總量，具有閥控功能，采用電子直讀技術(shù)，通過RS485總線直接輸出表盤數(shù)據(jù)，計(jì)量精度高，無需外部供電。 |
集中供冷供熱 | 冷熱表 | 測(cè)量和顯示用戶的暖氣供熱量、中央空調(diào)的供冷量，由流量傳感器、微處理器和配對(duì)溫度傳感器組成。溫度傳感器斷路、短路時(shí)自動(dòng)報(bào)警，電壓低或收到攻擊破壞時(shí)自動(dòng)報(bào)警。通過RS485總線直接輸出表盤數(shù)據(jù)，計(jì)量精度高。 |
六、結(jié)語
總體來說，物聯(lián)網(wǎng)大型樓宇建筑耗能管理研究是目前的研究，這有利于大型樓宇能耗能夠降至，實(shí)現(xiàn)資源的利用，減少能耗的同時(shí)還能推進(jìn)樓宇智能化建設(shè)更為科學(xué)、合理。本文中具體闡述了物聯(lián)網(wǎng)的大型樓宇建筑能耗管理的一種實(shí)施參考方案，以推進(jìn)樓宇的智能化建設(shè)取得理想效果，促使大型樓宇建設(shè)更為科學(xué)化、人性化、智能化。
【參考文獻(xiàn)】
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