基于物聯網技術公共建筑的能耗檢測系統

于秋紅

基于物聯網技術公共建筑的能耗檢測系統

于秋紅

雖然我國建筑業取得了突破性進展,但建筑耗能卻日益增加,并且已經發展成為社會熱點問題。同時隨著數字化技術的進步,使得建筑行業逐漸沿著智能建筑群的方向發展,其主要作用是實現對建筑能耗的微觀和宏觀管理,保證建筑的節能。

一、物聯網的內涵與結構

1.物聯網的內涵

所謂的物聯網就是通過信息傳感設備(如激光掃描器全球定位系傳感器射頻識別)等將互聯網連接任一物品，并且在遵循相關協議的情況下進行信息通信和交換，進而將智能化識別管理監控跟蹤和定位實現的一種網絡。互聯網仍然是物聯網的基礎和核心，可以說物聯網是互聯網的擴展和延伸。物聯網的本質主要從以下幾個方面體現：一是智能化特征，也就是網絡的智能控制自我反饋與自動化處理的特點體現；二是具備互聯網的特征，也就是物與物之間能夠通過互聯網絡互通互聯；三是具有通信和識別的特征，也就是納入物聯網的“物”能夠具備物物通信的功能和自動識別功能。

2.物聯網的結構

通常情況下，物聯網可以分為三大塊,一是應用層,也就是在對客戶需求充分了解的基礎上,借助感知狀態和數據將特定有效的服務應用層為用戶提供，二是網絡層,也就是將數據從底層傳感器向互聯網上的網絡層傳輸,網絡層通過衛星通信WIFI、3G、GPRS和以太網等接入技術接入互聯網,云技術強大的計算能力查詢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,具體包括控制器、傳感器與設備互聯底層傳感網絡構成的設備感知層,物聯網的底層基礎主要由感知層的傳感網絡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,對建筑能耗系統進行設計,使其滿足以下需求:一是能夠對公共建筑耗能進行分區域和分建筑的檢測,促進耗能考核的便捷,同時為建筑節能的改進提供數據支撐。二是在進行節能系統設計的時候,對后續的節能改造技術充分的考慮,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,實現有線和無線的兼容。四是將計算功能實時進行,進而更好地統計耗能數據。五是長期存儲大量能耗數據。在以上要求的基礎上,可以將整個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最下端,并在能耗計量點安裝,其工作任務是將一般數據功能轉化采集能耗數據功能，在網絡連接模塊的作用下,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,與數據存儲中心的距離較遠,可采取有線或者是無線連接的方式。數據緩存是一般配有的,能夠保障大型耗能中心數據。傳輸過程中具有可靠性和安全性。能耗管理分析平臺位于最上層,在功能上主要表現為以下兩個方面:一是能耗數據展示和加工中心以Web應用為基礎;二是持久性存儲耗能數據，在二次開發的應用中連接各個終端用戶,在將耗能展示和分析功能完成的同時,為節能措施的制定提供支撐和參照。

三、物聯網在公共建筑能耗檢測系統中的具體應用方法

借助物聯網技術進行公共建筑的檢測,除了將建筑能耗的細粒度尺度進行掌握之外,還可以監測各種運行參數,進而對數據進行分析和統計處理,實現建筑能耗的逐漸改善。對于公共建筑來說,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中央空調控制子系統是主要的能耗監測系統，基于物聯網具有支持大規模網和全Mesh路由功能,因此在公共建筑能耗監測和控制過程中,能夠將技術支撐有效全面的提供。

1.物聯網通信系統在建筑能耗監測中的應用在對大型公共建筑進行能耗監測和控制的時候,節點多為數據采集點,他的作用優勢是將監測數據進行周期性采集,具體包括電能表電量及其環境溫度等。再就是將數據以中斷的方式進行采集,例如將電梯的動作啟停。基于休眠狀態是重點節點的主要狀態,在將電池供電選用數據通過終端節點采集的情況下,必須將特定的設備選用,進而實現數據向監控設備的轉發。該轉發節點是路由節點的范疇,通常情況下終端節點選用的是主供電方式,在此過程中,無需考慮重點節點的休眠狀態,故而也可以將其當做路由節點，將數據采集網關布設于監控中心,這樣數據在通過系統采集之后,就能夠在數據采集網關的作用下進行聚集,同時再由中心綜合分析子系統軟件進行監控,與此同時,數據采集網也能夠將監控中心的控制命令向各個監控子系統發送。

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、空調強控器屬于中央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溫濕度采集器進行采集,同時向空調強控器發送信息,再借助空調強控器比較預設值和實際的溫度與濕度,進而對空調的運行予以控制，該區域的人員信息通過人員采集器向空調強控器提供,并且以適當的控制模式協助空調控制器通過照明控制子系統,將人員信息和光照度信息向照明強控器傳遞,以此來實現照明燈具開關的控制。而電梯監控子系統在實時感知運行狀態的情況下將數據進行采集,對電梯的運行實時控制和監測,進而不斷的優化建筑的能耗。在將無線通訊模塊增加到電能表的情況下,就能實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采集，對建筑耗能進行實時監控,除可將控制策略不斷優化之外,還可以通過遠程技術對電梯照明及中央空調進行控制,使建筑的運行成本及耗能大大降低。

結語

在公共建筑節能減排工作中引進物聯網技術,將物聯網的分層技術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性。同時采用WiFi、CDMA、GPRS光纖等網絡傳輸方式將數據傳輸,在對公共建筑能耗有效檢測的同時,也可實現全系統的管理。除此之外，還可以進行能耗數據的分析、查詢、加工和存儲,使節能運行水平與能源管理水平大大提升,從而滿足公共建筑的能耗檢測和管理需求,實現建筑行業的節能化發展。

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于秋紅（1980.8），女，吉林建筑大學城建學院電氣信息工程系教研室副主任、講師、碩士研究生，研究方向：建筑電氣。