物聯網技術在智能建筑能源管理中的有效運用

趙子云（深圳第二高級技工學校 ，廣東　深圳　518000）

物聯網技術在智能建筑能源管理中的有效運用

趙子云
（深圳第二高級技工學校 ，廣東深圳518000）

物聯網技術是時代發展前進的重要推動技術。在智能建筑高速發展的今天，研究智能建筑能源管理中物聯網技術的有效運用，對于推動智能建筑節能發展有重要的意義。本文首先論述了建筑的節能與能源管理、物聯網技術，然后分析物聯網技術與能源管理系統的融合，最后以結合了物聯網技術的某園區智能建筑能源管理系統的實際應用，分析了物聯網技術在智能建筑能源管理中的有效運用，希望相關研究能促進人們對于物聯網技術的認識，重視建筑節能。

物聯網；智能建筑；能源管理；運用

1　建筑節能與能源管理

1.1 建筑節能的重要性

建筑節能的重要性可以從如下三個方面討論：

1.1.1 建筑節能是發展國民經濟的需要

當前，研究世界形式發展，發現世界格局的改變以及世界危機的出現均與能源有關，我國經濟的發展也離不開能源的發展。能源短缺一直是制約我國經濟發展的重要因素，我國經濟要想發展，必須要做好節能工作。近年來，隨著經濟水平的提升，人們對舒適生活的追求，在建筑中各種高耗能設備得到廣泛應用，而且這一應用速度還在急速增長，建筑用能急劇增長，勢必會制約國家經濟的發展。因此，為了保證國民經濟的持續高效快速發展，需要做好建筑節能工作。

1.1.2 建筑節能是改善廣大人民的建筑熱環境的需要

我國地域條件，決定了我國氣候冬冷夏熱的特點。冬天人們需要采暖，夏天需要開空調降溫，而采暖制冷都需要能源，又由于我國人口數量多、能源利用率水平不高等多因素共同影響，導致我國對能源的需求非常大。隨著現代化建設的推進，人們生活水平在不斷改善，人們對舒適的建筑熱環境的需要也越來越強烈。因此，從總體上分析，只有在節約能源的基礎上，對能源進行開發，不斷改善居民的建筑熱環境。

圖1　能源管理應用方案架構圖

1.1.3 建筑節能是貫徹國家可持續發展戰略的重大部署

當前，我國在貫徹國家可持續發展戰略中，重點強調了能源領域的節約及建筑中的節能。目前我國人均資源應用量極度匱乏，建筑用能巨大，大氣污染嚴重，居民對改善居住環境溫度的要求又特別迫切，在建筑設計中做好建筑節能，保證人們的需求，同時，還是貫徹國家可持續發展戰略的重大部署。

1.2 建筑的能源管理

目前，隨著我國各城市不斷推進“智慧城市”建設，對于建筑能源的管理已經從原來的單個建筑的管理發展到面向整個城市建筑的能源綜合性管理。目前，不管是城市的有關管理部門還是能量使用單位，都需要建立有效的建筑能源管理體系，在對建筑能源消耗監測的基礎上進行能源的審計，最終實現建筑的節能。

2　物聯網技術

物聯網，簡單的理解就是物與物之間相連的網絡。物聯網是信息技術和工業化時代發展的產物。物聯網技術主要由傳感技術、控制技術和信息通信技術融合而成，能夠借助互聯網將生活中的一切物品的識別、定位、遠程控制和管理等通過專用的傳感器設備進行互聯互通。物聯網技術是對互聯網的一種拓展和延伸，是一種在21世紀全面互聯互通的智能化網絡。在如今，由于不斷有各種不同領域的物聯網解決方案的形成，促進了物聯網技術的發展。在智能建筑的能源管理中，應用物聯網技術之后，進一步提升了建筑的能源管理能力，節約了更多的能源資源。

3　智能建筑能源管理系統與物聯網的融合

智能建筑作為信息技術在建筑領域廣泛應用而產生的一種新型產物，主要是以建筑物為平臺，依靠相關的建筑設備和對象，借助智能化的技術，為人們提供一種全方位的舒適的建筑環境，體現了建筑的安全性、高效性、節能性和環保性。時代的發展，對于建筑智能化集成管理就必須對建筑的能源進行管理，將各種系統進行綜合、協調和控制，實現對建筑的統一管理，提升建筑內整體的能耗水平的下降。

在智能建筑中，能源管理系統的結構主要為三層結構，分別為現場層、網絡層和管理層。在現場層中，主要包含的是現場采用的各種設備，如傳感器、智能儀表等。在現場層中，通信一般采用的是現場總線標準。網絡層則是現場層與管理層之間進行有效通信的橋梁，實現設備的采集指令的發送和采集信息的傳送功能。管理層則主要是實現對現場設備統一的監視、控制和管理，并將現場采集到的各種信息數據進行保存，此外，還具備報警功能。智能建筑能源管理系統的三層結構，對于實現智能建筑能源管理系統與物聯網的融合奠定基礎。現場層能夠采用物聯網技術所需的各種智能化設備。網絡層能夠實現不同方式的通信，滿足物聯網的遠程監控和管理需求。管理層能夠有效采用物聯網技術中的云計算技術進行數據的處理。

在物聯網技術與智能建筑能源管理系統進行良好融合的過程中，一方面需要對當前智能建筑能源管理系統進行分析然后采取措施進行完善，另一方面需要將完善后的智能建筑能源管理系統接入到物聯網平臺，這樣才能有效發揮出物聯網技術的優勢，實現智能建筑能源管理系統與物聯網技術的融合。

4　物聯網技術在智能建筑能源管理系統中的有效運用實例

物聯網技術作為當前最新型的技術，在智能建筑的能源管理系統中，目前已經得到了較為廣泛的應用。從前文論述可知，物聯網技術能夠與能源管理系統的三層結構進行有效的融合，在實踐過程中，也驗證了上述說法。本文以某小區的能源管理系統為例，分析物聯網技術在智能建筑能源管理系統中的有效運用。

4.1 能源管理應用方案架構

某科技園區的能源管理應用方案進行分析。其能源管理系統的架構圖如圖1所示。

4.2 能源管理系統功能

在此能源管理系統中，能夠按照三層架構模式進行設計，實現了如下幾個方面的工作。（1）能夠對建筑物內的各分項能耗進行計量，例如對水、電、煤氣、溫度、濕度、冷熱流量等信息的采集。（2）對建筑能耗進行公示。在數據采集之后，一方面將數據傳入能源管理系統供有關人員分析并提出合理的節能措施，另一方面，能夠將相關信息借助顯示屏顯示，方便喚起公眾對建筑能耗的關注。（3）對建筑的環境以及重點的設備進行監控。引入相關的傳感器設備，實現對建筑內的給排水、空調、照明、電梯等系統的運行進行監控，方便遠程進行節能診斷。（4）便于進行能耗審計。（5）對節能效果進行評估分析并遠程控制有關設備的運行狀況。

4.3 應用效果

4.3.1 園區能耗監控

由于能源管理系統充分運用了物聯網技術，采用了先進的傳感器技術和通信技術，能夠在園區中央的大屏幕上以圖形方式顯示園區各建筑的實時能耗，而且還能對非正常狀態的能耗情況進行定位與提示。

4.3.2 園區能源實時調度管理

在有關監測數據傳輸到中央控制室的能源智能管理系統中，會及時對相關能源消耗數據進行檢測與分析，一旦發現有異常能耗數據出現時，能夠利用管理系統和有效的遠程通信技術進行能源調度的控制。圖2所示即為本系統在實際應用中的能源調度管理操作界面圖。

4.3.3 園區能耗統計與查詢

在能源管理系統中，還應具有的一個重要功能就是對能源消耗情況的查詢以及統計。在本套融合了物聯網技術的園區能耗管理系統中，能夠自定義時段和位置對能耗進行統計、查詢和對比。

結語

在智能化建筑的發展中，引入新型的物聯網技術，促進對建筑的能源管理，具有重要的現實意義。在建筑的節能減排中，利用物聯網的分層技術對建筑能耗情況進行綜合感知和檢測，能夠得到科學可信的數據，而且借助先進的遠程控制技術，能夠有效實現對智能建筑能耗的智能控制。

圖2　園區能源調度管理界而圖

[1]潘嘉欣.基于物聯網的智能建筑新能源應用管理系統的研究[D].長安大學，2013.

[2]任虔英.物聯網技術在建筑設備管理系統中的應用研究[D].長安大學，2013.

[3]張紅.物聯網技術在智能建筑能源管理中應用的研究[D].長安大學，2013.

[4]王少偉.智能建筑與物聯網結合的研究[D].長安大學，2012.

[5]張紅，王娜，尚偉林，李宏俠.基于物聯網技術的建筑能源管理系統[J].現代建筑電氣，2012，（07）：10-14+18.

[6]陳永攀.建筑能源系統物聯網架構與實現技術研究[D].哈爾濱工業大學，2011.

TU855

A