基于物联网技术的楼宇能耗智能管理研究方案

周颖

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：物联网的楼宇能耗管理通常来说主要是通过耗能监管的形式降低能耗，文章具体阐述了依据能耗监管的具体要求，并且借助无线传感器，实现对大型楼宇电能的有效且实时的监控，借助采集、存储及分析，从而提升建筑耗能的监管力度。

关键词：物联网；楼宇智能；建筑能耗

一、前言

目前深圳的一些大型楼宇采用敞开式设计，空调的运转负荷较大；为了室内照度均匀性，过度使用人工照明；用玻璃幕墙作外墙，导热系数相对较大，对空调制冷会产生较大的损失；由于小部分楼宇区域办公时间长，导致中央空调无效运转能耗损失，还有深圳气温变化大特别是夏季时间长，导致能耗波动较大；会议室、个人空间使用不及时关灯，照明时间过长等，造成能耗损失。

从目前情况进行技术分析，如利用物联网智能化的平台，能够实现对建筑耗能予以实时监控，继而提高耗能管理系统的智能化水平，并且能够有效进行数据采集，是大型楼宇能耗管理相对有效解决方案的其中一种。

二、物联网技术

依据网络分层原理，从而对大型楼宇物联网构架进行分层：主要有对象感知层，传输层、应用服务层。对象感知层：主要是借助RFID、M2M、传感网络及通信网络感知物理对象，从而获取相关的信息内容。具体来说传输层而言涵盖以下几个部分：即数据交换层、信息整合层。数据交换层：在某种程度能够为数据传输给予便捷，提供透明传输；信息整合层：就是针对网络获取信息内容，从而进行分析整理；应用服务层：一般情况是指信息转化为主旨，提供指定服务内容，具体来说是借助分析处理感知数据，这样才能为用户给予丰富特定服务。伴随物联网技术手段发展速度的不断加快，必将为大型楼宇建筑能耗管理给予技术支撑，这样就能够促进大型楼宇能耗管理获得理想的效果，推动大型楼宇建设能够极大限度减少能耗，实现其可持续发展，提供比较完善的环境，实现智能化的管理，以便于大型楼宇的管理效果能够突破固有的能耗限制。

三、建筑物能耗管理系统

构建能耗管理信息平台是目前强化能耗管理的有效形式，在某种程度上能够减少建筑物的耗能指数，借助物联网技术能够达到良好的管理效果，准确采集数据，实时传输，且能够进行完整的存储，然后将不同类别实时信息，还有历史数据，进行有效的对比分析，通过优化管理策略，还有监控不同的设备，再到合理控制能耗的目的。在具体管理过程中，通常是借助物联网核心技术、无线传感器，还有相应设备，与互联网信息通过交互的形式，从而实现智能识别及管理。从体系构架方面，主要是借助物联网建筑耗能管

理，具体来说是由三部分构成：感知、传输及信息，首先针对感知来说，具体而言是末端感应信息采集，还有受控等设备；传输则涵盖建筑物内部网络，还有公共外部网络，进行数据的采集和传输；而针对信息应用来说，具体而言是建筑物对云服务层“云”调用，这样才能实现智能控制及处理。

四、能耗计量系统

（一）信息采集和传输

对于用电设备电信号而言，主要是借助检测电路采集，然后采集到数据周期性，借助无线通信一跳形式，或是多跳传输到制定位置，即内网服务器，通常情况下是借助ZigBee智能电表检测，而对于这种检测表来说，其本质上而言需要解决如下问题：低成本、低消耗、低复杂，再到低传输率及近距离设备应用。而这种智能电表也具有自身的特点，表现为设备省电、通信可靠、网络自组织，自愈性相对较强，成本较低，具有极高的网容量，能够确保数据的实时安全性。所以针对无线传感计量网络而言，基本上都是借助

ZigBee、Mesh网构建，而对于后者来说，又可以将其称之为无线蜂窝网站，属于动态的网站，并且是可以逐步扩展网络构架，任意两个设备之间，都能够进行无线互联，从而确保数据传输可靠性。

建筑内部，所有耗电设备的用电回路，在适当的位置安置Zig-Bee，将智能电表视为节点，并且将所有节点造成Mesh网。所有用户则需要设置中心节点。所有网络数据皆传送至ZigBee适配器，借助适配器到达ZigBee中心节点位置，予以集中，而针对中心节点来说，接收不同电量数据，然后将安全传输至建筑监控管理中心。

（二）信息存储

在信息存储的同时，则需要对信息采取数据融合处理，这就需要信息存储系统能够彰显自身的功能性作用，从而接收不同设备传输数据信息，并且展示可视化数据信息，与此同时，还需要注意的是，将采集到历史数据进行整理，并且挖掘使用规律，并且能够将用电设备信息进行交互，制定智能联动控制方案，减少能源消耗。

（三）远程监控

信息发布系统，通常是借助互联网平台，或是GRRS网络，这样就能够给予用户远程访问，合理控制信号，将其实时传送至所有用户内部网关，由此达到系统所有用电设备，还有电源，进行远程监控。

（四）有效控制设备能耗

空调制冷应控制室温不得低于26℃，照明节能应优先采用高效节能实用的新光源及节能控制器，同时还要结合物联网科学的维护管理，有效控制大型楼宇能耗。

五、安科瑞重点用能单位能耗在线监测系统

（一）系统概述

工业能耗在线监测系统是一个集成Intranet/Internet网络技术、GPRS无线传输技术、Web Service软件技术、数据库技术等于一体的大型数据综合管理系统。系统为管理者、各级能耗内部用户、浏览者提供了一个访问的网络通道，搭建了一个合理、高效的信息传输平台和管理平台。工业能耗在线监测系统的开发应用为政府管理部门、企业生产管理、计量管理、节能管理提高到一个新的高度，是我们对节能减排、节能降耗实现的一种行之有效的解决方案。

能源组成及监测内容：

图1 能源组成

图2 监测内容

用电类：采集采暖、锅炉、空调、制冷、照明、办公、电梯、水泵、风机、通风机等耗电设备的用电信息。主要监测其用电量，对于大耗电设备监测其电流、电压及功率因数等信息。

配电类：采集6kv/10kv配电开关设备、变压器，状态信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能质量、电能量等。

用水：自来水和蒸汽；采集具有485通讯功能的智能热量表、蒸汽流量计、水表等；

用气：煤气、天然气；采集具有485通讯功能燃气表；

环境参数：采集具有485通讯功能的温度/湿度计；采暖空调供回水温度；

（二）系统框架

图3 系统框架

(1)能源消费管理系统：该系统可以对重点用能企业煤、电、油、气、热、水等能源和耗能工质进行定期录入和实时采集，并将收集到的能耗数据进行整理存储，为汇总分析和上报作数据支持。

(2)能源利用状况信息报送系统

重点用能企业可通过该系统将企业本年度的《能源利用状况报告》，报送至市节能监察中心，经初审核后，上传至省节能监察总队审核，而后上报国家有关部门。

(3)单位能耗水平识别评价系统

利用重点用能单位能耗数据，对企业用能状况进行分析评价，查找问题。为政府节能管理部门掌握、分析信息和研究节能改造并制定相关政策措施提供科学的依据和平台。

(4)决策服务和专家咨询服务系统

系统提供直观、简明、快捷的数据信息查询和决策支持服务。对重点用能企业的能耗进行科学、合理的咨询指导，帮助重点用能企业做出及时、正确、可行、有效的解决方案。

(5)能耗预测、能源安全预警系统

通过系统全面掌握重点用能企业能源购置、使用、消耗及生产情况，对企业的用能情况进行综合的评判和分析，对比同期值和限定值，对能耗超标情况予以预警提示。

在全面获取能源使用的基础上，进行数据挖掘分析，实现能耗的预测分析功能，为政府相关部门的宏观决策提供支撑体系。

(6)节能监察及信息发布、法律法规知识培训系统：

通过该系统平台，可对省重点耗能企业做全面节能监察工作；发布节能法律法规标准以及能源基础知识、能源统计知识、节能监测方法等资料；处理日常节能管理工作相关的公文、通知、公告等。

（三）系统网络结构

 系统把数据信息从各个企业的能源监控中心采集到后台的数据库系统，经分析与处理，提供分析预测和预警功能。同时通过门户网站、无线终端等手段为省、市领导以及相关委办局提供了多方位、可视化的便捷服务。

图4 系统结构

（四） 能耗监测系统产品选型

六、结语

总体来说，物联网大型楼宇建筑耗能管理研究是目前的研究重点，这有利于大型楼宇能耗能够降至最低，实现资源的有效利用，减少能耗的同时还能推进楼宇智能化建设更为科学、合理。本文中具体阐述了物联网的大型楼宇建筑能耗管理的一种实施参考方案，以推进楼宇的智能化建设取得理想效果，促使大型楼宇建设更为科学化、人性化、智能化。

【参考文献】

[1]牛冲丽,王涛.基于物联网的大型公共建筑能耗监测与节能服务[J].物联网技术,2015,(07):29-31+34.

[2]尹勇,倪敏,杨烨.基于物联网的楼宇能耗智能管理研究.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.

作者简介：周颖，女，本科，现就职于安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为重点用能单位能耗在线监测。邮箱:2880956070@qq.com；手机：18721095851（微信同号）；QQ：2880956070