摘要：鑒于國內(nèi)高能耗建筑缺乏有效的能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的可視化建筑能耗和環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，提出了平臺(tái)結(jié)構(gòu)，詳細(xì)介紹了平臺(tái)的配置和系統(tǒng)的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：建筑能耗；環(huán)境監(jiān)測(cè)；節(jié)能；物聯(lián)網(wǎng)；
引言
隨著我國城市化進(jìn)程的加快，預(yù)計(jì)到2020年，全國城市生活人口將達(dá)到56%以上，第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重可能超過45%[1]相應(yīng)的建筑設(shè)施也將翻番，建筑能耗的大幅增加將不可避免。隨著能耗問題的日益突出，如何實(shí)現(xiàn)能耗管理和能源成本降低已成為我國的首要任務(wù)。準(zhǔn)煤高出7倍。在北京的16家酒店中，能耗高的酒店的能耗是能耗低的酒店的近3倍。北京酒店、酒店、商場(chǎng)、寫字樓等大型公共建筑面積僅占民用建筑的5.4%，但年用電量高達(dá)33億kW·h，接近全市居民的生活。
1建筑能耗分析
目前，建筑能耗與工業(yè)能耗和交通能耗并列，已成為我國能耗的三大“能耗大戶"。目前，我國每年新建房屋20億m2中，99%以上是高能耗建筑；在現(xiàn)有約430億m2建筑中，只有4%采取了能效措施，單位建筑面積采暖能耗是發(fā)達(dá)國家新建建筑的3倍以上。據(jù)測(cè)算，如果不采取有效措施，到2020年，我國建筑能耗將是目前的3倍以上。
在我國能源消費(fèi)中，建筑能耗占很大比例。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑能耗在我國能源總消費(fèi)中的比例已達(dá)27%．6％，發(fā)達(dá)國家的建筑能耗一般占全國總能耗的30%～40％。[2]在建筑能耗方面，國家辦公樓和大型公共建筑的高能耗問題日益突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國家辦公樓和大型公共建筑單位年用電量達(dá)到70%～300kW·h，為普通居民住宅10棟～20倍，占全國城鎮(zhèn)總用電量的22%。以北京為例，[3]據(jù)調(diào)查，在北京機(jī)構(gòu)的能源消費(fèi)中，單位建筑面積的年用電量約為80%～150kW·h，4是居民住宅～8倍；行政年人均能耗為3.35t標(biāo)準(zhǔn)煤，比全市人均生活能耗為0.47t標(biāo)準(zhǔn)煤的50%，單位面積年平均能耗為普通住宅的5倍～10倍。
這類建筑一般缺乏詳細(xì)的能源計(jì)量，現(xiàn)有數(shù)據(jù)不能滿足能源消耗分析的需要，不能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)能源消耗問題。為了更好地開展大型公共建筑節(jié)能工作，我們?cè)敿?xì)掌握了建筑的各種能源消耗，通過這些能源消耗和建筑環(huán)境分析發(fā)現(xiàn)建筑能源問題，為未來的節(jié)能管理和節(jié)能改造提供依據(jù)，建筑能源消耗和環(huán)境監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)在這個(gè)過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
2系統(tǒng)概述
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能耗和環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)建筑能耗中的電、水、氣、熱、冷五種能源系統(tǒng)，并結(jié)合建筑內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析能耗數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)應(yīng)用（modbus）該儀器實(shí)現(xiàn)了基于泛在無線傳感網(wǎng)的五種能源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，采用泛在無線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集(UNIT)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)，采用工業(yè)數(shù)據(jù)庫和組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的總結(jié)和分析。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
該系統(tǒng)包括能耗監(jiān)測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)兩部分。其中，能耗監(jiān)測(cè)按能源類別分類進(jìn)行監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，分為電、水、氣、熱、冷五類；其中，電分為兩級(jí)監(jiān)測(cè)、電①級(jí)別分項(xiàng)：照明插座用電、空調(diào)用電、動(dòng)力用電和特殊用電四個(gè)分項(xiàng)，電量用電②分類：照明插座電源包括房間照明電源、插座電源、走廊電源、應(yīng)急照明電源和室外景觀照明電源5②等級(jí)分項(xiàng)，空調(diào)用電包括冷熱站用電和空調(diào)末端用電②級(jí)別分項(xiàng)，動(dòng)力用電包括電梯用電、水泵用電和通風(fēng)機(jī)用電②等級(jí)分項(xiàng)，特殊用電包括信息室、洗衣房、廚房、餐廳、游泳池、健身房6個(gè)②等級(jí)分項(xiàng)，其他分類能耗不分項(xiàng)監(jiān)測(cè)。環(huán)境監(jiān)測(cè)部分為：溫度、濕度、一氧化碳、水浸、光照、紅外檢測(cè)等。
2.1系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)
該系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、測(cè)控單元為基本工具，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控和遠(yuǎn)程管理控制提供基本平臺(tái)，可與檢測(cè)控制設(shè)備形成任何復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一般分為三層：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。
站控管理層；網(wǎng)絡(luò)通訊層；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層層；
2.2系統(tǒng)主要部件技術(shù)性能指標(biāo)
數(shù)據(jù)采集器；電力采集系統(tǒng)；水量采集系統(tǒng)；氣量采集系統(tǒng)；制熱采集系統(tǒng)；
制冷量采集系統(tǒng)；環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)房及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；
3系統(tǒng)特點(diǎn)
針對(duì)現(xiàn)代建筑能耗和環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量大、密集、布線復(fù)雜的特點(diǎn)，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的可視化建筑能耗和環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案。通過構(gòu)建基于無線傳感網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，開發(fā)具有能耗管理和節(jié)能策略分析功能的軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)建筑能耗和室內(nèi)環(huán)境的可視化監(jiān)測(cè)和管理。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)建筑能耗和建筑環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)，根據(jù)建筑環(huán)境分析建筑能耗狀態(tài)，得出能耗系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)化能源配置。
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感層采用無線傳感技術(shù)建立無線傳感網(wǎng)絡(luò)，可大大減少接線工作或無接線，不改造現(xiàn)有能耗設(shè)備，工程安裝維護(hù)簡(jiǎn)單方便。減少建筑能耗和環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)和綜合接線對(duì)環(huán)境的影響，減少投資和工期，特別適用于現(xiàn)有建筑和設(shè)施。
該系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，擴(kuò)展功能強(qiáng)，可以方便地滿足用戶未來的需求。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)靈活，可隨時(shí)增加或減少傳感節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的維護(hù)，任何節(jié)點(diǎn)的故障都不會(huì)影響系統(tǒng)的工作。
使用智能終端可以通過GPRS或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控。同時(shí)具有本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，保證數(shù)據(jù)完整性。
建筑能耗和環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)可視化管理，能耗分析報(bào)告自動(dòng)生成，能耗報(bào)告自動(dòng)打印，操作管理方便。
該系統(tǒng)將建筑能耗監(jiān)測(cè)與建筑環(huán)境監(jiān)測(cè)有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化配置；無線網(wǎng)絡(luò)模式和模塊化結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)方便，施工改造方便；可視化界面為維護(hù)管理人員提供了更方便的操作管理模式，易于推廣，是建設(shè)綠色節(jié)能建筑的有效途徑。項(xiàng)目的應(yīng)用可以大大提高建筑能源利用效率，有效緩解當(dāng)前能源緊張的壓力，具有廣闊的市場(chǎng)前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)緩解國家能源短缺，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排溫室氣體規(guī)劃目標(biāo)，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要而深遠(yuǎn)的意義。
4安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)
4.1概述
Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)。在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了對(duì)水、氣、煤、油、熱（冷）量的集中采集和分析。通過對(duì)用戶端所有能耗的細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，將各種能源的消耗情況以直觀的數(shù)據(jù)和圖表顯示給管理者或決策層，便于找出高能耗點(diǎn)或不合理的能耗習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源計(jì)算，分析現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施，并向縣級(jí)以上節(jié)能管理部門報(bào)送能源計(jì)算報(bào)告。
4.2應(yīng)用場(chǎng)所
系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維，適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測(cè)和管理。
4.3系統(tǒng)功能
系統(tǒng)概況；能源使用概況；能源使用統(tǒng)計(jì)；復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)；同比分析；能源流向圖；夜間能耗分析；設(shè)備管理；用戶報(bào)告
5系統(tǒng)硬件配置
參考文獻(xiàn)
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