摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國建筑能耗的總量逐年上升，在社會(huì)能源總消費(fèi)量占比接近三成。而國際上發(fā)達(dá)國家建設(shè)部科技司相關(guān)研究表明，隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活質(zhì)量的改善，我國建筑耗能占比將上升至35%左右。如何降低建筑能耗已經(jīng)成為目前急需解決的問題?；谶@個(gè)問題，設(shè)計(jì)和開發(fā)一套基于物聯(lián)網(wǎng)的建筑物綜合能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)，從而對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，為用戶提供節(jié)能管理方案，從而解決建筑的高能耗問題。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；建筑物；綜合環(huán)境；能耗監(jiān)測

引言

我國建筑節(jié)能水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。我國大部分企業(yè)和事業(yè)單位由于對(duì)節(jié)能意識(shí)不強(qiáng)，特別是辦公大樓能耗嚴(yán)重。但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，單位能耗逐漸增加，其用能支出也越來越多。這就需要研究一個(gè)降低建筑物能耗的方法，當(dāng)前雖有較多學(xué)者研究了能耗監(jiān)測系統(tǒng)，但是建筑物內(nèi)能耗監(jiān)測點(diǎn)位較多且綜合布線復(fù)雜，導(dǎo)致監(jiān)測效果不好，不能有效降低建筑物能耗，基于這個(gè)問題，有必要開發(fā)一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑物綜合環(huán)境能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)來解決上述問題。

1能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1管理平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

建筑綜合環(huán)境能耗監(jiān)測管理主要是由感知層，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層次結(jié)構(gòu)組成。

（1）感知層。建筑體內(nèi)控制設(shè)備分散，需要在各個(gè)能耗設(shè)備終端加入能耗計(jì)量采集裝置，根據(jù)現(xiàn)場情況，采集裝置的通信技術(shù)可以采用現(xiàn)場總線技術(shù)，以太網(wǎng)傳輸或無線傳輸方式。通過傳感器以及采集設(shè)備對(duì)相關(guān)目標(biāo)物體的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，網(wǎng)關(guān)或基站節(jié)點(diǎn)及其接入設(shè)備，按照相關(guān)通信協(xié)議和規(guī)約，將采集的信息數(shù)據(jù)或用戶需求指令傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)或信息數(shù)據(jù)采集層。傳感器以及采集網(wǎng)絡(luò)的部署，能及時(shí)有效地獲得到所監(jiān)控物體的數(shù)據(jù)，這是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要特征。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層以應(yīng)用服務(wù)器組和數(shù)據(jù)服務(wù)器集群等為硬件基礎(chǔ)。采用大數(shù)據(jù)平臺(tái)軟件為建設(shè)載體，針對(duì)采集的數(shù)據(jù)開展清理、存儲(chǔ)、建模、分析等工作。各前端采集系統(tǒng)與中心服務(wù)器之間采用高速以太網(wǎng)通信機(jī)制，可以順利采集到遍布全島的各類物聯(lián)網(wǎng)信息、視頻監(jiān)控畫面等，再經(jīng)過各種智能信息處理，如信息融合、信息挖掘等，通過可視化大屏等終端以展現(xiàn)。

（3）應(yīng)用層。智慧的管理決策與應(yīng)用層包括多個(gè)方面：數(shù)據(jù)展示據(jù)分析、設(shè)備管理、應(yīng)急管理等，基于數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用對(duì)能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)展示和分析數(shù)據(jù)展示據(jù)：數(shù)據(jù)的可視化是對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值直接應(yīng)用形式，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集的數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行定位，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析，可以直觀地了解到各設(shè)備的能耗狀態(tài)以及趨勢(shì)；設(shè)備管理是采集層所連接的設(shè)備終端不但有設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)以及故障告警等數(shù)據(jù)也同時(shí)采集，這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用，可以為節(jié)能降耗的策略提供數(shù)據(jù)支撐。

1.2無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

能量監(jiān)測管理系統(tǒng)是基于無線局域網(wǎng)通信平臺(tái)與通信互動(dòng)平臺(tái)和其他輔助管理平臺(tái)共同協(xié)作的基礎(chǔ)上的，三者聯(lián)合合作，相互制約。

1.3能耗監(jiān)測系統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

建筑物中可消耗的能源包括電、水、熱量等，每時(shí)每刻都在影響著周圍的環(huán)境監(jiān)測，其物理原因有地表的溫度、人類的活動(dòng)、各種災(zāi)害等等，由于現(xiàn)代社會(huì)的不斷進(jìn)步，大量先進(jìn)的設(shè)備儀器都在影響著環(huán)境的耗能監(jiān)測，這些儀器遵循著各自的工作模式，與系統(tǒng)之間維持著緊密的聯(lián)系，所以為了解決建筑物密集、設(shè)備干擾的問題，對(duì)系統(tǒng)中的傳感節(jié)點(diǎn)采用ZigBee的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的設(shè)計(jì)

2.1能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)

在構(gòu)建能耗監(jiān)測系統(tǒng)過程中，要使用智能服務(wù)器作為各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的載體，不但符合系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，還緊跟現(xiàn)代科技潮流，按照系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)了龍芯1B處理器，通過智能技術(shù)，直接下達(dá)監(jiān)測指令，實(shí)時(shí)監(jiān)測建筑物周圍設(shè)備的使用情況和耗能情況，有效進(jìn)行安全管理。

2.2控制終端網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)用戶的需求與系統(tǒng)的功能選擇龍芯1B處理器來作為監(jiān)測管理系統(tǒng)的核心處理器，可以一定限度地實(shí)現(xiàn)Linux的優(yōu)勢(shì)，該處理器是產(chǎn)于中國，是利用SMIC0.13μm制作，其特點(diǎn)是造價(jià)低，性能良好，具有不錯(cuò)的安全性，適合大批量生產(chǎn)。將其芯片與系統(tǒng)的處理器相連，不但可以擴(kuò)大其兼容性，還在一定程度上增加了無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率。本文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)就是通過JTAG接口來調(diào)試核心處理器，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，對(duì)系統(tǒng)畫面的控制。

3Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺(tái)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺(tái)。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應(yīng)用場所

本平臺(tái)適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

（3）平臺(tái)結(jié)構(gòu)

（4）平臺(tái)功能

電力集抄；能耗分析；預(yù)付費(fèi)管理；充電樁管理；智能照明；安全用電；智慧消防

（5）系統(tǒng)硬件配置

4結(jié)束語

本文研究了一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的建筑物綜合環(huán)境能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測建筑能耗數(shù)據(jù)，用戶能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測建筑物內(nèi)部耗能，并且能夠?qū)\(yùn)行狀態(tài)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)能耗評(píng)估、能耗診斷的功能。并且，還大大減少了綜合布線環(huán)節(jié)，減少工作量，滿足了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。但是由于研究時(shí)間有限，所研究系統(tǒng)難免有不足之處，在后續(xù)研究中將進(jìn)一步優(yōu)化此系統(tǒng)，為相關(guān)領(lǐng)域提供幫助。

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