物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(xué)校 ，廣東　深圳　518000）

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(xué)校 ，廣東深圳518000）

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是時代發(fā)展前進的重要推動技術(shù)。在智能建筑高速發(fā)展的今天，研究智能建筑能源管理中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效運用，對于推動智能建筑節(jié)能發(fā)展有重要的意義。本文首先論述了建筑的節(jié)能與能源管理、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，然后分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與能源管理系統(tǒng)的融合，最后以結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的某園區(qū)智能建筑能源管理系統(tǒng)的實際應(yīng)用，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能源管理中的有效運用，希望相關(guān)研究能促進人們對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的認識，重視建筑節(jié)能。

物聯(lián)網(wǎng)；智能建筑；能源管理；運用

1　建筑節(jié)能與能源管理

1.1 建筑節(jié)能的重要性

建筑節(jié)能的重要性可以從如下三個方面討論：

1.1.1 建筑節(jié)能是發(fā)展國民經(jīng)濟的需要

當(dāng)前，研究世界形式發(fā)展，發(fā)現(xiàn)世界格局的改變以及世界危機的出現(xiàn)均與能源有關(guān)，我國經(jīng)濟的發(fā)展也離不開能源的發(fā)展。能源短缺一直是制約我國經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，我國經(jīng)濟要想發(fā)展，必須要做好節(jié)能工作。近年來，隨著經(jīng)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(shè)備得到廣泛應(yīng)用，而且這一應(yīng)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(jīng)濟的發(fā)展。因此，為了保證國民經(jīng)濟的持續(xù)高效快速發(fā)展，需要做好建筑節(jié)能工作。

1.1.2 建筑節(jié)能是改善廣大人民的建筑熱環(huán)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(diào)降溫，而采暖制冷都需要能源，又由于我國人口數(shù)量多、能源利用率水平不高等多因素共同影響，導(dǎo)致我國對能源的需求非常大。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的推進，人們生活水平在不斷改善，人們對舒適的建筑熱環(huán)境的需要也越來越強烈。因此，從總體上分析，只有在節(jié)約能源的基礎(chǔ)上，對能源進行開發(fā)，不斷改善居民的建筑熱環(huán)境。

圖1　能源管理應(yīng)用方案架構(gòu)圖

1.1.3 建筑節(jié)能是貫徹國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重大部署

當(dāng)前，我國在貫徹國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中，重點強調(diào)了能源領(lǐng)域的節(jié)約及建筑中的節(jié)能。目前我國人均資源應(yīng)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(huán)境溫度的要求又特別迫切，在建筑設(shè)計中做好建筑節(jié)能，保證人們的需求，同時，還是貫徹國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)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(shè)，對于建筑能源的管理已經(jīng)從原來的單個建筑的管理發(fā)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(guān)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(jiān)測的基礎(chǔ)上進行能源的審計，最終實現(xiàn)建筑的節(jié)能。

2　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)，簡單的理解就是物與物之間相連的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)和工業(yè)化時代發(fā)展的產(chǎn)物。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要由傳感技術(shù)、控制技術(shù)和信息通信技術(shù)融合而成，能夠借助互聯(lián)網(wǎng)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(shè)備進行互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是對互聯(lián)網(wǎng)的一種拓展和延伸，是一種在21世紀全面互聯(lián)互通的智能化網(wǎng)絡(luò)。在如今，由于不斷有各種不同領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)解決方案的形成，促進了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。在智能建筑的能源管理中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后，進一步提升了建筑的能源管理能力，節(jié)約了更多的能源資源。

3　智能建筑能源管理系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合

智能建筑作為信息技術(shù)在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用而產(chǎn)生的一種新型產(chǎn)物，主要是以建筑物為平臺，依靠相關(guān)的建筑設(shè)備和對象，借助智能化的技術(shù)，為人們提供一種全方位的舒適的建筑環(huán)境，體現(xiàn)了建筑的安全性、高效性、節(jié)能性和環(huán)保性。時代的發(fā)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(tǒng)進行綜合、協(xié)調(diào)和控制，實現(xiàn)對建筑的統(tǒng)一管理，提升建筑內(nèi)整體的能耗水平的下降。

在智能建筑中，能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要為三層結(jié)構(gòu)，分別為現(xiàn)場層、網(wǎng)絡(luò)層和管理層。在現(xiàn)場層中，主要包含的是現(xiàn)場采用的各種設(shè)備，如傳感器、智能儀表等。在現(xiàn)場層中，通信一般采用的是現(xiàn)場總線標準。網(wǎng)絡(luò)層則是現(xiàn)場層與管理層之間進行有效通信的橋梁，實現(xiàn)設(shè)備的采集指令的發(fā)送和采集信息的傳送功能。管理層則主要是實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備統(tǒng)一的監(jiān)視、控制和管理，并將現(xiàn)場采集到的各種信息數(shù)據(jù)進行保存，此外，還具備報警功能。智能建筑能源管理系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)，對于實現(xiàn)智能建筑能源管理系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合奠定基礎(chǔ)?，F(xiàn)場層能夠采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所需的各種智能化設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)層能夠?qū)崿F(xiàn)不同方式的通信，滿足物聯(lián)網(wǎng)的遠程監(jiān)控和管理需求。管理層能夠有效采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的云計算技術(shù)進行數(shù)據(jù)的處理。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能建筑能源管理系統(tǒng)進行良好融合的過程中，一方面需要對當(dāng)前智能建筑能源管理系統(tǒng)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(tǒng)接入到物聯(lián)網(wǎng)平臺，這樣才能有效發(fā)揮出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)智能建筑能源管理系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合。

4　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能源管理系統(tǒng)中的有效運用實例

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為當(dāng)前最新型的技術(shù)，在智能建筑的能源管理系統(tǒng)中，目前已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。從前文論述可知，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠與能源管理系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)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(qū)的能源管理系統(tǒng)為例，分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能源管理系統(tǒng)中的有效運用。

4.1 能源管理應(yīng)用方案架構(gòu)

某科技園區(qū)的能源管理應(yīng)用方案進行分析。其能源管理系統(tǒng)的架構(gòu)圖如圖1所示。

4.2 能源管理系統(tǒng)功能

在此能源管理系統(tǒng)中，能夠按照三層架構(gòu)模式進行設(shè)計，實現(xiàn)了如下幾個方面的工作。（1）能夠?qū)ㄖ飪?nèi)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(shù)據(jù)采集之后，一方面將數(shù)據(jù)傳入能源管理系統(tǒng)供有關(guān)人員分析并提出合理的節(jié)能措施，另一方面，能夠?qū)⑾嚓P(guān)信息借助顯示屏顯示，方便喚起公眾對建筑能耗的關(guān)注。（3）對建筑的環(huán)境以及重點的設(shè)備進行監(jiān)控。引入相關(guān)的傳感器設(shè)備，實現(xiàn)對建筑內(nèi)的給排水、空調(diào)、照明、電梯等系統(tǒng)的運行進行監(jiān)控，方便遠程進行節(jié)能診斷。（4）便于進行能耗審計。（5）對節(jié)能效果進行評估分析并遠程控制有關(guān)設(shè)備的運行狀況。

4.3 應(yīng)用效果

4.3.1 園區(qū)能耗監(jiān)控

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

4.3.2 園區(qū)能源實時調(diào)度管理

在有關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂剖业哪茉粗悄芄芾硐到y(tǒng)中，會及時對相關(guān)能源消耗數(shù)據(jù)進行檢測與分析，一旦發(fā)現(xiàn)有異常能耗數(shù)據(jù)出現(xiàn)時，能夠利用管理系統(tǒng)和有效的遠程通信技術(shù)進行能源調(diào)度的控制。圖2所示即為本系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的能源調(diào)度管理操作界面圖。

4.3.3 園區(qū)能耗統(tǒng)計與查詢

在能源管理系統(tǒng)中，還應(yīng)具有的一個重要功能就是對能源消耗情況的查詢以及統(tǒng)計。在本套融合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的園區(qū)能耗管理系統(tǒng)中，能夠自定義時段和位置對能耗進行統(tǒng)計、查詢和對比。

結(jié)語

在智能化建筑的發(fā)展中，引入新型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，促進對建筑的能源管理，具有重要的現(xiàn)實意義。在建筑的節(jié)能減排中，利用物聯(lián)網(wǎng)的分層技術(shù)對建筑能耗情況進行綜合感知和檢測，能夠得到科學(xué)可信的數(shù)據(jù)，而且借助先進的遠程控制技術(shù)，能夠有效實現(xiàn)對智能建筑能耗的智能控制。

圖2　園區(qū)能源調(diào)度管理界而圖

[1]潘嘉欣.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑新能源應(yīng)用管理系統(tǒng)的研究[D].長安大學(xué)，2013.

[2]任虔英.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑設(shè)備管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].長安大學(xué)，2013.

[3]張紅.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能源管理中應(yīng)用的研究[D].長安大學(xué)，2013.

[4]王少偉.智能建筑與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的研究[D].長安大學(xué)，2012.

[5]張紅，王娜，尚偉林，李宏俠.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能源管理系統(tǒng)[J].現(xiàn)代建筑電氣，2012，（07）：10-14+18.

[6]陳永攀.建筑能源系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與實現(xiàn)技術(shù)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.

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