【正大通讯】基于物联网的智能建筑能耗监测系统探讨

2022-07-15

智能建筑主要是指以建筑为平台，集架构、系统、应用、管理、优化为一体，集感知、传输、记忆、推理、判断、决策于一体的各类智能信息​​的综合应用。 . 智能将人、建筑、环境融为一体形成一体的能力，为人们提供安全、高效、便捷、可持续的建筑。在具体建设和实施方面，智能建筑主要分为三类应用：建筑安全保障、绿色节能、高效便捷。

本文主要从绿色节能的角度分析智能建筑能耗监测系统的应用现状和存在的不足，给出基于物联网技术的建筑能耗监测管理系统的建设思路，以期探讨电力能源在建筑中的实现。需求侧和供需侧的智能联动运行建筑能耗管理系统，促进了智能电网的广泛应用和发展。

1、智能建筑能耗监测现状及问题分析

1.1智能建筑能耗监测现状分析

在人类生产活动中，消耗各种资源，如水、电、煤、油、天然气等，是建筑物的重要场所，包括住宅小区、写字楼、超市、宾馆、饭店、食堂、医院等，其能源消耗在整个社会能源消耗中占很大比例，并且随着城市化的快速发展，这一比例正在逐年增加。

在我国，目前的楼宇能源管理系统通常是通过BAS（楼宇自动化系统）系统来实现的。BAS系统可以根据设定的程序，智能调节电力、照明、空调等动力设备的运行，从而达到高效节能的目的。目前，我国大中型公共和商业建筑基本都配备了BAS系统。但在实际应用中，大部分楼宇BAS系统仅用于设备状态监测和自动控制。能真正实现节能目标的系统少之又少，对建筑节能的智能监控管理不足。.

1.2 问题及原因分析

目前，智能建筑的能耗监测与管理主要存在以下三个问题。

1.2.1 缺乏大规模的楼宇联网监控

早在2008年，国家就制定了《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设技术导则》，对国家机关和大型公共建筑能耗监测系统进行了具体规范。目前，全国多个城市也建立了大型公共建筑能耗监测平台，对重点建筑能耗进行实时监测，通过能耗统计、能源审计、能效公告等系统促进办公使用、能源消费配额和超配额涨价。建筑和大型公共建筑提高节能运行管理水平。然而，

1.2.2 建筑能耗大数据缺乏统计分析

由于缺乏大规模的建筑能耗在线监测，无法形成有效的区域建筑能耗大数据采集与分析；建筑运行系统复杂庞大，建筑能源数据管理混乱，不同系统数据之间缺乏有效的沟通和对比。众所周知，只有当数据积累到一定数量时，才能从中进行大数据分析，找出隐藏在海量数据中的有价值的信息和运行规律，进而为能源行业提供模型和数据参考。节省楼宇设备优化运行。

1.2.3 与智能电网输配电侧缺乏联动

统一的建筑能耗监测系统覆盖面大，通常以城市为主体，系统建设成本高，投资大。目前，我国具有一定区域规模的建筑能耗监测系统主要由政府建设。该系统的运行主要以能源消耗的收集和统计为基础，辅助政府部门对重要公共建筑的能源消耗进行监管。楼宇供电侧与供电侧之间的发电和配电缺乏有效的数据和系统联动。在当前智能电网和能源互联网建设的背景下，建筑能耗作为需求侧管理的重要组成部分，

2、基于物联网的智能建筑能耗监测系统

随着物联网、大数据、云计算等新兴技术的发展，无论是从数据存储设备，还是从数据存储设备，还是对建筑能耗的海量数据采集、传输和分析，都在技术上成为可能。高性能计算。服务，使得系统部署的成本越来越低。本文旨在探讨一种基于物联网的建筑能耗监测系统架构模型，以期为相关研发建设和智能电网应用提供帮助。

2.1 系统参考模型

物联网是由多个具有传感能力的传感设备按照约定的协议组成的自组织智能传感网络，然后通过智能计算和互联技术的支持，实现信息的聚合、集成、共享和智能化。处理。鉴于智能建筑的感知、传输和存储技术比较完善，在物联网三层模型（感知层、传输层、应用层）的基础上，建议引入接入层和平台层的概念，形成基于物联网的智能建筑。建筑能耗监测系统五层模型架构

图1 基于物联网的智能建筑能耗监测系统参考模型

2.2 系统组成

系统自下而上分为五层：设备层、接入层、传输层、平台层和应用层。在：

设备层：由水、电、气等各种智能能源采集设备组成，主要完成建筑能耗数据的采集和上传。同时，智能设备还可以具备一定的控制功能，可以对耗能设备的运行进行控制和调整。设备层设备通常使用来自不同制造商的不同协议。主流协议有kNX、PLC等有线和无线协议。

接入层：接入层主要是智能楼宇联网网关设备，主要完成各种底层通信协议设备数据的集中接入和统一协议转换，实现能耗数据的标准化。接入层网关作为边缘计算设备，具有一定的数据存储和计算能力。

传输层：传输层包括有线通信和无线通信。有线通信技术包括中长距离广域网（如各种宽带网）和短距离现场总线；无线通信层分为长距离无线网络（如LORA、NBIOT、3G/4G/5G）、中短距离无线网络。长距离无线局域网（WiFi）、超短距离无线局域网（例如）。通过有线和无线方式，完成数据到存储中心的传输。

平台层：平台层主要提供智能建筑能耗数据的统一处理和分析，为上层应用等业务系统提供数据调用和访问接口。平台除了设备接入、设备管理、规则引擎、权限和安全管理等基础功能外，还可以提供大数据分析、人工智能等服务组件，提供大数据等高性能海量数据处理服务分析和挖掘上层应用。.

应用层：应用层调用平台层提供的数据、逻辑等元素，通过图像、表格、视频等方式对建筑能耗数据进行可视化管理。通过采集的建筑环境温湿度、水、电、空气、空调等能耗数据，准确掌握建筑能耗的分布和具体特征，通过对能耗数据的分析，及时掌握能源消耗浪费和能源损失。建立建筑节能模型，为提高建筑节能提供决策依据。同时采集楼内空调、电视、电脑、微波炉等，以获取用户准确、实时的能源消耗数据，发现用户的能源消耗习惯，制定能源供应计划，调整能源供应。减少不必要的能源浪费的策略，因地制宜地实现节能降耗措施。应用层应提供开放的接口，支持综合能源服务商侧的能源供应公司、调度系统、能源管理系统等服务和系统，实现数据价值最大化，创造经济效益. 并调整能源供应。减少不必要的能源浪费的策略，因地制宜地实现节能降耗措施。应用层应提供开放的接口，支持综合能源服务商侧的能源供应公司、调度系统、能源管理系统等服务和系统，实现数据价值最大化，创造经济效益. 并调整能源供应。减少不必要的能源浪费的策略，因地制宜地实现节能降耗措施。应用层应提供开放的接口，支持综合能源服务商侧的能源供应公司、调度系统、能源管理系统等服务和系统，实现数据价值最大化，创造经济效益.

2.3 其他建议

政府和行业协会牵头制定能耗采集网关等物联网设备数据协议标准，探讨接入国家工业互联网分析节点，促进系统与设备互联互通；同时，制定鼓励商业建筑的扶持和激励政策。建筑主动接入能耗监测平台，开展建筑能耗数据公开共享，充分发挥建筑能耗数据的经济价值和社会效益。

3、结束语

建筑是智能电网和能源需求方，建筑能耗占总能耗的很大一部分。在物联网技术飞速发展的今天，利用物​​联网技术改造传统的建筑节能管理，建立基于物联网的建筑能耗监测系统，分析建筑能耗的客观规律和可能的影响因素，降低能耗，节约成本，实现生态环境保护，提高生活舒适度；同时，加强对建筑节能的统一监测和管理，这对于减少需求侧电力能源浪费，实现电力供需平衡非常重要，充分发挥建筑能耗数据的经济价值和社会效益。重要的作用和意义。