简析基于无线物联网的建筑能耗监测系统探讨

叶根胜

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:本文分析了智能建筑能源消耗监测系统的建设和应用现状，简要分析了存在的问题和原因。在此基础上，探讨了基于物联网的智能建筑能源消耗监测系统结构的参考模型，以实现建筑字符中电力能源需求侧和供需侧的智能联动运行。

关键字：智能建筑；能源消耗监测；

0引言

智能建筑主要是指以建筑为平台，基于对各种智能信息的综合应用，集结构、系统、应用、管理和优化于一体，具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智能能力，形成以人、建筑和环境为协调的一体化建筑，为人们提供安全、**、便捷、可持续的发展功能环境。从具体建设实施来看，智能建筑主要分为三类:建筑安全和安全。

本文主要从绿色节能的角度，分析了智能建筑能耗监测系统的应用现状和不足，并给出了基于物联网技术建设建筑能耗监测管理系统的建设思路，旨在探索实现建筑中电力能源需求侧和供需侧的智能联动运行，促进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，水、电、煤、石油、天然气等各种资源的消耗。其中一个重要场所是建筑，包括住宅小区、写字楼、超市、酒店、餐厅、医院等。，其能耗占整个社会能耗的很大比例，而且随着城市化的快速发展，比例逐年上升。

在中国，BAS(建筑自动化系统)系统通常用于建筑能耗管理系统。BAS系统可以智能地运行和调节电力、照明、空调等动力设备，以达到**节能的目的。目国内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，大部分建筑BAS系统只作为设备状态监控和自动控制，很少有系统能够真正实现节能目标，建筑能效智能监控管理不足。

1.2分析存在的问题及原因

现在智能建筑的能耗监测与管理，主要存在以下三个问题。

1.2.缺少建筑物大规模网络监测

早在2008年，机关和大型公共建筑的能耗监测系统就做出了具体的规范。目，全国许多城市也建立了大型公共建筑能耗监测平台，实时监测重点建筑的能耗，促进办公建筑和大型公共建筑通过能耗统计能源审计、能源效率公示、能源使用定额和超定额加价等制度提高节能运行管理水平。但目建筑能耗监测平台覆盖面远远不够，尤其是大型写字楼、商业综合体等商业建筑，其BAS系统往往服务于单个建筑和物业。由于设备界面不统一或缺乏统一，

1.2.缺少建筑能耗大数据的统计分析

由于建筑能耗缺乏大规模的网络监控，无法形成有效的区域建筑能耗大数据采集和分析；建筑运行系统复杂庞大，建筑能源数据管理混乱，缺乏不同系统数据之间的有效沟通和比较。众所周知，只有当数据积累到一定数量时，我们才能分析大数据，找出隐藏在海量数据中的有价值信息和运行规律，从而为建筑设备的节能优化运行提供模型和数据参考。

1.2.3与智能电网输电、配电侧缺乏联动。

由于覆盖面广，统一的建筑能源消耗监测系统通常以一个城市为主体，使得系统建设成本高，投资大。目，我国具有一定区域规模的建筑能源消耗监测系统主要由**部门监督重要公共建筑的能源消耗。在目智能电网和能源互联网建设的背景下，建筑能源消耗作为需求侧管理的重要组成部分，需要纳入智能电网系统建设进行统一规划和建设。

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、云计算等新技术的发展，无论是数据存储设备还是高性能计算服务，都有可能在技术上爱上建筑能耗大型设备的联网运行、海量数据采集、传输和分析，使得系统部署成本越来越低。本文正在探讨一个基于物联网的建筑能耗监测系统架构模型，旨在帮助相关的R&D建设和智能电网应用。

系统参考模型2.1

物联网是通过几个具有感知能力的传感设备，按照约定的协议形成自组织、智能的传感器网络，然后通过智能计算和互联网技术的支持，实现信息的聚集、整合、共享和智能处理。鉴于目智能建筑的感知、传输和记忆技术相对完善，建议在物联网三层模型(感知层、传输层、应用层)的基础上，引入接入层和平台层的概念，形成基于物联网的智能建筑能耗监测系统五层模型架构。系统架构的初步假设如图1所示。

2.2系统组成

该系统自下而上由五个层次组成：设备层、接入层、传输层、平台层和应用层。其中：

设备层:主要完成建筑能耗数据的采集和上传，由水、电、气等各种智能能量采集设备组成。同时，智能设备还可以具备一定的控制功能，可以控制和调节能源设备的运行。设备层设备通常由不同的制造商采用不同的协议，主流协议包括knx、Modbus、BACnet、PLC、有线和无线协议，如Zigbee。

接入层:接入层主要是智能建筑物联网网关设备，主要完成底层各种通信协议设备数据的集中接入和协议的统一转换，实现能耗数据的标准化。作为一种边缘计算设备，接入层网关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的广域网终端(如各种宽带网终端)和短距离的现场总线:无线通信层分为长距离无线网络(如LORA)、NBIOT、3G/4G/5G、无线局城网中短距离(WiFi)、无线局域网(如Zigbee)超短距离。将数据传输到存储中心，采用有线和无线的方式。

平台层:平台层主要提供统一的智能建筑能耗数据处理和分析，为上层应用和其他业务系统提供数据调用访问接口。平台除了设备访问、设备管理、规则引擎权限、安全管理等基本功能外，还可以提供大数据分析、人工智能等服务组件，为上层应用提供大数据分析挖掘等高性能海量数据处理服务。

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、视频等方式可视化管理建筑能耗数据。通过收集的建筑环境温度、湿度、水、电、空气、空调等能耗数据，可以准确掌握建筑能耗的分布和具体特点，通过能耗数据的分析，及时掌握能耗浪费和能源损失，建立建筑能效模型，为提高建筑节能提供决策依据。同时，对空调、电视、电脑微波炉等建筑中的高功率电气设备进行电力消耗采集，准确、实时地了解用户的能耗。

2.3其他建议

为了方便系统和设备之间的互联互通，国家工业互联网分析节点；同时制定扶持奖励政策，鼓励各商业建筑积接入能耗监测平台，开展建筑能耗数据开放共享，充分挖掘建筑能耗数据的经济价值和社会效益。

三安科瑞建筑能耗分析系统

3.1概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系统是一个用户端能源管理分析系统。在电能管理系统的基础上，增加了水、气、煤、油、热(冷)量的集中采集和分析。通过对用户端的所有能耗进行细分和统计，各种能源的使用和消耗可以通过直观的数据和图表显示给管理者或决策层，从而找出高能耗点或不合理的能耗习惯，有效节能，为用户进一步节能改造或设备升提供准确的数据支持。用户可以按照国家有关规定实施能源计算，分析现状，找出问题，挖掘节能潜力。

3.2应用场所

系统设计、施工和运营维护适用于公共建筑、集团公司、工业园区、大型物业、学校、医院、企业等不同行业的能耗监测和管理。

3.3系统功能

3.3.1系统概况

平台运行状态，当月能耗折算，地图导航，各能耗逐时，逐月曲线，当日，当月能耗同比分析滚动显示。

3.3.2用能概况

比较建筑、部门、区域、分支、分类等能耗。，支持当天的趋势，当月的趋势曲线，分时段能耗的统计对比，总能耗的同比对比。

3.3.3用能统计

对建筑、区域、分项、支路等结构按日、月、年报表的形式统计对分类能源用能进行统计，支持报表数据导出EXCEL，支持选择建筑数据进行生成柱状图。

3.3.4复费率统计

复费率报表按日、月、年统计对单栋建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析。支持数据导出到EXCEL。

3.3.5同比分析

对建筑、分项、区域、支路等用能按日、月、年以图形和报表结合的方式进行用能数据同比分析。

3.3.6能源流向图

能源流向图展示单栋建筑**时段内各类能源从源头到末端的的能源流向，支持按原始值和折标值查看。

3.3.7夜间能耗分析

夜间能耗以表格、曲线、饼图等形式对选择支路分类能源在**时段工作时间与非工作时间用能统计对比，支持导出报表。

3.3.8设备管理

设备管理包括，设备类型、设备台账、维保记录等功能。辅助用户合理管理设备，确保设备的运行。

3.3.9用户报告

用户报告针对选定的建筑自动统计各能源的月使用的同环比趋势，并提供简单的能耗分析结果，针对用电提供单独的复费率用能分析，报告可编辑。

4.系统硬件配置

5结语

楼宇建筑作为智能电网与能源需求侧，楼宇建筑用能占据整个能源消耗很大部分。在物联网技术迅猛发展的**，利用物联网技术改造传统楼宇能效管理，建立基于物联网的楼宇能耗监测系统，分析楼宇能量消耗的客观规律以及可能影响因素，实现能耗降低、节约成本，实现对生态环境的保护和提高生活舒适度;同时加强对建筑能效的统一监测管理，对减少需求侧电力能源浪费、实现电力供需平衡充分挖掘建筑能耗数据的经济价值和社会效益，有着非常重要的作用和意义。

参考文献

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[8]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

作者介绍

叶根胜，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为建筑能耗系统的设计与应用

原创作者：上海安科瑞新能源有限公司