廖曉娟

(重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院，重慶 402160)

0 引言

在全球能源壓力日益增大的背景下，降低能耗就是在提高效率，節(jié)能能量就是再生利用能量。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將大量傳感器遷入到車(chē)輛、設(shè)備、建筑、電器以及各個(gè)系統(tǒng)之中，在實(shí)現(xiàn)物物相連的同時(shí)，提高智能節(jié)能的水平，避免能量徒耗。比如在智慧城市的建設(shè)中，不僅需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建智慧系統(tǒng)，更需要物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行能耗控制。在推進(jìn)“中國(guó)制造2025”的進(jìn)程中，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)起到了促進(jìn)作用，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展、優(yōu)化對(duì)其發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響，是實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”的重要基礎(chǔ)，對(duì)中國(guó)未來(lái)的發(fā)展提供了技術(shù)層面的支撐。

1 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)原理分析

物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)智慧節(jié)能減排，具體包括智慧城市、智慧汽車(chē)、智慧電器、智慧工業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)、智慧家居等部分，通過(guò)結(jié)構(gòu)節(jié)能、自身節(jié)能、設(shè)備節(jié)能、技術(shù)節(jié)能、管理節(jié)能等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。技術(shù)應(yīng)用包括全面感知、可靠傳輸和智能處理等環(huán)節(jié)，通過(guò)不斷推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新?lián)Q代、算法的升級(jí)和基礎(chǔ)感知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步來(lái)簡(jiǎn)化操作，提升系統(tǒng)的節(jié)能性。操作上通過(guò)部署大量低能耗傳感器，全面監(jiān)測(cè)溫度、濕度、光照、能耗、電量等，傳感器之間以低能耗形式實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，提升整體感知能力，全面掌握能量消耗的信息。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能技術(shù)的高度自身能源管理的信息化、流程化、可視化和智能化，可以在任何區(qū)域通過(guò)加密技術(shù)訪問(wèn)節(jié)能系統(tǒng)，進(jìn)行智能決策和分析。在未來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，節(jié)能系統(tǒng)能夠像人體感知饑餓一樣感知能量的消耗，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控、仿真分析、智能分析等過(guò)程，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)化，做出決策，讓系統(tǒng)選擇最佳節(jié)能狀態(tài)。最常見(jiàn)的就是，系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠自動(dòng)感知當(dāng)前最佳的光照和溫度，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)的最新進(jìn)展

2.1 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向

物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)目前從傳統(tǒng)單一的節(jié)能技術(shù)向綜合智能化系統(tǒng)方案轉(zhuǎn)變，已經(jīng)從一種單一的技術(shù)手段發(fā)展為綜合化的節(jié)能方案，過(guò)去節(jié)能技術(shù)的使用是核心，而現(xiàn)在，節(jié)能系統(tǒng)的打造成為根本。采用“物聯(lián)網(wǎng)+”智慧節(jié)能系統(tǒng)對(duì)環(huán)境進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，按照節(jié)能計(jì)劃和策略進(jìn)行智能降耗。以智能建筑為例，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能控制，還能實(shí)現(xiàn)火警、煙霧入侵、安全的監(jiān)測(cè)，能量流量和費(fèi)用的實(shí)時(shí)計(jì)算，遠(yuǎn)程控制和移動(dòng)端的管理等。未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還會(huì)體現(xiàn)出高度的智能性，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)之間的互通互連，打造一種新的網(wǎng)絡(luò)模式。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)未來(lái)發(fā)展最大的特點(diǎn)是打破過(guò)去單一的節(jié)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的融合[2]。比如智能建筑通過(guò)傳感器和汽車(chē)連接在一起，打造智能車(chē)庫(kù)節(jié)能系統(tǒng)。無(wú)論是家電、車(chē)輛、家居、建筑，還是工作設(shè)備，都可以納入整體的節(jié)能生態(tài)系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)打造一個(gè)節(jié)能的全面感知系統(tǒng)。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)的特征

首先，技術(shù)不斷高精尖化，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，努力降低能耗。比如華盛頓大學(xué)的學(xué)生開(kāi)發(fā)出來(lái)一種新的WiFi，其能耗是正常WiFi的萬(wàn)分之一，該技術(shù)就代表了物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)的新發(fā)展方向。其次，高度個(gè)性化。以用戶體驗(yàn)為中心，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的共享，給用戶提供精準(zhǔn)的服務(wù)體驗(yàn)。比如電腦屏幕的亮度可以根據(jù)用戶的需要自動(dòng)調(diào)節(jié)，既能夠滿足用戶日常的需求，還充分考慮到對(duì)其眼睛的保護(hù)。溫度也是如此，物聯(lián)網(wǎng)根據(jù)用戶自身肌體的感應(yīng)和變化提供一個(gè)最舒適的溫度，既滿足了最低能量消耗，又提升了用戶的體驗(yàn)。最后，高度智慧化，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)將會(huì)打造一個(gè)整體智慧生態(tài)系統(tǒng)，整體的智能水平將不斷提高，這需要AI技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和計(jì)算機(jī)算法的進(jìn)步。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用

首先，在互聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)層面進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的基礎(chǔ)支持，雖然我國(guó)起步較晚，但是強(qiáng)大的工業(yè)化和人才儲(chǔ)備能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)層面的問(wèn)題解決和技術(shù)創(chuàng)新。還需要對(duì)各種資源進(jìn)行技術(shù)層面的重復(fù)利用。這也是節(jié)能的主要措施之一，也是符合更加有效地利用日益減少的資源的方針。其次，要通過(guò)管理的細(xì)化對(duì)消耗和排放進(jìn)行最優(yōu)控制，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、分析、整理、優(yōu)化，不能通過(guò)技術(shù)解決的要通過(guò)管理方式實(shí)現(xiàn)控制，充分利用物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)功能。最后，要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，這個(gè)數(shù)據(jù)分析層次是基于技術(shù)的改進(jìn)、優(yōu)化和創(chuàng)新，任何技術(shù)都是需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)、改進(jìn)、再試驗(yàn)、再改進(jìn)不斷的循環(huán)后得到成熟的技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)也是如此[3]。“中國(guó)制造2025”也是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能進(jìn)行了規(guī)劃，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造業(yè)的升級(jí)換代，逐漸向各個(gè)領(lǐng)域延伸，將成功的經(jīng)驗(yàn)分享到其他領(lǐng)域中，為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)普及奠定基礎(chǔ)。

2.4 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)

物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)逐步發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到智慧城市、智慧汽車(chē)、智慧電器、智慧工業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)、智慧家居等領(lǐng)域，在部分領(lǐng)域的應(yīng)用有明顯的提升效果。著眼于未來(lái)，智能是發(fā)展的方向，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)還應(yīng)不斷發(fā)展、創(chuàng)新，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更加高階的智慧層級(jí)。這就需要一個(gè)更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃，將不同智慧領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)，例如智慧家居、智慧汽車(chē)、智慧城市等，連接成為一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全方位的智能服務(wù)，這是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)研究的方向[4]。包括將不同的產(chǎn)品、技術(shù)、應(yīng)用環(huán)境等，實(shí)現(xiàn)技術(shù)層面的對(duì)接，使系統(tǒng)更好地為人類服務(wù)。

3 物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用案例分析

選擇在智慧建筑系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)，就要在建筑電氣設(shè)備中全面引入物聯(lián)網(wǎng)傳感器，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能控制。同時(shí)對(duì)系統(tǒng)能耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)，檢驗(yàn)其效果。為了測(cè)量其特性，要對(duì)裝置的日均節(jié)能進(jìn)行系統(tǒng)的研究。除了需要計(jì)算能量分布之外，在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中，不同時(shí)期其能耗特性不同，因此，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，深入研究系統(tǒng)的節(jié)能特性。對(duì)日均節(jié)能的柱狀圖和曲線圖進(jìn)行研究，可以看出其分布規(guī)律，如果系統(tǒng)非常穩(wěn)定，節(jié)能效果就明顯；如果系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，節(jié)能效率就有待改進(jìn)?？傮w統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，盡管各個(gè)站點(diǎn)的節(jié)能數(shù)據(jù)不同，但是整體節(jié)能效率在13%以上，節(jié)能效果明顯。但是在應(yīng)用中仍然存在技術(shù)問(wèn)題，比如在電氣設(shè)備做功過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熱能，采用相關(guān)設(shè)備及時(shí)收集熱能，如果收集裝置系統(tǒng)利用率高，可能節(jié)約20%以上的電能。但是目前如何利用做功的熱能仍然是需要解決的技術(shù)問(wèn)題，這需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)一步研究。

4 結(jié)語(yǔ)

在物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用中，首先，要選擇低能耗傳感器設(shè)備，全面監(jiān)控能耗信息，提高智能化水平，減少維護(hù)和設(shè)施成本，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、節(jié)省投資的目的，這樣更容易取得明顯效果。要優(yōu)先解決技術(shù)層面的瓶頸和難關(guān)，并符合我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的環(huán)境，不斷利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)、分析、總結(jié)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展和成熟化。再通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、整理、分析，找到技術(shù)存在的問(wèn)題，并根據(jù)問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，不斷完善物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。最后，通過(guò)成熟的技術(shù)進(jìn)行各個(gè)領(lǐng)域的普及，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)能技術(shù)帶來(lái)的增益。在此過(guò)程中依舊要堅(jiān)持對(duì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化、革新，技術(shù)是發(fā)展、前進(jìn)的動(dòng)力源泉。