摘要：大型公共建筑物中通過能耗管控及改造來進行節(jié)能降耗的系統(tǒng)是根據(jù)建筑特點、通過運用無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)鏈接的、針對管理人員的能耗管理平臺，結(jié)合各類、項能耗數(shù)據(jù)的可靠采集，各用能設(shè)備的科學(xué)管控，不但準(zhǔn)確地掌握不同用途建筑、核對計算單元、特定區(qū)域和重點用能設(shè)備的能耗，使能源得到合理的利用，避免了浪費，而且能夠有效指導(dǎo)大型公共建筑的能源管理，給使用的建筑評測和節(jié)能改造提供相關(guān)依據(jù)。該平臺基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有實時的能耗數(shù)據(jù)采集和通信、遠(yuǎn)方云端輸送數(shù)據(jù)、自動根據(jù)不同的項目分開統(tǒng)計、分析數(shù)據(jù)、比對分析、報表展示和管理、數(shù)據(jù)上傳和存儲等一系列功能，滿足大部分公共建筑能耗監(jiān)測和管控的內(nèi)容和要求。

關(guān)鍵詞：節(jié)能改造物聯(lián)網(wǎng)計量監(jiān)測能耗管控

中圖分類號：TM76

AnIntelligentEnergyConsumptionControlPlatformBasedonIoTTechnology

CHENZhanghong

AnhuiProvinceWENERGYPowerOperationandMaintenanceCo.，Ltd.，Hefei，AnhuiProvince，230088China

Abstract：Thesystemofenergyconservancyandconsumptionreductionbyenergyconsumptioncontrolandrenovationinlarge-scalepublicbuildingsisanenergyconsumptionmanagementplatformformanagersthatisbasedonthecharacteristicsofbuildingsandlinkedbywirelessIoTtechnology.Combinedwiththereliablecollectionofallkindsofenergyconsumptiondataandthescientificcontrolofvariousenergyconsumptionequipment，itnotonlyaccuratelygraspstheenergyconsumptionofbuildingsfordifferentpurposes，checkcalculationunits，specialareasandkeyenergyconsumptionequipment，soastoreasonablyutilizeenergyandavoidwaste，butalsoeffectivelyguidestheenergymanagementoflarge-scalepublicbuildings，soastoproviderelevantbasisfortheevaluationandenergy-savingrenovationofbuildingsinservice.ThisplatformisbasedonInternettechnologyandhasaseriesoffunctionssuchasreal-timeenergyconsumptiondatacollectionandcommunication，theremotecloudtransmissionofdata，automaticstatisticsaccordingtodifferentprojects，dataanalysis，comparisonanalysis，reportdisplayandmanagementanddatauploadandstorage，whichmeetsthecontentandrequirementsoftheenergyconsumptionmonitoringandcontrolofmostofpublicbuildings.

KeyWords：Energy-savingrenovation;InternetofThings;Metrologicalmonitoring;Energyconsumptioncontrol

結(jié)合某綜合樓的用能現(xiàn)狀，將該樓作為研究主體開展實施，以實現(xiàn)通過物聯(lián)網(wǎng)平臺管控的方式，改變傳統(tǒng)人工手動和硬接改造周期長、破壞區(qū)域大等弊端，通過智慧管控的模式達(dá)到節(jié)能減耗的目的。據(jù)此，通過摸排綜合樓的用能狀況，分析和判別處在日常管理過程中存在的短板和問題，挖掘節(jié)能潛力，通過無線物聯(lián)網(wǎng)能耗管控平臺尋找節(jié)能方向，降低能源消耗和成本，并為后續(xù)其他項目的開展提出了相關(guān)意見建議。

1某綜合樓項目現(xiàn)狀

1.1項目基本概況

該綜合樓內(nèi)含辦公室、會議室、辦事窗口、停車場、人防等功能區(qū)域，共21層（其中，地上20層，底下1層，裙房三層），總建筑面積33243㎡。主要用能設(shè)施設(shè)備：空調(diào)、照明燈具、配電房、泵房、電梯和開水器及辦公設(shè)施設(shè)備等。

1.2近3年能耗數(shù)據(jù)

根據(jù)皖管﹝2020﹞12號《關(guān)于推進公共機構(gòu)合同能源管理的意見》中“三、基礎(chǔ)工作”章節(jié)規(guī)定的合同能源管理項目能耗基準(zhǔn)應(yīng)按照前3年平均能耗消耗量計算，但2020年初受疫情影響，由于部分干部職工采取居家辦公措施和辦公室通風(fēng)要求，導(dǎo)致整體綜合樓用能處于非正常狀態(tài)，故不作為能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此，取2018年、2019年和2021年的平均能耗作為基準(zhǔn)。

1.3當(dāng)前存在的問題

（1）隨著大樓辦公和業(yè)務(wù)人員的體量不斷加大，以及建筑使用樓層的不斷擴大，各種用能設(shè)備也在不斷豐富，同時因為存在大量使用不當(dāng)?shù)男袨椋嬖诤芏嗬速M能源的情況，使得近年來能耗處于不斷上升狀態(tài)。

（2）大樓目前耗能設(shè)備智能化水平低，部分職工存在節(jié)能意識不強的情況，經(jīng)常會出現(xiàn)下班或者離開辦公室之后忘記關(guān)空調(diào)和其他高耗電設(shè)備的現(xiàn)象，而這些耗能設(shè)備又不會根據(jù)情況自動關(guān)閉調(diào)節(jié)，這就出現(xiàn)了大量能耗的浪費。

（3）大樓原來舊的能耗管控平臺自動化程度不高，覆蓋面不廣，在平臺設(shè)計中沒有很好地將能耗信息關(guān)聯(lián)，而且數(shù)據(jù)能耗的監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用很少，無法實現(xiàn)節(jié)能降耗和可靠管控等目的。

2研究智慧能耗管控平臺的目的和主要建設(shè)內(nèi)容

2.1研究智慧能耗管控平臺的目的

為認(rèn)真貫徹落實公共機構(gòu)節(jié)能相關(guān)的文件精神，做好公共機構(gòu)能源資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護工作。智慧能源管控系統(tǒng)須將信息化平臺作為基礎(chǔ)，結(jié)合大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，成為集維護、管理等多種功能的一體化平臺[1]。

2.2主要建設(shè)內(nèi)容

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智慧管控系統(tǒng)進行設(shè)計，對系統(tǒng)做整體構(gòu)思，通過分層思想，使各個區(qū)域全覆蓋[2]。主要包含主樓辦公樓各樓層用電量監(jiān)測和計量、整個大樓總用水量總量監(jiān)測計量、多聯(lián)機空調(diào)遠(yuǎn)程監(jiān)測與節(jié)能控制、公共區(qū)域照明節(jié)能控制和數(shù)據(jù)監(jiān)測中心建設(shè)。

3智慧能耗管控平臺支撐硬件具體實施方案

由于物聯(lián)網(wǎng)需要硬件支撐節(jié)點，因此對節(jié)點硬件的設(shè)計需滿足以下原則：成本低，因監(jiān)測范圍較廣，傳感器節(jié)點數(shù)量很多，必須最大程度控制成本；功耗低，傳感器工作地點通常為室外，為最大程度保持網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，節(jié)點設(shè)計需符合低功耗要求；可擴展性強，由于監(jiān)測地點隨時發(fā)生改變，當(dāng)需要增加新的模塊時，節(jié)點應(yīng)滿足需要[3]。

3.1用電計量監(jiān)測

（1）樓層用電量計量，在原各樓層強電井內(nèi)各安裝有三相機械三相電表，分別計量樓層空調(diào)和照明插座用電，將機械表全部替換為導(dǎo)軌式相智能電表，可以通過GPRS數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)到采集平臺，用于實時監(jiān)測各樓層用電數(shù)據(jù)。

（2）大樓配電房各開關(guān)用電量檢測?，F(xiàn)每回路已安裝智能電表，需把各電表的通信線連接起來接入GPRS數(shù)據(jù)采集器，然后上傳到云平臺。

3.2用水計量監(jiān)測

大樓總用水表位于大樓外面人行道上，屬于智能水表。與市政供水部門溝通提供通信協(xié)議和地址碼后可直讀數(shù)據(jù)，最終通過GPES數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)上傳至平臺。

3.3多聯(lián)機中央空調(diào)控制系統(tǒng)

在每臺多聯(lián)機室外主機上安裝中央空調(diào)集控器，通過設(shè)定空調(diào)地址來控制每臺室內(nèi)機。多功能通信網(wǎng)關(guān)與中央空調(diào)集控器通過接口連接，設(shè)定通信參數(shù)（如波特率、采集頻率等），實現(xiàn)中央空調(diào)主控器的數(shù)據(jù)上傳。該項目考慮共計安裝53臺多聯(lián)機空調(diào)集控器，通過平臺及多聯(lián)機室內(nèi)機控制器，實現(xiàn)定時開關(guān)閉空調(diào)和設(shè)定溫度。

3.4公共區(qū)域照明智能控制

（1）大廳1～3層吊頂上安裝“智能照明時控模塊”（4路），原86殼開關(guān)面板替換為“智能觸摸開關(guān)面板”，原開關(guān)控制電線改為通信線，如果有4路開關(guān)就不需要重新走線。根據(jù)現(xiàn)場的需要設(shè)定各回路通斷時間，合理地節(jié)約用電量。

（2）地下停車場過道燈節(jié)能控制：加裝微波感應(yīng)器，感應(yīng)車和人的運動。有人或有車過來時亮燈，并延遲一定時間后滅燈，錯開安裝。將原有的290盞燈常亮控制到了30余盞，有效降低了能耗。

4智慧能耗管控平臺系統(tǒng)介紹

4.1平臺主要功能

（1）實時在線監(jiān)測；（2）數(shù)據(jù)采集存儲；（3）統(tǒng)計分析；（4）預(yù)警告警；（5）定額管理；（6）通斷控制；（7）自動控制；（8）圖文報表；（9）能耗公示；（10）平衡分析；（11）數(shù)據(jù)填報。

系統(tǒng)可根據(jù)選擇的用能種類自動統(tǒng)計能耗數(shù)據(jù)，幫助管理者替代手工填報能耗數(shù)據(jù)，提高工作效率。

4.2智慧能耗管控平臺基本功能模塊

（1）數(shù)據(jù)采集；（2）數(shù)據(jù)處理；（3）能耗監(jiān)管；（4）能耗查詢；（5）折標(biāo)系數(shù)和價格管理方案；（6）分類能耗信息；（7）能耗報警。

4.3智慧能耗管控平臺子系統(tǒng)

4.3.1用電監(jiān)控管理子系統(tǒng)

該系統(tǒng)實現(xiàn)對用戶各辦公區(qū)等公共場所的電能數(shù)據(jù)采集與用電節(jié)能監(jiān)管。

（1）電表實時。對每個用電單元進行電能計量實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、用電狀態(tài)、實時電量等信息，電表檔案詳細(xì)查看。

（2）多功能電表實時監(jiān)測。多功能電表適用于樓宇輸配電系統(tǒng)，能夠根據(jù)監(jiān)測到的問題及時展示，提升了電氣系統(tǒng)運行的安全性。

實時樹型可以根據(jù)建筑層級、部門層級、電表物理安裝層次展示。

（3）實時圖表。可以通過柱狀圖、曲線圖、時段對比圖實時展現(xiàn)72h或24h的用電情況，15min數(shù)據(jù)采集一次或1h采集數(shù)據(jù)一次為樓棟用電總量提供考核、管理依據(jù)；為分析異常故障提供了分析依據(jù)，能耗電量異常短信提醒。

（4）用電能耗統(tǒng)計。能夠按照綜合、年度、季度、月度和日能耗報表來統(tǒng)計用戶的整個用電量。

（5）用電能耗分析。可對用電能耗實現(xiàn)實時在線分析功能，如可列出進行對比分析時的指標(biāo)（用電量/用電金額）、工作日（工作日/非工作日）、時段（上午班/下午班/午休/夜間）、對比對象（年同比/月同比/月環(huán)比/指定年/指定月）、是否進行詳細(xì)對比、時間（年/月）、對比時間（年/月）、是否展現(xiàn)圖形數(shù)值等分析功能。

（6）用電明細(xì)查詢。電能明細(xì)查詢可以按照樓棟、樓層、區(qū)域等條件按照時間段顯示出來。

4.3.2用水監(jiān)測管理子系統(tǒng)

該系統(tǒng)可以根據(jù)用水量的監(jiān)測進行分析，快速發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象。它將水表用水信息結(jié)合到一起，通過對水表數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，直觀地進行圖形展現(xiàn)。

可以通過柱狀圖、曲線圖、時段對比圖實時展現(xiàn)三天或者一天的用水情況，15min數(shù)據(jù)采集一次或1h采集數(shù)據(jù)一次。

水表實時、實時圖標(biāo)、用水統(tǒng)計、用水明細(xì)、用水分析等功能與用電功能相同，目前正在完善中。

4.3.3智能照明系統(tǒng)

該系統(tǒng)實現(xiàn)對政務(wù)服務(wù)大廳1～3層的公共部分進行區(qū)域控制，來實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。不同的開關(guān)控制不同的區(qū)域進行精細(xì)化管控，同時通過平臺的時間策略控制來進行定時和遠(yuǎn)程控制，使能耗管控更加精準(zhǔn)有效。

4.3.4后期停車場光伏及智慧照明的預(yù)留展示

該系統(tǒng)為后續(xù)即將建成的車棚光伏和停車場智慧照明系統(tǒng)預(yù)留了銜接端口，為將來全系統(tǒng)展示做了前期鋪墊。

5后續(xù)推廣智慧能耗管控平臺的提升和相關(guān)建議

隨著城市的發(fā)展，我國公共機構(gòu)的能耗在建筑總能耗中的比重越來越大，特別是近10年來我國公共機構(gòu)的規(guī)模和數(shù)量都增長極快，成為建筑中的用能大戶。因此，進行公共機構(gòu)能耗狀況監(jiān)測以及節(jié)能技術(shù)在公共機構(gòu)中運用的研究十分必要[4]。

5.1加大智能化硬件的投入

該綜合樓作為研究主體，鑒于其能耗托管費用處于中等水平，且大樓前期沒有經(jīng)過完好的驗收導(dǎo)致動力線路排布凌亂復(fù)雜，當(dāng)前情況下沒有條件實施更加精細(xì)化的能耗監(jiān)測分類。通過構(gòu)建數(shù)字化系統(tǒng)單線圖，系統(tǒng)拓?fù)淇梢詫崟r展示與分析，通過下鉆對應(yīng)的電表或者設(shè)備，可以綜合看到設(shè)備的健康指數(shù)、用電情況[5]。面對將來其他能耗托管費用高且線路排布清晰的建筑樓宇，可更加細(xì)致化地投入監(jiān)測硬件設(shè)備，按照樓宇→樓層→房間的三級管控，同時將空調(diào)、照明、插座等用能設(shè)備進一步精細(xì)區(qū)分，更加精準(zhǔn)地對能耗進行監(jiān)測和管控，進而達(dá)到深層次的節(jié)能降耗。

5.2要有相應(yīng)的節(jié)能規(guī)章制度支撐輔助

物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)運用是一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，包含的各個領(lǐng)域內(nèi)容都很廣，它集成了多項跨學(xué)科的技術(shù)，可以對復(fù)雜的現(xiàn)實場景達(dá)到監(jiān)測、監(jiān)測、存儲、傳送和應(yīng)用的服務(wù)[6]。除了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧能耗管控平臺自身，也不能完全依賴于能耗管控平臺進行管理，以該樓為例，節(jié)能規(guī)章制度建設(shè)不完善，缺乏科學(xué)的節(jié)能獎勵機制。隨著后續(xù)辦公人數(shù)和設(shè)備的日益擴大，辦公人員和辦事群眾數(shù)量的迅速增加，使得用能量和用能種類的范圍不斷擴大和龐雜，但能源管理方面的規(guī)章制度沒有得到修訂，節(jié)能規(guī)章制度需要相輔相成地跟進。

5.3技術(shù)的開發(fā)和推廣需同步進行

末端監(jiān)測包括配電室、重點設(shè)備和一般設(shè)備的監(jiān)測。末端監(jiān)測系統(tǒng)的底端為智能電表、智能水表等分項計量設(shè)備，也是物聯(lián)網(wǎng)的最原始數(shù)源，數(shù)據(jù)的真實性對后續(xù)各方面處理有很大決策作用。

5.4提高全民的節(jié)能意識至為關(guān)鍵

無論是推廣智慧能耗管控平臺的搭建，還是倡導(dǎo)節(jié)能降耗的宣傳，全民節(jié)能意識的提高是關(guān)鍵，如同安全生產(chǎn)工作一樣，人員的安全意識沒有提高，那么安全培訓(xùn)的教育也是不成功的。以政務(wù)服務(wù)大樓為例，廣大工作人員對節(jié)能工作的意識有待提高，所以才出現(xiàn)“人走燈還亮”“空調(diào)無人空轉(zhuǎn)”等現(xiàn)象。通過基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧能耗管控平臺，在實現(xiàn)能耗降低的同時，提高全民的節(jié)能環(huán)保意識，從而發(fā)揮全民在節(jié)能減排中的重要作用，使用能更清楚、直觀地達(dá)到降低的效果，同時也為能源綜合改革和綠色示范節(jié)約型機關(guān)創(chuàng)建帶來新的機遇，使黨政機關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校等公共機構(gòu)成為綠色友好型、資源節(jié)約型的可持續(xù)發(fā)展生態(tài)典范。

6結(jié)語

未來，將有更多的單位建立物聯(lián)網(wǎng)的智慧能耗管理和控制平臺。基于掌握能源使用的實時數(shù)據(jù)，整合了各種能源使用項目的業(yè)務(wù)流程，建立了高效靈活的管理系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為價值，實現(xiàn)綠色低碳提供基礎(chǔ)，保障能源安全。通過智慧能源系統(tǒng)運行的多方協(xié)調(diào)控制及優(yōu)化調(diào)節(jié)技術(shù)以及智能能源系統(tǒng)管理的綜合服務(wù)分析技術(shù)等能源監(jiān)控、節(jié)約的診斷和能源效率分析的手段，可以進一步推進節(jié)能減排措施的有效落地。

參考文獻

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