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摘要：公共建筑的能耗問題是困擾城市低碳節(jié)能建設(shè)的重要方面和環(huán)節(jié)，引起包括政府相關(guān)機構(gòu)和建設(shè)和使用單位的高度關(guān)注，為此一些必要的節(jié)能技術(shù)被充分應(yīng)用于能耗管理，并取得一定的效果。而在智能化的管理中，能耗監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要作用，該系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)揮程度和應(yīng)用水平，直接決定了能耗控制的質(zhì)量，對該系統(tǒng)的優(yōu)化有著非常現(xiàn)實的意義。本文對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公共建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)中的優(yōu)化作用進(jìn)行了深入探討，有一定的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；公共建筑；能耗監(jiān)控系統(tǒng)；優(yōu)化

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息技術(shù)的重要方面內(nèi)容，在現(xiàn)代生產(chǎn)生活的很多領(lǐng)域都有較為廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)前智慧城市建設(shè)等方面不可或缺的基本技術(shù)保障方式。在建筑能耗控制方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)多角度和細(xì)粒度的系統(tǒng)監(jiān)控，形成節(jié)能處理的監(jiān)測信息，為采取必要的節(jié)能措施提供支持。從目前我國建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展來看，還有很多需要進(jìn)一步改進(jìn)的方面，只有不斷進(jìn)行技術(shù)的優(yōu)化升級，才能形成更加先進(jìn)和完善的節(jié)能保障體系，為城市的健康發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

一、公共建筑能耗管理概述

城市建設(shè)中，對于節(jié)能減排是一項非常重要的方面，尤其對于建筑能耗，一直都是進(jìn)行城市建設(shè)所要考慮的關(guān)鍵因素。從我國目前的發(fā)展水平來看，單位面積的建筑能耗可以達(dá)到發(fā)達(dá)國家的3～4倍，我國大多數(shù)城市中，90%以上的公共建筑存在能耗過高的問題。這些問題的存在不但造成了城市環(huán)境的惡化，同時對于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也是不利的因素。從建筑耗能情況來看，年均每平方米耗能高達(dá)80～400kwh，照明、空調(diào)、通風(fēng)、采暖是所有能耗中最主要的部分，而缺乏相應(yīng)的能耗監(jiān)控和管理是造成能耗嚴(yán)重的根本原因。加強相關(guān)方面的投入已經(jīng)成為城市建設(shè)的重要共識，在新建筑進(jìn)行建設(shè)時，會將相應(yīng)的節(jié)能設(shè)施進(jìn)行相應(yīng)的處理，達(dá)到預(yù)期的節(jié)能目標(biāo)。對城市公共建筑的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，這是節(jié)能減排工作的第一步，其采集可以通過人工和自動兩種方式進(jìn)行。自動采集數(shù)據(jù)涵蓋了建筑分項和分類的能耗數(shù)據(jù)，可以通過物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實時進(jìn)行監(jiān)控采集，再自動將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進(jìn)行深入分析，確定具體能耗情況，并為下一步的整改奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。此時物聯(lián)網(wǎng)的功能就是收集相應(yīng)的能耗信息，并直接傳遞給通信系統(tǒng)，其作用發(fā)揮的程度決定了監(jiān)測質(zhì)量和精度。

二、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的公共建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化

建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)就是要完成對建筑能耗全參數(shù)以及全過程的控制，其整合了能耗監(jiān)測、溫度控制以及節(jié)能管理等基本功能。滿足國家在公共建筑節(jié)能管理指標(biāo)以及技術(shù)要求，通過采用各種技術(shù)形式實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。建筑能耗的動態(tài)監(jiān)測以及數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，才可以完成相關(guān)的能耗管理，最終實現(xiàn)減排效果。其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是必不可少的技術(shù)形式，對于能耗信息的收集有非常重要的影響和作用。

（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑能耗監(jiān)控中的應(yīng)用具體分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑能耗監(jiān)控中的應(yīng)用情況，可大致用于兩個方面：一是環(huán)境監(jiān)測，二是節(jié)能管理。1.環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對建筑物內(nèi)的光照、溫濕度、噪聲等項目進(jìn)行實時監(jiān)測，以確定能耗發(fā)生的具體部位及其造成的環(huán)境影響，監(jiān)測功能通過傳感器進(jìn)行相關(guān)信息的獲取，并將所得的信息傳輸?shù)较鄳?yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)平臺上，由管理人員或自動控制軟件進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備運行狀態(tài)調(diào)整，以確保能耗保持在適宜的范圍內(nèi)。這種基于環(huán)境監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與空調(diào)等耗電量大的系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動，也能實現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量在各個時段的有效改善。2.節(jié)能管理物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于節(jié)能管理，主要是將其與能耗監(jiān)測儀表進(jìn)行連接，對建筑內(nèi)的電、水、氣、供暖等方面的能耗情況分別進(jìn)行采集、整理和分析，利用數(shù)據(jù)的深入挖掘形成能耗模型，進(jìn)而給建筑內(nèi)部的能耗過大以及節(jié)能方法提供技術(shù)保障。

（二）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的公共建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化就目前我國公共建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)情況而言，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為不可或缺的技術(shù)保障方式。其中，以WSN技術(shù)的采用最為廣泛，該技術(shù)的構(gòu)成包三個部分：路由器、末端設(shè)備、網(wǎng)關(guān)，路由器的主要功能就是進(jìn)行組網(wǎng)與通信功能，末端設(shè)備主要完成信息的采集以及對末端設(shè)備的自動控制和管理，而網(wǎng)關(guān)主要用于與控制中心和外網(wǎng)的通信連接功能。WSN在實際應(yīng)用中有非常好的表現(xiàn)，可以實現(xiàn)自組網(wǎng)和自恢復(fù)等功能，同時還具備帶寬、功耗、成本都很低的使用特點，適用于遠(yuǎn)程監(jiān)控以及自動控制等用途。1.WSN在建筑能耗監(jiān)測中的適用性從建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的整個組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖可以看出，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的終端采集設(shè)備基于WSN完成組網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)包括許多終端傳感采集器和一個節(jié)點采集器。將WSN終端采集設(shè)備定義為一個信息采集點，而匯聚采集器則為匯聚節(jié)點。采集節(jié)點會按照匯聚節(jié)點傳來的各種控制命令對工作模式進(jìn)行設(shè)置，該節(jié)點為整個網(wǎng)絡(luò)的核心，并發(fā)揮協(xié)調(diào)器以及網(wǎng)關(guān)的實際作用。匯聚點的功能實現(xiàn)是將區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集，并利用網(wǎng)絡(luò)輸送給數(shù)據(jù)中心。整個能耗監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)是以WSN技術(shù)的信息采集為基礎(chǔ)，通過WSN節(jié)點與各種能耗設(shè)備進(jìn)行連接，基于無線網(wǎng)絡(luò)的自組網(wǎng)形式自動完成對建筑內(nèi)的各種耗能設(shè)備運行等所形成的實時基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，用戶可以隨時對這些耗能設(shè)備的耗能情況進(jìn)行監(jiān)測，對能耗的具體情況有充分的了解，并為有效改善能耗情況，優(yōu)化建筑內(nèi)的節(jié)能措施奠定基礎(chǔ)。WSN技術(shù)用于公共建筑的能耗監(jiān)測，所建構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)是基于WSN技術(shù)與實際節(jié)能控制相結(jié)合的應(yīng)用領(lǐng)域，在功能結(jié)構(gòu)中將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計算機處理技術(shù)進(jìn)行充分整合，形成更加智能化的功能性信息獲取和處理體系。該體系的建設(shè)可以有效解決各種公共建筑內(nèi)的能耗問題的監(jiān)測需要，組網(wǎng)建設(shè)非常方便，對于建筑內(nèi)的空間資源不會有太多占用，也不需要進(jìn)行復(fù)雜的布線等施工環(huán)節(jié)，簡易可行，因此得到廣泛的認(rèn)可和采用。采用自組網(wǎng)方式建設(shè)是常見選擇，該網(wǎng)絡(luò)以高容量的應(yīng)用而受到推崇，比較適合在公共建筑中的能耗監(jiān)測應(yīng)用，是目前來看非常適合的公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)。該技術(shù)形式不但組網(wǎng)可靠穩(wěn)定，還可以進(jìn)行低速率傳輸，且保持低功耗和高容量，在建設(shè)成本方面也非常低廉，適合那些包含終端設(shè)備數(shù)量巨大的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求。2.對公共建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化在進(jìn)行建設(shè)過程中，若公共建筑內(nèi)已安裝電表和水表等耗能信息采集設(shè)備，且這些設(shè)備自帶485口，就可將其連接信息采集器，對數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。要是這些儀表設(shè)備沒有配備485口，要對其進(jìn)行改造或者直接調(diào)換相應(yīng)的設(shè)備。對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集其頻率可按照需要進(jìn)行具體設(shè)計，通常情況下可控制在15分鐘/次與1小時/次的監(jiān)測周期范圍內(nèi)。其建設(shè)的基本原則是成本確定且不改動配電線路的基本條件下獲取實際能耗數(shù)據(jù)信息，對已經(jīng)建成的配電線路上不進(jìn)行拆換和干擾的方式進(jìn)行系統(tǒng)的安裝。公共建筑內(nèi)的能耗需求主要包括照明、電梯動力、消防、空調(diào)、通風(fēng)、配電等方面，這些能耗信息進(jìn)行有效獲取和輸送是完成建筑內(nèi)各種節(jié)能控制的前提條件。在公共建筑中，尤其是那些已經(jīng)建成的建筑物，最大的難題是在綜合布線方面的挑戰(zhàn)，其完成的工程量較大且在建設(shè)成本方面比較高昂，同時還會對大樓的總體環(huán)境表現(xiàn)出一定的破壞性作用。對建筑大樓能耗監(jiān)控信息最優(yōu)化的方式就是采用無線傳輸方式，而過去的WLAN、GSM、SCADA等無線信息系統(tǒng)的缺點比較明顯，包括功耗和運行成本高以及組網(wǎng)不方便等。針對這些問題，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以形成最佳的解決措施。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的能耗監(jiān)控系統(tǒng)其功能特點以無線傳感技術(shù)的相關(guān)信息采集以及傳輸為主要基礎(chǔ)技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能夠完成溫度等信息參數(shù)的采集，也可以與各種能耗設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入，基于自組網(wǎng)方式對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集，管理者可以對各種能耗設(shè)備進(jìn)行隨時監(jiān)測，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理平臺進(jìn)行能耗診斷、評估和改造。從目前的建設(shè)情況看，該系統(tǒng)已充分用于國內(nèi)許多公共建筑項目的能耗計量管理。尤其是酒店等建筑的專業(yè)性配電體系，能耗設(shè)備分散，采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無線傳感系統(tǒng)有更大的應(yīng)用優(yōu)勢。在實際應(yīng)用中管理者通過計算機平臺就可以進(jìn)行更加智能化的管理。包括門禁、照明、空調(diào)、報警等能耗系統(tǒng)等可以混合進(jìn)行組網(wǎng)，可以共用總線。這種建設(shè)方案可節(jié)約75%施工成本。設(shè)備可利用現(xiàn)場總線途徑，完成硬件的聯(lián)動功能，其運行的穩(wěn)定性更高。因為系統(tǒng)平臺將多個能耗管理系統(tǒng)進(jìn)行了集成處理，通過軟件平臺的管理，其操作和運用更加方便靈活。

三、結(jié)束語

綜上所述，就當(dāng)前我國公共建筑的節(jié)能設(shè)計而言，有著非常廣闊的發(fā)展空間，各種先進(jìn)的節(jié)能和監(jiān)測技術(shù)被用于城市公共建筑能耗管理，對于提升相關(guān)管理的質(zhì)量和效率有充分保證。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)中的成分運用，有效提升了整個監(jiān)控系統(tǒng)的運行效率，是非常必要的優(yōu)化和完善。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自身的不斷升級也使得建筑節(jié)能方面的工作有了更多的武器和工具。加大相關(guān)方面的研究，這是必須認(rèn)真做好的基礎(chǔ)性工作，是拓展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用深度非常重要的一種嘗試。

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作者：羅黎 單位：廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院