李政蓬　楊丹

摘要：本文首先論述建筑的節(jié)能與能源管理、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，然后分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與能源管理系統(tǒng)的融合，最后以結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的某園區(qū)智能建筑能源管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能源管理中的有效運(yùn)用。

1、建筑節(jié)能與能源管理

1.1 建筑節(jié)能的重要性

建筑節(jié)能的重要性可以從如下三個(gè)方面討論：

1.1.1 建筑節(jié)能是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的需要

當(dāng)前，研究世界形式發(fā)展，發(fā)現(xiàn)世界格局的改變以及世界危機(jī)的出現(xiàn)均與能源有關(guān)，我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也離不開能源的發(fā)展。能源短缺一直是制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，我國經(jīng)濟(jì)要想發(fā)展，必須要做好節(jié)能工作。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升，人們對(duì)舒適生活的追求，在建筑中各種高耗能設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，而且這一應(yīng)用速度還在急速增長(zhǎng)，建筑用能急劇增長(zhǎng)，勢(shì)必會(huì)制約國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，為了保證國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高效快速發(fā)展，需要做好建筑節(jié)能工作。

1.1.2 建筑節(jié)能是改善廣大人民的建筑熱環(huán)境的需要

我國地域條件，決定了我國氣候冬冷夏熱的特點(diǎn)。冬天人們需要采暖，夏天需要開空調(diào)降溫，而采暖制冷都需要能源，又由于我國人口數(shù)量多、能源利用率水平不高等多因素共同影響，導(dǎo)致我國對(duì)能源的需求非常大。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的推進(jìn)，人們生活水平在不斷改善，人們對(duì)舒適的建筑熱環(huán)境的需要也越來越強(qiáng)烈。因此，從總體上分析，只有在節(jié)約能源的基礎(chǔ)上，對(duì)能源進(jìn)行開發(fā)，不斷改善居民的建筑熱環(huán)境。

1.1.3 建筑節(jié)能是貫徹國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重大部署

當(dāng)前，我國在貫徹國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了能源領(lǐng)域的節(jié)約及建筑中的節(jié)能。目前我國人均資源應(yīng)用量極度匱乏，建筑用能巨大，大氣污染嚴(yán)重，居民對(duì)改善居住環(huán)境溫度的要求又特別迫切，在建筑設(shè)計(jì)中做好建筑節(jié)能，保證人們的需求，同時(shí)，還是貫徹國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重大部署。

1.2 建筑的能源管理

目前，隨著我國各城市不斷推進(jìn)”智慧城市“建設(shè)，對(duì)于建筑能源的管理已經(jīng)從原來的單個(gè)建筑的管理發(fā)展到面向整個(gè)城市建筑的能源綜合性管理。目前，不管是城市的有關(guān)管理部門還是能量使用單位，都需要建立有效的建筑能源管理體系，在對(duì)建筑能源消耗監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行能源的審計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能。

2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)，簡(jiǎn)單的理解就是物與物之間相連的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)和工業(yè)化時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要由傳感技術(shù)、控制技術(shù)和信息通信技術(shù)融合而成，能夠借助互聯(lián)網(wǎng)將生活中的一切物品的識(shí)別、定位、遠(yuǎn)程控制和管理等通過專用的傳感器設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的一種拓展和延伸，是一種在21世紀(jì)全面互聯(lián)互通的智能化網(wǎng)絡(luò)。在如今，由于不斷有各種不同領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)解決方案的形成，促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。在智能建筑的能源管理中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后，進(jìn)一步提升了建筑的能源管理能力，節(jié)約了更多的能源資源。

3、智能建筑能源管理系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合

智能建筑作為信息技術(shù)在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用而產(chǎn)生的一種新型產(chǎn)物，主要是以建筑物為平臺(tái)，依靠相關(guān)的建筑設(shè)備和對(duì)象，借助智能化的技術(shù)，為人們提供一種全方位的舒適的建筑環(huán)境，體現(xiàn)了建筑的安全性、高效性、節(jié)能性和環(huán)保性。時(shí)代的發(fā)展，對(duì)于建筑智能化集成管理就必須對(duì)建筑的能源進(jìn)行管理，將各種系統(tǒng)進(jìn)行綜合、協(xié)調(diào)和控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的統(tǒng)一管理，提升建筑內(nèi)整體的能耗水平的下降。

在智能建筑中，能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要為三層結(jié)構(gòu)，分別為現(xiàn)場(chǎng)層、網(wǎng)絡(luò)層和管理層。在現(xiàn)場(chǎng)層中，主要包含的是現(xiàn)場(chǎng)采用的各種設(shè)備，如傳感器、智能儀表等。在現(xiàn)場(chǎng)層中，通信一般采用的是現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)層則是現(xiàn)場(chǎng)層與管理層之間進(jìn)行有效通信的橋梁，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的采集指令的發(fā)送和采集信息的傳送功能。管理層則主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備統(tǒng)一的監(jiān)視、控制和管理，并將現(xiàn)場(chǎng)采集到的各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，此外，還具備報(bào)警功能。智能建筑能源管理系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)智能建筑能源管理系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合奠定基礎(chǔ)。現(xiàn)場(chǎng)層能夠采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所需的各種智能化設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)層能夠?qū)崿F(xiàn)不同方式的通信，滿足物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理需求。管理層能夠有效采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

4、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能源管理系統(tǒng)中的有效運(yùn)用實(shí)例

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為當(dāng)前最新型的技術(shù)，在智能建筑的能源管理系統(tǒng)中，目前已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。從前文論述可知，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠與能源管理系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的融合，在實(shí)踐過程中，也驗(yàn)證了上述說法。本文以某小區(qū)的能源管理系統(tǒng)為例，分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能源管理系統(tǒng)中的有效運(yùn)用。

4.1 能源管理應(yīng)用方案架構(gòu)

對(duì)于X市某區(qū)的一個(gè)科技園區(qū)的能源管理應(yīng)用方案進(jìn)行分析。其能源管理系統(tǒng)的架構(gòu)如下設(shè)計(jì)：

4.2 能源管理系統(tǒng)功能

在此能源管理系統(tǒng)中，能夠按照三層架構(gòu)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了如下幾個(gè)方面的工作。（1）能夠?qū)ㄖ飪?nèi)的各分項(xiàng)能耗進(jìn)行計(jì)量，例如對(duì)水、電、煤氣、溫度、濕度、冷熱流量等信息的采集。（2）對(duì)建筑能耗進(jìn)行公示。在數(shù)據(jù)采集之后，一方面將數(shù)據(jù)傳入能源管理系統(tǒng)供有關(guān)人員分析并提出合理的節(jié)能措施，另一方面，能夠?qū)⑾嚓P(guān)信息借助顯示屏顯示，方便喚起公眾對(duì)建筑能耗的關(guān)注。（3）對(duì)建筑的環(huán)境以及重點(diǎn)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。引入相關(guān)的傳感器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)的給排水、空調(diào)、照明、電梯等系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，方便遠(yuǎn)程進(jìn)行節(jié)能診斷。（4）便于進(jìn)行能耗審計(jì)。（5）對(duì)節(jié)能效果進(jìn)行評(píng)估分析并遠(yuǎn)程控制有關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀況。

4.3 應(yīng)用效果

4.3.1 園區(qū)能耗監(jiān)控

由于能源管理系統(tǒng)充分運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用了先進(jìn)的傳感器技術(shù)和通信技術(shù)，能夠在園區(qū)中央的大屏幕上以圖形方式顯示園區(qū)各建筑的實(shí)時(shí)能耗，而且還能對(duì)非正常狀態(tài)的能耗情況進(jìn)行定位與提示。

4.3.2 園區(qū)能源實(shí)時(shí)調(diào)度管理

在有關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂剖业哪茉粗悄芄芾硐到y(tǒng)中，會(huì)及時(shí)對(duì)相關(guān)能源消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)與分析，一旦發(fā)現(xiàn)有異常能耗數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)，能夠利用管理系統(tǒng)和有效的遠(yuǎn)程通信技術(shù)進(jìn)行能源調(diào)度的控制。

4.3.3園區(qū)能耗統(tǒng)計(jì)與查詢

在能源管理系統(tǒng)中，還應(yīng)具有的一個(gè)重要功能就是對(duì)能源消耗情況的查詢以及統(tǒng)計(jì)。在本套融合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的園區(qū)能耗管理系統(tǒng)中，能夠自定義時(shí)段和位置對(duì)能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、查詢和對(duì)比。

5、總結(jié)

在智能化建筑的發(fā)展中，引入新型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，促進(jìn)對(duì)建筑的能源管理，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在建筑的節(jié)能減排中，利用物聯(lián)網(wǎng)的分層技術(shù)對(duì)建筑能耗情況進(jìn)行綜合感知和檢測(cè)，能夠得到科學(xué)可信的數(shù)據(jù)，而且借助先進(jìn)的遠(yuǎn)程控制技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)智能建筑能耗的智能控制。

遼寧科技大學(xué)第八期大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目資助（201810146306）.