許輝

摘要：資源消耗已成為全球關(guān)注的問題，節(jié)能減排的概念必須在所有方面得到體現(xiàn)。建筑能耗是突出問題，需要用節(jié)能減排的理念去解決，進(jìn)而提出建筑能耗監(jiān)測(cè)與智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以為人們掌握建筑能耗及改變用戶用能習(xí)慣提供方便，以減少用能客戶的能源成本，有助于能源管理企業(yè)對(duì)建筑樓群需求進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)建筑的管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

關(guān)鍵詞：建筑;?能耗監(jiān)測(cè);?智能控制系統(tǒng);

1 傳統(tǒng)建筑能耗監(jiān)測(cè)與智能控制系統(tǒng)的不足

1.1 缺少建筑群的規(guī)?；?lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)

前幾年，我國(guó)住建部制定了相關(guān)文件，明確指出大型公共建筑和國(guó)家機(jī)構(gòu)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各項(xiàng)準(zhǔn)則。

到現(xiàn)在為止，我國(guó)也有很多城市構(gòu)建出大型的公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵建筑物能耗的目的，我們還能通過執(zhí)行能耗統(tǒng)計(jì)、能源審核、能耗配額，能效公告和超額加價(jià)等方式來提高大型公共和辦公建筑的運(yùn)營(yíng)和管理水平。但當(dāng)前建筑能耗的檢測(cè)平臺(tái)，所覆蓋范圍較小，特別是一些大型商業(yè)綜合體、大型寫字樓等建筑，能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能服務(wù)某個(gè)物業(yè)或者大樓，各個(gè)建筑所用設(shè)備不同，設(shè)備的接口不同、數(shù)據(jù)規(guī)范性和統(tǒng)一性較差，不能實(shí)現(xiàn)建筑群之間的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)。

1.2 缺少建筑能耗的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

如不具備建筑群之間的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)，也就不能進(jìn)行大范圍內(nèi)建筑能耗的數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)，但是建筑系統(tǒng)是復(fù)雜和龐大的，所以整體上建筑能源的管理依舊得不到有序管理，也就不能進(jìn)行對(duì)比分析各個(gè)建筑系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)。而為達(dá)到有序管理，必須收集大量數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)中找出隱含的運(yùn)行規(guī)律和有價(jià)值的信息，進(jìn)而為實(shí)踐優(yōu)化建筑設(shè)備節(jié)能化而提供數(shù)據(jù)參考和模型。

1.3 缺乏用能者和能源提供方之間的聯(lián)動(dòng)

如果實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化建筑能耗的監(jiān)測(cè)，則系統(tǒng)的范圍非常大，應(yīng)以每一城市為主體，這時(shí)系統(tǒng)建設(shè)的成本非常高，需要大量的投資。

當(dāng)前，一般區(qū)域性的建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主導(dǎo)建設(shè)者是政府，而系統(tǒng)運(yùn)行一般以能耗收集和統(tǒng)計(jì)為主，然后為政府提供協(xié)助以監(jiān)督重要的公共建筑的用能。而這時(shí)存在一個(gè)不足，那就是建筑的用電側(cè)同電力企業(yè)的供應(yīng)側(cè)的發(fā)電以及配電的聯(lián)系不夠緊密。在智能電網(wǎng)建設(shè)的背景下，應(yīng)當(dāng)將智能電網(wǎng)與建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行融合，以實(shí)現(xiàn)更有效的建筑能源管理。

2 建筑能耗監(jiān)測(cè)與智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)可詳細(xì)分為如下部分。

（1）管理主機(jī)：此部分為處理信息的中心，能接收到各種各樣的指令，并且能把指令傳遞給執(zhí)行器，促使執(zhí)行器進(jìn)行動(dòng)作。

（2）傳感器：將操作指令通過傳感器輸入系統(tǒng)中，并傳遞到管理主機(jī)部分或者執(zhí)行器部分。

（3）通信模塊部分：對(duì)于各種信息的指令進(jìn)行傳輸，連接各種指令，達(dá)到傳輸通信的目的。

（4）執(zhí)行器：對(duì)于接收到的動(dòng)作指令進(jìn)行輸出，一般為調(diào)節(jié)樓宇設(shè)置和通斷樓宇設(shè)置。

（5）動(dòng)作元件：能接收傳遞出的信息指令，并根據(jù)指令做出相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。

2.2 技術(shù)方法

此系統(tǒng)所提供能效服務(wù)，一般用采集器以及智能管理主機(jī)開展數(shù)據(jù)收集以及智能化控制。這其中的智能管理主機(jī)需要借助RS485總線連接到底層的設(shè)備，達(dá)到通信目的;管理主體與頂層設(shè)備的連接，則由互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn);而其他設(shè)備（如煤氣表、電表、水表等）則需以RS485總線聯(lián)通采集器，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。采集器連接互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與頂層檢測(cè)和控制中心的通信，進(jìn)而可智能化和主動(dòng)化地對(duì)建筑進(jìn)行控制，開展節(jié)能管理。該系統(tǒng)的底層設(shè)備非常多，典型的則是數(shù)據(jù)采集器、電表、水表、紅外轉(zhuǎn)發(fā)器等。系統(tǒng)中的頂層設(shè)備包含計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、系統(tǒng)中的管理軟件，頂層設(shè)備主要功能為收集和監(jiān)測(cè)，并分析四表、底層設(shè)備的數(shù)據(jù)，給出相應(yīng)判斷和操作，必要時(shí)可以控制各個(gè)底層設(shè)備，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)底層設(shè)備的設(shè)置與編程。

2.3 系統(tǒng)的組成架構(gòu)

此系統(tǒng)基本構(gòu)成為：支線是通過總線將不同的元件連接而形成的;很多條支線結(jié)合在一起，形成整體區(qū)域;最后則是很多個(gè)區(qū)域結(jié)合在一起，構(gòu)成了系統(tǒng)。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)

3.1 用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平的提升，物聯(lián)網(wǎng)的全面感知、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化程度逐漸提升，此系統(tǒng)就所用物聯(lián)網(wǎng)的多功能傳感芯片和元器件、感知信息融合處理、嵌入式傳感系統(tǒng)，3個(gè)層次進(jìn)行了研究。

（1）多功能傳感芯片以及元器件：以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，需要針對(duì)復(fù)雜環(huán)境中的多種多樣物理信息進(jìn)行感知，因此本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中物理網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，主要在于研究和創(chuàng)新多功能傳感芯片以及元器件。

（2）嵌入的傳感系統(tǒng)。分布式信息處理技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、傳感器技術(shù)，綜合構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)，并借助不同類型的集成微型傳感器的協(xié)作，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和感知、采集監(jiān)測(cè)對(duì)象信息，才能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的全面感知，進(jìn)而為建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中信息收集提供支持。

（3）感知信息的融合處理。實(shí)現(xiàn)不同種類數(shù)據(jù)感知的信息融合處理，大幅提升信息采集的效用性、精準(zhǔn)性、可靠性。通常在提取到有效的信息之后，使用網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)感知技術(shù)，配合自適應(yīng)編碼的方式，大幅提升信息傳輸服務(wù)質(zhì)量。

3.2 總體技術(shù)框架

系統(tǒng)平臺(tái)的功能框架：此系統(tǒng)最終目的就是對(duì)建筑物所消耗的資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如水資源、電能資源等，然后以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，依據(jù)分析的結(jié)果，可以智能化地對(duì)相應(yīng)的耗能設(shè)備進(jìn)行控制。

此平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲得源頭包含配電房、換熱站、給水泵房等各種能源的消耗情況，執(zhí)行工程管理、路燈管理、空調(diào)管理等，優(yōu)化能耗結(jié)構(gòu)以提供實(shí)時(shí)能耗、設(shè)備狀態(tài)、能耗分項(xiàng)，實(shí)時(shí)預(yù)警等功能，審計(jì)能源、公示能源、設(shè)計(jì)得出優(yōu)化建筑節(jié)能的方案。

4 建筑能耗的監(jiān)測(cè)

以建筑能耗監(jiān)測(cè)與智能控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)建筑能耗的監(jiān)測(cè)。

4.1 分項(xiàng)目能耗

采集和統(tǒng)計(jì)建筑的基本信息，以建筑物的基本信息調(diào)查為基礎(chǔ)，然后采集和統(tǒng)計(jì)建筑近年的能耗、水耗的賬單。建筑的分類能耗，包括煤、集中供冷量、集中供熱量、燃?xì)?、水量、電量、柴油、煤油、人工煤氣、再生能源、汽油、液化石油氣等的?yīng)用數(shù)量，還有一些其他能源的應(yīng)用數(shù)量。建筑物的分類水消耗，主要有市政部門提供的自來水的消耗數(shù)量，以及一些非傳統(tǒng)的水源的消耗數(shù)量。

4.2 診斷能耗

這時(shí)應(yīng)當(dāng)將基礎(chǔ)性建筑能源消耗的分析方案確定出來，其中詳細(xì)的內(nèi)容包括很多項(xiàng)目，如具體的能源消耗標(biāo)準(zhǔn)參考值，還有能源具體使用量應(yīng)當(dāng)怎樣分析，以及能源使用后費(fèi)用支出的分析或能源消耗的總基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的分析等。

4.3 公示能耗

建筑的基本信息：建筑的面積、監(jiān)測(cè)建筑對(duì)應(yīng)的名稱、建筑物的層數(shù)和高度、建筑物長(zhǎng)居住人口、建筑物能源使用方式、建筑物的建立時(shí)間、建筑物的使用年限、建筑物的使用類別等。

能耗水耗指標(biāo)：每年總水耗量、每年總能耗量。

公示能耗水能：標(biāo)準(zhǔn)能耗水耗量、實(shí)際能耗水耗量。

每年分類能耗量：每年水耗量、每年集中供熱量、每年燃料（煤、氣、油等）消耗量、每年耗電量。

每年分類水耗量：正常的市政自來水耗量以及非傳統(tǒng)水（雨水、中水）的耗量。

每年生均水耗量、每年生均能耗量、每年單位面積水耗量、每年單位面積能耗量。

5 結(jié)束語(yǔ)

建筑能耗監(jiān)測(cè)和智能控制系統(tǒng)的構(gòu)建，為實(shí)現(xiàn)智能化地管理建筑能耗提供了積極支持，有利于用能客戶減少用能要求的實(shí)現(xiàn)，也滿足了政府對(duì)于建筑運(yùn)行中節(jié)能管理的整體需求。

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