建筑能耗監測與智能控制系統研究

許輝

摘要：資源消耗已成為全球關注的問題，節能減排的概念必須在所有方面得到體現。建筑能耗是突出問題，需要用節能減排的理念去解決，進而提出建筑能耗監測與智能控制系統，該系統可以為人們掌握建筑能耗及改變用戶用能習慣提供方便，以減少用能客戶的能源成本，有助于能源管理企業對建筑樓群需求進行管理，實現建筑的管理節能和技術節能，從而達到節能減排的目的。

關鍵詞：建筑;?能耗監測;?智能控制系統;

1 傳統建筑能耗監測與智能控制系統的不足

1.1 缺少建筑群的規?；摼W監測

前幾年，我國住建部制定了相關文件，明確指出大型公共建筑和國家機構能耗監測系統的各項準則。

到現在為止，我國也有很多城市構建出大型的公共建筑能耗監測平臺，可實現重點監測關鍵建筑物能耗的目的，我們還能通過執行能耗統計、能源審核、能耗配額，能效公告和超額加價等方式來提高大型公共和辦公建筑的運營和管理水平。但當前建筑能耗的檢測平臺，所覆蓋范圍較小，特別是一些大型商業綜合體、大型寫字樓等建筑，能耗監測系統只能服務某個物業或者大樓，各個建筑所用設備不同，設備的接口不同、數據規范性和統一性較差，不能實現建筑群之間的聯網監測。

1.2 缺少建筑能耗的數據統計與分析

如不具備建筑群之間的聯網監測，也就不能進行大范圍內建筑能耗的數據采集與統計，但是建筑系統是復雜和龐大的，所以整體上建筑能源的管理依舊得不到有序管理，也就不能進行對比分析各個建筑系統之間的數據。而為達到有序管理，必須收集大量數據，在數據中找出隱含的運行規律和有價值的信息，進而為實踐優化建筑設備節能化而提供數據參考和模型。

1.3 缺乏用能者和能源提供方之間的聯動

如果實現統一化建筑能耗的監測，則系統的范圍非常大，應以每一城市為主體，這時系統建設的成本非常高，需要大量的投資。

當前，一般區域性的建筑能耗監測系統，主導建設者是政府，而系統運行一般以能耗收集和統計為主，然后為政府提供協助以監督重要的公共建筑的用能。而這時存在一個不足，那就是建筑的用電側同電力企業的供應側的發電以及配電的聯系不夠緊密。在智能電網建設的背景下，應當將智能電網與建筑能耗監測系統進行融合，以實現更有效的建筑能源管理。

2 建筑能耗監測與智能控制系統的構成

2.1 系統的基本結構

系統基本結構可詳細分為如下部分。

（1）管理主機：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行器，促使執行器進行動作。

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

（3）通信模塊部分：對于各種信息的指令進行傳輸，連接各種指令，達到傳輸通信的目的。

（4）執行器：對于接收到的動作指令進行輸出，一般為調節樓宇設置和通斷樓宇設置。

（5）動作元件：能接收傳遞出的信息指令，并根據指令做出相對應的動作。

2.2 技術方法

此系統所提供能效服務，一般用采集器以及智能管理主機開展數據收集以及智能化控制。這其中的智能管理主機需要借助RS485總線連接到底層的設備，達到通信目的;管理主體與頂層設備的連接，則由互聯網技術實現;而其他設備（如煤氣表、電表、水表等）則需以RS485總線聯通采集器，才能實現數據的采集。采集器連接互聯網，實現與頂層檢測和控制中心的通信，進而可智能化和主動化地對建筑進行控制，開展節能管理。該系統的底層設備非常多，典型的則是數據采集器、電表、水表、紅外轉發器等。系統中的頂層設備包含計算機、網絡服務器、系統中的管理軟件，頂層設備主要功能為收集和監測，并分析四表、底層設備的數據，給出相應判斷和操作，必要時可以控制各個底層設備，還能實現對底層設備的設置與編程。

2.3 系統的組成架構

此系統基本構成為：支線是通過總線將不同的元件連接而形成的;很多條支線結合在一起，形成整體區域;最后則是很多個區域結合在一起，構成了系統。

3 監測系統數據采集的實現

3.1 用物聯網實現數據的采集

隨著物聯網技術水平的提升，物聯網的全面感知、智能化以及網絡化程度逐漸提升，此系統就所用物聯網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，3個層次進行了研究。

（1）多功能傳感芯片以及元器件：以物聯網為基礎的系統，需要針對復雜環境中的多種多樣物理信息進行感知，因此本監測系統中物理網技術的應用，主要在于研究和創新多功能傳感芯片以及元器件。

（2）嵌入的傳感系統。分布式信息處理技術、現代網絡和無線通信技術、嵌入式計算技術、傳感器技術，綜合構成傳感器網絡，并借助不同類型的集成微型傳感器的協作，實現實時監測和感知、采集監測對象信息，才能實現物聯網的全面感知，進而為建筑能耗監測系統中信息收集提供支持。

（3）感知信息的融合處理。實現不同種類數據感知的信息融合處理，大幅提升信息采集的效用性、精準性、可靠性。通常在提取到有效的信息之后，使用網絡的自適應感知技術，配合自適應編碼的方式，大幅提升信息傳輸服務質量。

3.2 總體技術框架

系統平臺的功能框架：此系統最終目的就是對建筑物所消耗的資源進行監測，如水資源、電能資源等，然后以實時數據進行分析，依據分析的結果，可以智能化地對相應的耗能設備進行控制。

此平臺基礎數據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，執行工程管理、路燈管理、空調管理等，優化能耗結構以提供實時能耗、設備狀態、能耗分項，實時預警等功能，審計能源、公示能源、設計得出優化建筑節能的方案。

4 建筑能耗的監測

以建筑能耗監測與智能控制系統為基礎，可實現建筑能耗的監測。

4.1 分項目能耗

采集和統計建筑的基本信息，以建筑物的基本信息調查為基礎，然后采集和統計建筑近年的能耗、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、燃氣、水量、電量、柴油、煤油、人工煤氣、再生能源、汽油、液化石油氣等的應用數量，還有一些其他能源的應用數量。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量，以及一些非傳統的水源的消耗數量。

4.2 診斷能耗

這時應當將基礎性建筑能源消耗的分析方案確定出來，其中詳細的內容包括很多項目，如具體的能源消耗標準參考值，還有能源具體使用量應當怎樣分析，以及能源使用后費用支出的分析或能源消耗的總基礎標準的分析等。

4.3 公示能耗

建筑的基本信息：建筑的面積、監測建筑對應的名稱、建筑物的層數和高度、建筑物長居住人口、建筑物能源使用方式、建筑物的建立時間、建筑物的使用年限、建筑物的使用類別等。

能耗水耗指標：每年總水耗量、每年總能耗量。

公示能耗水能：標準能耗水耗量、實際能耗水耗量。

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 結束語

建筑能耗監測和智能控制系統的構建，為實現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現，也滿足了政府對于建筑運行中節能管理的整體需求。

參考文獻

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