基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑節(jié)能監(jiān)控平臺的設(shè)計研究

王一海

摘 要：隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，高層建筑數(shù)量和密度的增加，建筑節(jié)能越發(fā)顯得重要，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)的建筑節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，能夠科學(xué)精細(xì)化地進(jìn)行能源資源的監(jiān)測和管理，對能源資源消耗分項(xiàng)計量、實(shí)時監(jiān)測、統(tǒng)計與動態(tài)分析，提高節(jié)能管理信息化、精細(xì)化水平，切實(shí)降低能源資源消耗。該文從高效標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能節(jié)電角度，剖析平臺的設(shè)計原則和功能，提出系統(tǒng)平臺設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能 監(jiān)控 平臺 系統(tǒng)框架

中圖分類號：TU832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（b）-0063-02

目前，我國是世界上排名第二的能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國，統(tǒng)計顯示，我國建筑能耗約占全國總能耗的32%。一些大型公共建筑能耗密度高，能源浪費(fèi)也非常嚴(yán)重，具有非常大的節(jié)電節(jié)能空間，在我國建筑行業(yè)節(jié)電節(jié)能的推廣已勢在必行。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)以能效公示為核心，以能耗統(tǒng)計、能耗分析為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，技術(shù)支撐來源于能源檢測，用能定額作為節(jié)能的標(biāo)桿，價格杠桿來自于超定額加價，以此構(gòu)建功能完備的建筑節(jié)電節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)。市場對能耗資源的優(yōu)化配置推動了建筑節(jié)電節(jié)能運(yùn)行的管理和優(yōu)化，建筑能耗運(yùn)行管理的實(shí)現(xiàn)，使得節(jié)能量需求得以釋放，潛在節(jié)電節(jié)能量轉(zhuǎn)變成節(jié)能需求，帶動全面建筑節(jié)能的作用，同時起到示范作用。

建筑節(jié)能監(jiān)控平臺能夠?qū)崿F(xiàn)電、水、燃?xì)?、熱、冷、可再生能源等能源資源消耗的分項(xiàng)計量、實(shí)時監(jiān)測、統(tǒng)計與動態(tài)分析，提高節(jié)能管理信息化、精細(xì)化水平，切實(shí)降低能源資源消耗。

1 平臺設(shè)計的原則

1.1 標(biāo)準(zhǔn)化原則

為了保證系統(tǒng)的靈活性、開放性、可擴(kuò)展性和可持續(xù)建設(shè)，該系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)先行”，建立符合國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的體系?；跇?biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)模型和接口，針對與新的相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成要求，系統(tǒng)可隨時通過增加接口適配器將新系統(tǒng)納入數(shù)據(jù)集成平臺。

1.2 可靠性原則

監(jiān)控平臺運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，系統(tǒng)設(shè)計充分考慮災(zāi)害性的攻擊，設(shè)置了災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)，系統(tǒng)故障時很快地自檢排除故障，仍然能夠提供客戶服務(wù)。

1.3 安全性原則

系統(tǒng)高度重視數(shù)據(jù)的安全性，采用防范措施來防止外來非法入侵。同時對外部人員和系統(tǒng)調(diào)度員加強(qiáng)權(quán)限控制，避免用戶操作超越權(quán)限的數(shù)據(jù)，并要求提供系統(tǒng)自動恢復(fù)的功能。

1.4 開放性原則

系統(tǒng)的設(shè)計采用開放性原則，支持多種硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，與其他監(jiān)控信息平臺能夠進(jìn)行很好的數(shù)據(jù)交換和資源共享。

1.5 穩(wěn)定性原則

系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性能指標(biāo)要求：對于系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器的平均系統(tǒng)故障間隔時間大于6個月；對于系統(tǒng)性故障，平均修復(fù)時間小于24 h；對于單節(jié)點(diǎn)模塊性故障和缺陷，平均修復(fù)時間小于2 h。

1.6 實(shí)時性原則

節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)根據(jù)建筑物的特點(diǎn)和需求出發(fā)，注重能耗數(shù)據(jù)實(shí)時性的原則。能耗監(jiān)測及數(shù)據(jù)實(shí)時上傳，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)待機(jī)能耗、用電設(shè)備中的“大馬拉小車”現(xiàn)象、電能質(zhì)量異常等用能異?，F(xiàn)象，及時發(fā)現(xiàn)問題并處理。

1.7 可擴(kuò)展性原則

節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)具有適應(yīng)組織機(jī)構(gòu)的調(diào)整能力、新增功能的需求擴(kuò)展能力、因流程重組而帶來的需求變化的能力。系統(tǒng)全面采用面向?qū)ο蟮姆治?、設(shè)計方法和標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)管理過程。

2 系統(tǒng)平臺的框架設(shè)計

2.1 系統(tǒng)物理架構(gòu)

在各部門建設(shè)本部門能耗監(jiān)測系統(tǒng)，對各部門辦公區(qū)動力、采暖、空調(diào)、照明、給排水、食堂、信息機(jī)房等各種設(shè)備設(shè)施所消耗的電、熱、水、油、氣等能源資源消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分項(xiàng)計量和動態(tài)采集，實(shí)現(xiàn)能耗統(tǒng)計、能效評估和監(jiān)測預(yù)警等功能，提高各部門用能管理的信息化、精細(xì)化水平。

2.2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

系統(tǒng)整體采用了基于SOA的體系架構(gòu)，系統(tǒng)架構(gòu)包括基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、數(shù)據(jù)源接入、能耗監(jiān)控平臺、技術(shù)節(jié)能體系、接口服務(wù)、業(yè)務(wù)創(chuàng)新服務(wù)以及ESB?；赟OA的體系架構(gòu)以服務(wù)體系為核心，服務(wù)體系包含很多模塊化組件，若干操作的集合構(gòu)成組件，每一個操作都對應(yīng)具體的程序函數(shù)。對業(yè)務(wù)過程模型的分析和識別構(gòu)建了服務(wù)體系。

2.3 系統(tǒng)功能架構(gòu)

節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)不僅是能耗數(shù)據(jù)信息中心，能夠?qū)崿F(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的存儲、運(yùn)算和交換，也是監(jiān)測建筑的節(jié)能指揮中心。數(shù)據(jù)監(jiān)測中心能夠順利運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)必須采用數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用、存儲相分離的架構(gòu)，降低系統(tǒng)的管理和維護(hù)成本。

系統(tǒng)采用多維數(shù)據(jù)展現(xiàn)、數(shù)據(jù)交叉、數(shù)據(jù)挖掘等數(shù)據(jù)展現(xiàn)手段，使用分組統(tǒng)計、數(shù)據(jù)特征統(tǒng)計、發(fā)展性分析等統(tǒng)計分析方法，根據(jù)用戶的工作需要，靈活定制統(tǒng)計分析報表，并設(shè)置各類報表瀏覽的權(quán)限。

2.4 系統(tǒng)計量架構(gòu)

系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)采集的方式有兩種：人工采集方式和自動采集方式。人工采集是通過人工填報、抄表等方式，采集建筑基本情況數(shù)據(jù)和其他能耗數(shù)據(jù)，如：建筑消耗的燃油和煤，機(jī)動車使用的汽油、柴油等能耗量。自動采集方式是采集建筑分類能耗數(shù)據(jù)、分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)、集中供暖空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、重點(diǎn)用能設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)和一些常見節(jié)能措施的主要運(yùn)行參數(shù)。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能組建數(shù)據(jù)庫、構(gòu)建智能化的節(jié)電節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施，能夠及時、快速和準(zhǔn)確地監(jiān)測能源消耗數(shù)據(jù)，同時具備科學(xué)分析、智能預(yù)測和實(shí)時預(yù)警功能，為相關(guān)單位提供多方位、可視化的便捷服務(wù)，利用現(xiàn)代通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)保證系統(tǒng)的充分運(yùn)行，最終與國家能耗匯總平臺對接，實(shí)現(xiàn)能耗信息快速監(jiān)控、傳遞、共享、管理和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳磊.大型公共建筑能耗數(shù)據(jù)無線遠(yuǎn)程監(jiān)控及節(jié)能管理系統(tǒng)研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2015.

[2] 王昱.公共建筑室內(nèi)舒適環(huán)境節(jié)能監(jiān)控平臺的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].湖南工業(yè)大學(xué)，2014.

[3] 王彥，劉宏立，楊珂.OFDM-CDMA技術(shù)在大型公共建筑

節(jié)能監(jiān)控平臺中的應(yīng)用[J].計算機(jī)測量與控制，2009（11）：

2200-2202.