校園能源使用無線監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

楊濱峰

摘要：為了解決高校校園中存在的能源浪費(fèi)情況，近年來校園能源使用監(jiān)控技術(shù)取得了較大的發(fā)展。本文著重從能源審計，數(shù)據(jù)采集，控制方式等多個方面對目前的校園能源使用監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行了介紹和總結(jié)。最后通過分析目前監(jiān)控技術(shù)存在的問題，探討了校園能源使用監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：能源使用；監(jiān)控技術(shù)；控制方式

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）11-0230-02

1 引言

隨著國家“十三五”規(guī)劃的全面展開，建設(shè)智慧型、資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會已經(jīng)成為了全社會的共識。作為先進(jìn)知識的傳播者，高校本應(yīng)是社會學(xué)習(xí)的資源節(jié)約典范，但由于我國學(xué)校普遍實(shí)行免費(fèi)用電供應(yīng)的用電模式，學(xué)校內(nèi)部的個人和單位用電隨意性較大，建筑物、實(shí)驗設(shè)施、個人等用電設(shè)備每年都呈數(shù)量級增長，浪費(fèi)電的情況時有發(fā)生，造成了大量能源浪費(fèi)的情況。因此，目前高校都在積極地探索和實(shí)踐能夠?qū)崿F(xiàn)有效節(jié)約校園能源的監(jiān)控技術(shù)。

2 校園能源監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 能源審計

能源審計是指用能單位自己或者委托從事能源審計的機(jī)構(gòu)，根據(jù)國家有關(guān)節(jié)能規(guī)定，對能源使用過程進(jìn)行檢測、核查、分析和評價的活動。為了提高節(jié)約效果，有人提出將應(yīng)用于企業(yè)的能源審計制度應(yīng)用于高校，從而實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。比如同濟(jì)大學(xué)的宋亞超[1]等人提出了對于校園建筑節(jié)能的能源審計問題，針對于校園內(nèi)常有“重監(jiān)測，輕審計”的現(xiàn)象提出了要對高校的能源消耗情況進(jìn)行監(jiān)督，并進(jìn)行合理的限制來降低能耗。西安建筑科技大學(xué)的楊才興[2]比較了校園能源審計和企業(yè)能源審計之間區(qū)別和聯(lián)系，構(gòu)建了校園能源審計的指標(biāo)體系，分析并總結(jié)了多種評價方法，為高校的能源審計提供了新的思路。

2.2 有線能耗數(shù)據(jù)采集

為了能更好地獲取高校的各種能耗數(shù)據(jù)，南昌大學(xué)的周亞東[3]等人利用基于總線和以太網(wǎng)的高校建筑能耗監(jiān)測平臺來采集各種電能表、水表和氣表的數(shù)據(jù)并進(jìn)行監(jiān)管，從而降低建筑的能耗。太原理工大學(xué)的張國琦[4]等人，則通過485總線方式來采集智能表具，如智能電表、智能水表等的數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，將數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)采集服務(wù)器中，最終在能源管理平臺上進(jìn)行顯示。山東大學(xué)的張承剛[5]則以校園網(wǎng)為基礎(chǔ)，綜合地理信息系統(tǒng)、能源監(jiān)控系統(tǒng)等，來實(shí)現(xiàn)對校園能源的監(jiān)控。

2.3 無線能耗數(shù)據(jù)采集

由于有線能耗數(shù)據(jù)采集需要建設(shè)相應(yīng)的傳輸總線或依托于已有網(wǎng)絡(luò)，不僅需要對已有線路進(jìn)行改造，工程巨大，而且不能靈活地適應(yīng)各種場景。而采用無線方式對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集則可以解決上述問題。北京交通大學(xué)的張曉亮[6]應(yīng)用無線傳輸和網(wǎng)絡(luò)傳輸方案解決了遠(yuǎn)程電能計量計費(fèi)系統(tǒng)的電能數(shù)據(jù)采集問題。東北電力大學(xué)的關(guān)博文[7]利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸特性，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)采集水電消耗數(shù)據(jù)，來實(shí)現(xiàn)對校園水電能耗的監(jiān)控。廣東技術(shù)師范學(xué)院的曾海均[8]同樣采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對校園用電設(shè)備的自動抄表和智能化管理，并設(shè)計了基于校園物聯(lián)網(wǎng)的軟件系統(tǒng)，來統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)對校園用電設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)測。

2.4 應(yīng)用場景分類與控制

隨著高校校園中，能源系統(tǒng)的使用和種類越來越復(fù)雜，通過對能源系統(tǒng)進(jìn)行分類，并進(jìn)行自動化控制成為了節(jié)約能源的一種新思路。安徽理工大學(xué)的陳杰[9]利用光照度傳感器采集的光照度信息和熱釋電紅外傳感器采集的人員信息來控制可調(diào)光的LED日光燈的工作狀態(tài)，來實(shí)現(xiàn)針對教室不同工作模式和分區(qū)域控制設(shè)計的需要。哈爾濱商業(yè)大學(xué)的李彬彬[10]依靠照度傳感器、振動傳感器和人體紅外傳感器對教室信息進(jìn)行采集，并應(yīng)用自適應(yīng)模糊模型參考學(xué)習(xí)控制算法進(jìn)行融合分析，最終實(shí)現(xiàn)對燈具的智能控制。山東大學(xué)的聶麗錦[11]采用攝像頭采集教室的圖像，用深度學(xué)習(xí)算法對圖像進(jìn)行處理與分析，從而獲得教室中實(shí)際自習(xí)的學(xué)習(xí)人數(shù)和位置等數(shù)據(jù)信息，再根據(jù)自習(xí)教室中實(shí)際的光照度來對教室中的燈具進(jìn)行控制從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目的。

3 發(fā)展趨勢

隨著國家“智慧城市”建設(shè)的不斷發(fā)展，作為重要組成部分的高?！爸腔酃?jié)約型校園”建設(shè)也必將越來越受到重視。在新的替代性能源技術(shù)得到廣泛應(yīng)用之前，利用成熟的電子信息和自動化技術(shù)可以很大程度地實(shí)現(xiàn)能源利用效率的提高和能源消耗的減少。目前校園能源監(jiān)控技術(shù)雖然種類多樣，原理可行，但卻不可避免地需要一定的實(shí)施條件，這也導(dǎo)致了其應(yīng)用性較差，如一般要求是智能儀表，這本身就是重新設(shè)計和投資；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，需要重新布線和設(shè)計；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的無線傳輸距離比較短；軟件平臺只能在電腦端顯示，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和移動應(yīng)用等。因此，以后的監(jiān)控技術(shù)必然朝著多種措施并用，系統(tǒng)精細(xì)化分類，應(yīng)用控制智能化，學(xué)科應(yīng)用交叉化的方面發(fā)展，比如能源審計和技術(shù)控制同時施行；校園用電分為路燈用電，實(shí)驗用電，教室用電等；用電控制采用人工智能算法；控制技術(shù)與材料、能源學(xué)科相互結(jié)合等。隨著社會的進(jìn)步和電子信息技術(shù)的發(fā)展，校園能源監(jiān)控技術(shù)必將成為建設(shè)“智慧節(jié)約型校園”的重要組成部分，從而為建設(shè)綠色校園，綠色社會做出巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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[4]張國琦，劉杰，張興忠.太原理工大學(xué)能源管理平臺建設(shè)研究[J].太原理工大學(xué)能源管理平臺建設(shè)研究，2012，20（2）：50-53.

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[10]李彬彬.基于Zigbee的高校教室智能照明控制系統(tǒng)的研究[D].哈爾濱：哈爾濱商業(yè)大學(xué)，2012.

[11]聶麗錦.高校公共教室照明控制和智能化改進(jìn)研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2016.

Abstract：In order to solve the waste of energy in campus， the energy usage monitoring technology in campus has made great progress in recent years. This paper mainly introduces and summarizes the current energy usage monitoring technology in campus， including energy audit， data acquisition， control methods and so on. Finally， by analyzing the existing problems of monitoring technology， the development trend of energy usage monitoring technology in campus is discussed.

Key Words：Energy usage； Monitoring technology； Control methods；endprint