基于物聯(lián)網(wǎng)背景下建筑用電設(shè)備節(jié)能控制與故障排查研究

劉洪銘 劉洪祥

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過這么多年的沉淀，科技日新月異。然而科技進(jìn)步帶來的是環(huán)境的惡化，促使大眾有了強(qiáng)烈的環(huán)保想法。人們一直追求能擁有一個(gè)良好生活環(huán)境的目標(biāo)沒有變化，其中節(jié)能作為現(xiàn)代科技創(chuàng)造中的首要要求。在建筑用電中物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)與建筑節(jié)能用電設(shè)備有效結(jié)合，大大減少了能源的消耗。充分利用物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)建一個(gè)智能建筑用電系統(tǒng)，從用電效率上提升，達(dá)到真正意義上的建筑用電節(jié)能效果。

關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng)；建筑用電；節(jié)能；故障

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，在建筑用電設(shè)備中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被運(yùn)用得越來越多，它能使建筑用電設(shè)備達(dá)到節(jié)能的效果，從而節(jié)約成本。但是任何事物都有利有弊，物聯(lián)網(wǎng)在建筑用電設(shè)備的應(yīng)用中也不例外，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展如此迅速的情況下依然存在諸多問題，物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行建筑用電設(shè)備節(jié)能控制起到舉足輕重的地位，物聯(lián)網(wǎng)的效能大于其存在的缺點(diǎn)，特別是在建筑用電設(shè)備節(jié)能控制中是很值得利用的。

一、當(dāng)前建筑用電存在的問題

現(xiàn)在承包建筑項(xiàng)目的單位很多，整個(gè)建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，勞務(wù)分包層出不窮，承包者為了使建筑項(xiàng)目的成本減少，通常會(huì)對(duì)建筑項(xiàng)目進(jìn)行多次分包以達(dá)到節(jié)約成本的目的，建設(shè)項(xiàng)目管理滯后的現(xiàn)象。整個(gè)建筑項(xiàng)目的用電設(shè)備安裝是建筑項(xiàng)目施工中電工的工作職責(zé)，但是通常建筑項(xiàng)目中精通電工技術(shù)的人才匱乏，以及后期的建筑用電設(shè)備維修也是由普通電工操作，然而這些普通電工缺少責(zé)任心和監(jiān)督激勵(lì)機(jī)制不完善及知識(shí)面局限性，從而導(dǎo)致后期出現(xiàn)多種問題，建筑用電設(shè)備故障頻出，建筑用電設(shè)備也得不到及時(shí)的維修，整個(gè)建筑用電的管理工作沒有得到相關(guān)人員充分的監(jiān)管。

當(dāng)前大部分建設(shè)單位的管理沒有遵循“經(jīng)濟(jì)、適用”的原則，在建筑用電中沒有合理有效的施工組織設(shè)計(jì)，即使存在施工組織設(shè)計(jì)也僅是相關(guān)人員應(yīng)付檢查而編寫的，流域形式，沒有嚴(yán)格按照整個(gè)工程項(xiàng)目建筑用電的實(shí)際情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)，正常的建筑用電施工組織設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)按照用電設(shè)備的實(shí)際容量規(guī)格進(jìn)行編制動(dòng)態(tài)管理，才有利于后期建筑用電設(shè)備的有序使用。此外，很多承包隊(duì)伍為了縮短建筑項(xiàng)目的工期會(huì)讓建筑用電設(shè)備的安裝簡(jiǎn)單化，減少對(duì)建筑項(xiàng)目資金的投入。分包單位通常投機(jī)取巧，不會(huì)按照正確的標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)線路，比如正常應(yīng)該采用五芯電纜設(shè)置配電線路，但是分包單位多半不會(huì)這樣使用，就造成了建筑用電設(shè)備在使用前就存在很多潛在的問題。在建筑用電設(shè)備安裝現(xiàn)場(chǎng)也沒有相應(yīng)的規(guī)范對(duì)建筑用電設(shè)備安裝技術(shù)人員進(jìn)行約束，現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)的管理人員也很多流于形勢(shì)，并不會(huì)對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行嚴(yán)管，在建筑用電設(shè)備安裝完成后更沒有對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行安全檢查，用電測(cè)試只是某一部分，并不是全部。最關(guān)鍵的不是建筑用電設(shè)備出現(xiàn)先天性的問題，而是相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)待建筑用電管理工作的態(tài)度和知識(shí)面局限性，松散的管理和非主觀因素不僅不能抑制建筑用電問題的出現(xiàn)，加快了建筑用電問題發(fā)生的頻率。

二、物聯(lián)網(wǎng)在建筑用電設(shè)備中的意義

1.什么是物聯(lián)網(wǎng)

由各種像激光掃描以及射頻識(shí)別等信號(hào)傳播裝置與互聯(lián)網(wǎng)融合，而后形成一個(gè)大型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就是人們所說的物聯(lián)網(wǎng)。目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被運(yùn)用得相當(dāng)廣泛，物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)就是使物品與互聯(lián)網(wǎng)相連，這樣更有利于對(duì)物品的管理和辨識(shí)。物聯(lián)網(wǎng)是物品與物品互相銜接的互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)而促使對(duì)物品的管理工作更加便捷，簡(jiǎn)言之，物聯(lián)網(wǎng)會(huì)成為信息化時(shí)代背景下互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中舉足輕重的部分。傳輸層、感知層以及應(yīng)用層成為整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，其中傳輸層主要是負(fù)責(zé)對(duì)信息進(jìn)行傳播和掌控，其涵蓋了網(wǎng)絡(luò)的接入與核心，這也能夠充分利用互聯(lián)網(wǎng)或者是專門的行業(yè)內(nèi)通用網(wǎng)絡(luò)。此外，物聯(lián)網(wǎng)的感知層主要是對(duì)客觀事物進(jìn)行辨識(shí)和資料的收集、處理及掌控，然后通過終端系統(tǒng)將客觀物體與互聯(lián)網(wǎng)相連。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層涵蓋或包括物聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用，包括物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，還能對(duì)城市以及智能家居等領(lǐng)域采用網(wǎng)站或?yàn)g覽器進(jìn)行管理運(yùn)用。物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過對(duì)二維碼及紅外感應(yīng)器等裝置的辨識(shí)，并且把收集到的相關(guān)信息進(jìn)行有效處理，智能化分類、改進(jìn)及監(jiān)管，充分達(dá)到客觀物體與互聯(lián)網(wǎng)相連的效果。

2.物聯(lián)網(wǎng)在建筑用電設(shè)備中有何意義

在建筑用電設(shè)備中有了物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合并加以有效利用，促使建筑用電設(shè)備更加網(wǎng)絡(luò)化，有了物聯(lián)網(wǎng)的融入，建筑用電設(shè)備在節(jié)能控制中變得更加智能，并且為建筑用電設(shè)備的故障排查提供了多種改善措施。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸被運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，這很大程度上改善了建筑用電和居民用電的浪費(fèi)現(xiàn)象。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，給人們的生產(chǎn)生活帶來了方便，尤其是與建筑用電的有效結(jié)合運(yùn)用，在日常生活中，人們對(duì)電氣能源的需求量是極大的，并且呈不斷上升趨勢(shì)，建筑用電同樣在國(guó)家總用電中占據(jù)很大一部分比重。我國(guó)建筑用電存在很嚴(yán)重的電力能源浪費(fèi)問題，建筑電力利用率也非常低。

如今建筑用電設(shè)備的類型不斷變化，同時(shí)被不同程度的細(xì)化，所以對(duì)建筑用電設(shè)備的管理和維修人員有了更高的要求，也加大了電工技術(shù)人員安裝和維修建筑用電設(shè)備的難度。以往老舊的建筑用電控制方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的用電管理需求，相關(guān)管理人員必須得把目前單一的建筑用電管理模式系統(tǒng)化，使其更有利于應(yīng)對(duì)當(dāng)前建筑用電的現(xiàn)狀，才能更為有效的抑制建筑用電的浪費(fèi)情況，從而實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能用電。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，使建筑用電節(jié)能控制一度成為建筑用電優(yōu)化追求的目標(biāo)，也是發(fā)展綠色節(jié)能建筑的有力支持。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，使建筑用電不斷朝著智能化發(fā)展，信息技術(shù)化也在不斷更進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)背景下的建筑用電設(shè)備不僅可以在通信和節(jié)能控制中無(wú)線傳播，甚至還可以全部建筑用電設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)完全連接，將數(shù)據(jù)庫(kù)等多種技術(shù)服務(wù)融入物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中。

在物聯(lián)網(wǎng)背景下，建筑用電設(shè)備通過收集、傳遞與儲(chǔ)存把數(shù)據(jù)庫(kù)的建筑用電相關(guān)數(shù)據(jù)劃分為開關(guān)量設(shè)備控制數(shù)據(jù)、模擬量設(shè)備控制數(shù)據(jù)以及電氣參數(shù)數(shù)據(jù)。建筑用電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)就是以整合與建筑用電相關(guān)的各種數(shù)據(jù)為出發(fā)點(diǎn)，從而達(dá)到減少電力能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的建筑用電節(jié)能，提高建筑電氣利用率的效果。物聯(lián)網(wǎng)背景下的建筑用電高度符合當(dāng)前綠色建筑的節(jié)能理念，通過建筑內(nèi)部用電設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)的整合利用，充分體現(xiàn)了綠色節(jié)能建筑的針對(duì)性。

三、物聯(lián)網(wǎng)在建筑用電設(shè)備節(jié)能控制中的應(yīng)用

1.在新風(fēng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

所謂新風(fēng)控制系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)中大量的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)資源整合而來的，并且可以用于對(duì)環(huán)境的檢測(cè)。在新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)定值比較高的時(shí)候，尤其在這時(shí)候空氣質(zhì)量尚無(wú)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，這時(shí)可以使用于應(yīng)急的機(jī)制開啟，而且功率比較大的新風(fēng)控制系統(tǒng)的傳輸就涵蓋在其中。新風(fēng)控制系統(tǒng)有個(gè)很獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)能，在使用時(shí)它會(huì)呈現(xiàn)出一種耗能非常低的態(tài)勢(shì)，最重要的是它能讓空氣達(dá)到自然順暢流通的效果。尤其在空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)沒有達(dá)到某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，并且空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)值比新風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)定值高的時(shí)候才能完成功率相當(dāng)大的新風(fēng)傳送。在新風(fēng)控制系統(tǒng)中，室內(nèi)的空氣不斷被交換更新，其氣體源也存在很多不同點(diǎn)，這就把新風(fēng)控制系統(tǒng)的雙向換氣方式區(qū)分開來，使建筑用電的運(yùn)行頻率降低，這種雙向的換氣方式更有利于建筑用電節(jié)能控制，更有利于實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保建筑的發(fā)展。

2.在家庭能源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

建筑用電節(jié)能控制理念的貫徹下，物聯(lián)網(wǎng)在家庭能源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用同樣非常的廣泛。對(duì)于家庭能源管理系統(tǒng)，諸如能量存儲(chǔ)設(shè)備、分布式電源以及電負(fù)載都屬于其分支系統(tǒng)中的類別。其中，對(duì)于電負(fù)載也有分類，比如可以分為不可調(diào)度負(fù)載以及可調(diào)度負(fù)載。人們?nèi)粘Ｉ钪兴玫降南匆聶C(jī)和熱水器就屬于可調(diào)度負(fù)載范圍內(nèi)，像打印機(jī)這類就屬于不可調(diào)度負(fù)載。在物聯(lián)網(wǎng)背景下，管理系統(tǒng)通常會(huì)運(yùn)用到傳感器，其運(yùn)用傳感器收集室內(nèi)情況的數(shù)據(jù)信息，室內(nèi)人員的活動(dòng)情況同樣也能夠通過傳感器采集到，更包括室內(nèi)家電的運(yùn)行及使用情況都一覽無(wú)余。通過物聯(lián)網(wǎng)對(duì)這些情況的數(shù)據(jù)整合并加以數(shù)據(jù)分析，就可以對(duì)所有建筑用電設(shè)備進(jìn)行掌控，這給使用者帶來舒適和方便的同時(shí)，還有效降低了建筑用電能源消耗。

3.在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)背景下，有更為適用的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)建筑用電進(jìn)行節(jié)能控制。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)到建筑各個(gè)位置的情況，比如構(gòu)筑物比如溫室大棚各個(gè)方位的采光度、空氣質(zhì)量以及環(huán)境濕度，甚至可以采集到空氣質(zhì)量等各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)，通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用，這些被采集到的數(shù)據(jù)資料會(huì)被輸送到專門的服務(wù)器里，這樣新風(fēng)控制系統(tǒng)、中央空調(diào)控制系統(tǒng)等同樣會(huì)接收到這些數(shù)據(jù)信息，從而能對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行更有效的掌控，從而促進(jìn)建筑用電節(jié)能。

4.人員密集的公共場(chǎng)所的應(yīng)用

高校大多采取走班制，即教室不固定，教室的電器設(shè)施的管理質(zhì)量問題有待挖潛。若教室內(nèi)的照明設(shè)備，空調(diào)，風(fēng)扇暖氣等的采取人力管理，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。不妨在上課時(shí)間采取人工調(diào)控開關(guān)模式為主，以自動(dòng)調(diào)控模式為輔。非上課時(shí)間例如夜間采取自動(dòng)模式為主，人工模式為輔。電梯運(yùn)行節(jié)能方面，根據(jù)感應(yīng)探測(cè)人數(shù)、電梯運(yùn)行時(shí)的荷載等參數(shù)與電梯的變頻技術(shù)結(jié)合來控制電梯運(yùn)行工況。公共場(chǎng)所的空調(diào)根據(jù)自動(dòng)采集所在環(huán)境采集的環(huán)境溫度等信息作為反饋，來調(diào)節(jié)公共場(chǎng)所的溫濕度潔凈度

四、物聯(lián)網(wǎng)背景下建筑用電設(shè)備的故障排查

物聯(lián)網(wǎng)背景下，在進(jìn)行建筑用電設(shè)備節(jié)能控制中難免會(huì)存在一些故障。要想建筑用電設(shè)備有效有序地進(jìn)行工作，相關(guān)管理人員就需要時(shí)常對(duì)建筑用電設(shè)備進(jìn)行多方位的故障排查。

1.處理器故障排查

在建筑用電設(shè)備架構(gòu)中，最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)要屬處理器。電工在進(jìn)行建筑用電設(shè)備安裝之前就要特別注意處理器這方面規(guī)格型號(hào)的選擇，采購(gòu)人員要注意對(duì)處理器的辨識(shí)，要選擇運(yùn)行處理速度比較快的處理器，以避免后期建筑用電設(shè)備使用中不必要的故障問題。與此同時(shí)，還要確保所選處理器的能源消耗低。但是目前多數(shù)情況下運(yùn)行速度快的處理器在運(yùn)行時(shí)其能源消耗都比較高，那種能源消耗低的處理器通常情況下其運(yùn)行速度都比較慢，以致于跟不上建筑用電設(shè)備的運(yùn)行。所以在建筑用電設(shè)備安裝前對(duì)處理器的選擇要格外慎重，把握好運(yùn)行速度與能源消耗之間的關(guān)系。在進(jìn)行處理器的故障排查時(shí)，要注意處理器的體積、運(yùn)行速度以及耗能情況。一般體積小且能源消耗低的處理器多具有穩(wěn)定性，特別是處理器的設(shè)計(jì)，同樣也是根據(jù)它的穩(wěn)定性來進(jìn)行，這更有利于建筑用電設(shè)備的節(jié)能控制。

2.配電線路故障排查

在進(jìn)行建筑用電設(shè)備檢測(cè)時(shí)，對(duì)配電線路故障的排查同樣非常重要。其中需要檢測(cè)的數(shù)量就有十來種，而且各種檢測(cè)類型之間相互聯(lián)系緊密。在建筑用電設(shè)備節(jié)能控制時(shí)，需要首先對(duì)建筑環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，從而保證配電線路故障排查工作的順利進(jìn)行。要特別注意在進(jìn)行配電線路故障排查時(shí)，千萬(wàn)要確保電源處于正常工作的形態(tài)，而且要確保電源的正常工作時(shí)間不能太短，這樣才能提升電池的利用率，讓電池得到充分有效利用。對(duì)于配電線路的故障排查，要注意檢測(cè)是否是220伏的交流電運(yùn)用電源芯片傳輸為5伏的直流電。此外，將5伏的直流電通過濾波和穩(wěn)壓使其變?yōu)?.3伏的直流電，這樣更有利于建筑用電設(shè)備的使用安全。物聯(lián)網(wǎng)背景下，建筑用電設(shè)備節(jié)能控制系統(tǒng)相當(dāng)?shù)凝嫶螅疫\(yùn)行方式多樣，所以通常具有不確定性。另外，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息時(shí)，會(huì)受到其他各種因素的妨礙，從而造成配電線路的故障排查存在很多不確定性。所以建筑用電設(shè)備運(yùn)行中，相關(guān)人員在進(jìn)行配電線路故障排查時(shí)，要注意避免減少受到其他因素的干擾。

五、結(jié)語(yǔ)

盡管我國(guó)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)上取得了不錯(cuò)的成就，并且我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也趨于成熟，但在建筑用電設(shè)備節(jié)能控制及故障排查方面依然存在諸多問題需要改進(jìn)。向能源節(jié)約型方向發(fā)展就還需要做出更多的努力，在建筑用電設(shè)備方面多使用節(jié)能設(shè)施設(shè)備，做好對(duì)建筑用電設(shè)備節(jié)能的有效控制和及時(shí)做出用電設(shè)備的故障排查。對(duì)建筑用電管理系統(tǒng)采用科學(xué)合理的方法進(jìn)行有效地控制，是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能最為有效的手段。這一智能用電系統(tǒng)的建立，不僅將會(huì)在很大程度上實(shí)現(xiàn)建筑用電節(jié)能，還能使得用戶對(duì)自身建筑進(jìn)行更好地監(jiān)測(cè)和控制。在今后的發(fā)展進(jìn)程中，物聯(lián)網(wǎng)必將會(huì)依靠逐步強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群，通過更為精細(xì)與動(dòng)態(tài)的形式來對(duì)人們的日常生活與生產(chǎn)進(jìn)行更為全面的管理，達(dá)到真正的智慧狀態(tài)。以此讓資源利用率與生產(chǎn)水平都能夠得到一定提升，從而使社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]咼丹，楊曉華，蘇本良.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代建筑行業(yè)中的應(yīng)用[J].山西建筑，2011，37（26）：255-256.

[2]段興超.用電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備測(cè)控裝置研究與設(shè)計(jì)[D].山東建筑大學(xué)，2012.

[3]孫皓月，呂國(guó)，張梁.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑電源監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].電源技術(shù)，2014，38（1）：113-115.