摘要： 針zhen對dui目mu前qian國guo內nei高gao耗hao能neng建jian築zhu缺que少shao有you效xiao的de能neng源yuan監jian測ce係xi統tong的de現xian狀zhuang，提ti出chu一yi種zhong基ji於yu物wu聯lian網wang技ji術shu的de可ke視shi化hua建jian築zhu能neng耗hao和he環huan境jing監jian測ce係xi統tong方fang案an，給gei出chu了le平ping台tai結jie構gou，並bing詳xiang細xi介jie紹shao了le平ping台tai的de配pei置zhi和he係xi統tong的de特te點dian。
關鍵詞： 建築能耗；環境監測；節能；物聯網
0.引言
隨著我國城市化進程的加速，預計到2020年，全國城市生活人口將達到56%以上，第三產業占GDP的比例有可能超過45%。[1]xiangyingdejianzhuwuhesheshiyejiangchengbeizengjia，jianzhunenghaodedafuduzengjiajiangbukebimian。suizhenenghaowentiriyituxian，ruheshixiannenghaoguanlihenengyuanchengbenxiaohuachengweizhongguodeshouyaorenwu。zhunmeigaochu7倍。北京16家旅館中，能耗大的旅館能耗費是能耗小的旅館能耗費的將近3倍。北京全市的賓館、飯店、商廈、寫字樓等大型公共建築麵積僅占民用建築的5.4%，但全年耗電量卻高達33億kW·h，接近全市居民生活。
1.建築能耗分析
目前，建築耗能已與工業耗能、交通耗能並列，成為我國能源消耗的三大“耗能大戶”。現在我國每年新建房屋20億m2中，99%以上是高能耗建築；而既有的約430億m2建築中，隻有4%采取了能源效率措施，單位建築麵積采暖能耗為發達國家新建建築的3倍以上。根據測算，如果不采取有力措施，到2020年中國建築能耗將是現在的3倍以上。
在我國的能源消費中，建築能耗占了很大的比例，據統計，建築能耗在我國能源總消費中所占的比例已經達到27．6％，發達國家的建築能耗一般占全國總能耗的30～40％。[2]zaijianzhunenghaozhong，guojiajiguanbangongjianzhuhedaxinggonggongjianzhugaohaonengdewentiriyituchu。jutongji，guojiajiguanbangongjianzhuhedaxinggonggongjianzhudanweimianjinianhaodianliangdadao70～300kW·h，為普通居民住宅的10～20倍，占全國城鎮總耗電量的22%。以北京為例，[3]據調查，北京政府機構能源消費中，單位建築麵積年耗電量約為80～150kW·h，是居民住宅的4～8倍；行政機關年人均用能3.35t標準煤，比全市人均生活用能0.47t標用電的50%，單位麵積年均耗電量是普通住宅的5～10倍。
這類建築普遍缺乏細致的用能計量，已有的數據無法滿足能耗分析需求、無wu法fa及ji時shi準zhun確que的de發fa現xian用yong能neng問wen題ti。為wei了le更geng好hao地di開kai展zhan大da型xing公gong共gong建jian築zhu節jie能neng工gong作zuo，我wo們men做zuo了le詳xiang細xi掌zhang握wo建jian築zhu的de各ge種zhong能neng耗hao，並bing通tong過guo對dui這zhe些xie能neng耗hao和he建jian築zhu環huan境jing情qing況kuang進jin行xing分fen析xi來lai發fa現xian建jian築zhu用yong能neng所suo存cun在zai的de問wen題ti，為wei以yi後hou的de節jie能neng管guan理li和he節jie能neng改gai造zao提ti供gong依yi據ju，而er建jian築zhu能neng耗hao與yu環huan境jing監jian測ce管guan理li係xi統tong在zai這zhe個ge過guo程cheng中zhong則ze起qi了le舉ju足zu輕qing重zhong的de作zuo用yong。
係統概述
基於物聯網技術的建築能耗與環境監測係統圍繞建築能耗中的電、水、氣、熱耗、冷耗5類能源係統進行監測，結合建築內部的環境監測係統對能耗數據進行分析。在實現技術上采用現場總線（modbus）儀表實現5類能源係統的數據采集，采用基於泛在無線傳感網(UNIT)的探測器實現環境參數監測，采用工業數據庫與組態軟件實現采集數據的彙總和分析。係統結構如圖1。
該係統包含了能耗監測和環境監測兩個部分。其中能耗監測按照能源類別分類分項進行監測、統計和數據分析，分類為：電量、水量、氣量、熱耗量、冷耗量5類；其中電量分兩級分項進行監測，電量①級分項：照明插座用電、空調用電、動力用電和特殊用電4個分項，電量②級分項：照明插座用電包括房間照明用電、插座用電、走廊用電、應急照明用電和室外景觀照明用電5個②級分項，空調用電包括冷熱站用電和空調末端用電2個②級分項，動力用電包括電梯用電、水泵用和通風機用電3個②級分項，特殊用電包括信息房、洗衣房、廚房、餐廳、遊泳池、健身房6個②級分項，其它分類能耗不做分項監測。環境監測部分分為：溫度、濕度、一氧化碳、水浸、光照度、紅外檢測等。
2.1係統平台構建
通本係統是以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，為大型公共建築的實時數據采集、開關狀態監測及遠程管理與控製提供了基礎平台，它可以和檢測、控製設備構成任意複雜的監控係統。該係統主要采用分層分布式計算機網絡結構，一般分為三層：站控管理層、網絡通訊層和現場設備層。
2.1.1站控管理層
zhankongguanlicengzhenduinenghaojiancexitongdeguanlirenyuan，shirenjijiaohudezhijiechuangkou，yeshixitongdeshangcengbufen。zhuyaoyouxitongruanjianhebiyaodeyingjianshebei，rugongyejijisuanji、打印機、UPS電源等組成。監測係統軟件具有良好的人機交互界麵，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，並以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況。
監控主機：用於數據采集、處理和數據轉發。為係統內或外部提供數據接口，進行係統管理、維護和分析工作。
打印機：係統召喚打印或自動打印圖形、報表等。模擬屏：係統通過通訊方式與智能模擬屏進行數據交換，形象顯示整個係統運行狀況。
UPS：保證計算機監測係統的正常供電，在整個係統發生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行。
2.1.2網絡通訊層
通訊層主要是由通訊管理機、以太網設備及總線網絡組成。該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場設備回送的數據信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現場設備的各種控製命令。
通訊管理機：是係統數據處理和智能通訊管理房。它具備了數據采集與處理、通訊控製器、前置機等功能。
以太網設備：包括工業級以太網交換機。
通訊介質：係統主要采用屏蔽雙絞線、光纖以及無線通訊等。
2.1.3現場設備層
現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現場總線連接的分布式I/O控製器構成數據采集終端，向數據房上傳存儲的建築能耗數據。測量儀表擔負著基層的數據采集任務，其監測的能耗數據完整、準確並實時傳送至數據房。
2.2係統主要部件技術性能指標
2.2.1數據采集器
采用數據采集器，實現對電、水、氣、熱耗、冷耗量的數據采集。支持對多種類型用能計量裝置的數據采集，包括電能表（含單相電能表、三相電能表、多功能電能表）、電力監測儀、電量計測模塊，水表、燃氣表、冷熱量計、流量計等。
2.2.2電量采集係統
配置方案：通過1個三相總電量表監測建築總能耗，通過4個分項電量表監測照明插座用電、空調用電、動力用電和特殊用電4個①級分項電量。通過16個分項電量表監測16項的二級分項電量。所有電表均為通過Modbus協議傳送電量數據到采集器，采集器通過局域網上傳到監控主機上並
在監控軟件上進行數據處理和分析，監測到的各種數據通過互聯網與數據房和上級調度相連，從而實現數據的共享和能耗的合理調配。
電量監測指標主要有電流、電壓、頻率、視在頻率、有功功率、無功功率、功率因數及電能等。
2.2.3用水量采集係統
配置方案：通過一個具有Modbus協議的水表實現對建築用水總量的監測，實現對建築日、月、年用水量的監測和分析。
2.2.4用氣量采集係統
配置方案：通過一個具有Modbus協議的氣表實現對建築用氣總量的監測，實現對建築日、月、年用氣量的監測和分析。
2.2.5製熱量采集係統
配置方案：通過一個具有Modbus協議的熱量表實現對建築用熱量總耗的監測，實現對建築日、月、年用熱量的監測和分析。
2.2.6製冷量采集係統
配置方案：通過一個具有Modbus協議的冷量表實現對建築用冷量總耗的監測，實現對建築日、月、年用冷量的監測和分析。
2.2.7環境監測係統
配置方案：基於物聯網技術，通過基於無線自組織傳感網的環境探測器實現建築室內環境的參數監測，檢測的環境參數有：溫度、濕度、一氧化碳、水浸、光照度、紅外檢測等。環境探測器通過無線傳感網網關將數據上傳到數據房，數據房集合環境參數實現對能耗係統的分析。
2.2.8數據房和監控係統
數據房和監控係統采用工業數據庫和組態軟件進行實現，它可實現參數列表、實時曲線圖、數據棒圖、實時數據、折算數據、累計數據、曆史、報警畫麵、數據報表等多種統計和分析功能。
3.係統特點
該項目針對現代建築能耗和環境監測係統監測點數量大、較密集、布bu線xian複fu雜za的de特te點dian，提ti出chu了le一yi種zhong基ji於yu物wu聯lian網wang技ji術shu的de可ke視shi化hua建jian築zhu能neng耗hao與yu環huan境jing監jian測ce係xi統tong解jie決jue方fang案an，通tong過guo構gou建jian基ji於yu無wu線xian傳chuan感gan網wang的de物wu聯lian網wang網wang絡luo係xi統tong和he開kai發fa具ju有you能neng耗hao管guan理li與yu節jie能neng策ce略lve分fen析xi功gong能neng的de軟ruan件jian平ping台tai，實shi現xian建jian築zhu能neng耗hao與yu室shi內nei環huan境jing的de可ke視shi化hua監jian測ce與yu管guan理li。該gai係xi統tong的de優you勢shi在zai於yu：
基ji於yu物wu聯lian網wang技ji術shu對dui建jian築zhu能neng耗hao和he建jian築zhu環huan境jing係xi統tong進jin行xing統tong一yi監jian測ce，並bing根gen據ju建jian築zhu環huan境jing對dui建jian築zhu能neng耗hao狀zhuang態tai進jin行xing分fen析xi，得de出chu耗hao能neng係xi統tong的de綜zong合he評ping價jia，實shi施shi能neng源yuan的de優you化hua配pei置zhi。
監jian測ce係xi統tong的de傳chuan感gan層ceng采cai用yong無wu線xian傳chuan感gan技ji術shu組zu建jian無wu線xian傳chuan感gan網wang絡luo，可ke大da大da減jian少shao布bu線xian工gong作zuo或huo無wu需xu布bu線xian，可ke不bu對dui現xian有you耗hao能neng設she備bei作zuo任ren何he改gai造zao，工gong程cheng安an裝zhuang和he維wei修xiu簡jian單dan方fang便bian。減jian少shao建jian立li建jian築zhu能neng耗hao及ji環huan境jing監jian測ce係xi統tong所suo帶dai來lai的de施shi工gong量liang以yi及ji綜zong合he布bu線xian對dui環huan境jing的de影ying響xiang，減jian少shao投tou資zi和he工gong期qi，特te別bie適shi用yong於yu既ji有you建jian築zhu和he設she施shi。
係xi統tong采cai用yong模mo塊kuai化hua結jie構gou，構gou架jia簡jian單dan，擴kuo展zhan功gong能neng強qiang，可ke方fang便bian地di滿man足zu用yong戶hu未wei來lai需xu求qiu。內nei網wang組zu網wang靈ling活huo，可ke隨sui時shi增zeng加jia或huo減jian少shao傳chuan感gan節jie點dian係xi統tong易yi於yu維wei護hu，任ren意yi節jie點dian的de故gu障zhang不bu會hui影ying響xiang係xi統tong工gong作zuo。
使用智能終端可通過GPRS或互聯網實現遠程管理和監測。同時具有本地數據存儲功能，確保數據完整性。
建築能耗和環境監測實現可視化管理，自動生成能耗分析報告，能耗報表自動打印，操作管理便捷。
該係統將建築能耗監測與建築環境監測有效的結合起來，實現能源優化配置；無線組網方式和模塊化結構架構簡單，組網便捷，便於建設和改建；可(ke)視(shi)化(hua)的(de)界(jie)麵(mian)為(wei)維(wei)護(hu)管(guan)理(li)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)了(le)更(geng)為(wei)便(bian)捷(jie)的(de)操(cao)作(zuo)管(guan)理(li)模(mo)式(shi)，易(yi)於(yu)推(tui)廣(guang)，是(shi)一(yi)種(zhong)建(jian)設(she)綠(lv)色(se)節(jie)能(neng)建(jian)築(zhu)的(de)有(you)效(xiao)方(fang)法(fa)。該(gai)項(xiang)目(mu)的(de)應(ying)用(yong)可(ke)使(shi)建(jian)築(zhu)中(zhong)能(neng)源(yuan)使(shi)用(yong)效(xiao)率(lv)大(da)大(da)提(ti)高(gao)，有(you)效(xiao)緩(huan)解(jie)目(mu)前(qian)能(neng)源(yuan)緊(jin)張(zhang)的(de)壓(ya)力(li)，具(ju)有(you)廣(guang)闊(kuo)的(de)市(shi)場(chang)前(qian)景(jing)和(he)良(liang)好(hao)的(de)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)，對(dui)緩(huan)解(jie)國(guo)家(jia)能(neng)源(yuan)緊(jin)缺(que)狀(zhuang)況(kuang)，實(shi)現(xian)節(jie)能(neng)和(he)減(jian)排(pai)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)規(gui)劃(hua)目(mu)標(biao)，促(cu)進(jin)國(guo)民(min)經(jing)濟(ji)可(ke)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)而(er)深(shen)遠(yuan)的(de)意(yi)義(yi)。
4.安科瑞建築能耗分析係統
4.1概述
Acrel-5000web建築能耗分析係統是用戶端能源管理分析係統，在電能管理係統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量(liang)等(deng)集(ji)中(zhong)采(cai)集(ji)與(yu)分(fen)析(xi)，通(tong)過(guo)對(dui)用(yong)戶(hu)端(duan)所(suo)有(you)能(neng)耗(hao)進(jin)行(xing)細(xi)分(fen)和(he)統(tong)計(ji)，以(yi)直(zhi)觀(guan)的(de)數(shu)據(ju)和(he)圖(tu)表(biao)向(xiang)管(guan)理(li)人(ren)員(yuan)或(huo)決(jue)策(ce)層(ceng)展(zhan)示(shi)各(ge)類(lei)能(neng)源(yuan)的(de)使(shi)用(yong)消(xiao)耗(hao)情(qing)況(kuang)，便(bian)於(yu)找(zhao)出(chu)高(gao)耗(hao)能(neng)點(dian)或(huo)不(bu)合(he)理(li)的(de)耗(hao)能(neng)習(xi)慣(guan)，有(you)效(xiao)節(jie)約(yue)能(neng)源(yuan)，為(wei)用(yong)戶(hu)進(jin)一(yi)步(bu)節(jie)能(neng)改(gai)造(zao)或(huo)設(she)備(bei)升(sheng)級(ji)提(ti)供(gong)準(zhun)確(que)的(de)數(shu)據(ju)支(zhi)撐(cheng)。用(yong)戶(hu)可(ke)按(an)照(zhao)國(guo)家(jia)有(you)關(guan)規(gui)定(ding)實(shi)施(shi)能(neng)源(yuan)計(ji)算(suan)，分(fen)析(xi)現(xian)狀(zhuang)，查(zha)找(zhao)問(wen)題(ti)，挖(wa)掘(jue)節(jie)能(neng)潛(qian)力(li)，提(ti)出(chu)切(qie)實(shi)可(ke)行(xing)的(de)節(jie)能(neng)措(cuo)施(shi)，並(bing)向(xiang)縣(xian)級(ji)以(yi)上(shang)管(guan)理(li)節(jie)能(neng)工(gong)作(zuo)的(de)部(bu)門(men)報(bao)送(song)能(neng)源(yuan)計(ji)算(suan)報(bao)告(gao)。
4.2應用場所
適用於公共建築、集團公司、工業園區、大型物業、學校、醫院、企業等不同行業的能耗監測與管理的係統設計、施工和運行維護。
4.3係統功能
4.3.1係統概況
平台運行狀態，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。
4.3.2用能概況
對建築、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗同環比對比。
4.3.3用能統計
對建築、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建築數據進行生成柱狀圖。
4.3.4複費率統計
複費率報表按日、月、年統計對單棟建築下不同支路的尖、峰、平、穀用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。
4.3.5同比分析
對建築、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。
4.3.6能源流向圖
能源流向圖展示單棟建築指定時段內各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。
4.3.7夜間能耗分析
夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在指定時段工作時間與非工作時間用能統計對比，支持導出報表。
4.3.8設備管理
設備管理包括，設備類型、設備台賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。
4.3.9用戶報告
用(yong)戶(hu)報(bao)告(gao)針(zhen)對(dui)選(xuan)定(ding)的(de)建(jian)築(zhu)自(zi)動(dong)統(tong)計(ji)各(ge)能(neng)源(yuan)的(de)月(yue)使(shi)用(yong)的(de)同(tong)環(huan)比(bi)趨(qu)勢(shi)，並(bing)提(ti)供(gong)簡(jian)單(dan)的(de)能(neng)耗(hao)分(fen)析(xi)結(jie)果(guo)，針(zhen)對(dui)用(yong)電(dian)提(ti)供(gong)單(dan)獨(du)的(de)複(fu)費(fei)率(lv)用(yong)能(neng)分(fen)析(xi)，報(bao)告(gao)可(ke)編(bian)輯(ji)。
5.係統硬件配置
參考文獻
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作者介紹：
