安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
在現(xiàn)代社會，隨著城市化進(jìn)程的加速和建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑能耗問題日益凸顯。高耗能建筑不僅給環(huán)境帶來壓力，也增加了企業(yè)和個人的運營成本。如何有效監(jiān)測和管理建筑能耗，成為了行業(yè)發(fā)展的重要課題。今天，就讓我們一起探討一下基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)—一個能夠為建筑節(jié)能增效提供有力支持的創(chuàng)新產(chǎn)品。
來聊聊大家的煩惱：傳統(tǒng)的能耗管理方式往往存在著數(shù)據(jù)收集不全面、監(jiān)測不及時、分析不到位等問題，導(dǎo)致能耗管理形同虛設(shè)，能源浪費現(xiàn)象嚴(yán)重。想象一下，如果我們能夠?qū)崟r掌握建筑的每一分能耗，精確到每一盞燈、每一臺空調(diào)，那將是多么棒的事情！而這正是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大顯身手的地方。
摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與建筑節(jié)能減排相結(jié)合具有廣闊的應(yīng)用前景。對建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑節(jié)能中的運用進(jìn)行分析，從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)角度，剖析建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)目前存在的問題，展望兩者結(jié)合的發(fā)展前景。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對現(xiàn)有建筑能耗監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行升級換代，將成為建筑節(jié)能領(lǐng)域新的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:建筑能耗；監(jiān)測系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)；建筑節(jié)能
0引言
建筑節(jié)能工作應(yīng)以實際的建筑能耗數(shù)據(jù)為依據(jù)來評價建筑節(jié)能工作效果。對于實際運行的能耗數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的人工按月抄表方式不僅費時、費力，而且數(shù)據(jù)的及時性和準(zhǔn)確性得不到保證。缺少足夠準(zhǔn)確能耗數(shù)據(jù)支撐，將無法更深層次地分析和策劃節(jié)能工作，因此建立建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)可大大減小數(shù)據(jù)不足帶來的影響。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用，可以提升現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測水平，也是對監(jiān)測平臺建設(shè)直接的技術(shù)支撐。本文從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)角度分析建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)功能以及發(fā)展方向。
1建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)運用分析
為了更深層次地分析和策劃建筑節(jié)能工作，制定更加合理的用能額度管理方式，就需要建立建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)。這樣可以實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測和動態(tài)決策分析。目前基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)由軟、硬件兩部分組成，其中：硬件主要由各種計量表具、能耗數(shù)據(jù)采集器、Zigbee無線節(jié)點模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器等其他計量和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成；系統(tǒng)軟件是監(jiān)控主站軟件，主要功能包括參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)報表等多模塊。該建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)具有以下特點。
（1）可以對建筑能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和報警，定時采集參數(shù)并上傳，用戶可實時查詢能耗狀態(tài)，能夠全面監(jiān)測能耗，提高節(jié)能管理工作水平。
（2）能夠直接顯示建筑能耗節(jié)能量，可方便用戶和節(jié)能工作監(jiān)管部門了解建筑節(jié)能效果，為制定建筑能耗決策方案提供依據(jù)。
（3）采用Zigbee技術(shù)可以減少布線工作量，尤其對于建筑內(nèi)部不方便布線的地方，工程實施更為便捷，而且該技術(shù)網(wǎng)絡(luò)擴展性強，方便后期維護(hù)。
2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑節(jié)能中的運用分析
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴增，在目前可持續(xù)發(fā)展和低碳經(jīng)濟的社會背景下，物聯(lián)網(wǎng)和建筑節(jié)能技術(shù)相結(jié)合已經(jīng)列入重點發(fā)展并支持的專項計劃。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑節(jié)能中的研究與運用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
（1）物聯(lián)網(wǎng)對現(xiàn)有的建筑能耗監(jiān)測平臺建設(shè)具有直接的技術(shù)支撐和功能提升作用，可以實現(xiàn)能耗能效對標(biāo)、能耗報警、節(jié)能量核算、節(jié)能診斷、使能源管理量化可評價并能夠提供能源管理數(shù)據(jù)依據(jù)。
（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑能源各子系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)測、安全防護(hù)與預(yù)測報警等方面具有十分重要的作用，可提升和完善現(xiàn)有能耗監(jiān)測系統(tǒng)。
（3）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用在建筑能源系統(tǒng)上，可為建筑各能源系的優(yōu)化運行機節(jié)能改造提供更加的計量數(shù)據(jù)，同時也是節(jié)能效果考量的重要平臺和保障措施。
3問題與方向
從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)角度來分析，目前的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)還存在以下問題，需要進(jìn)一步探討及解決。
（1）從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的角度來看，現(xiàn)有的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)僅實現(xiàn)了建筑能耗數(shù)據(jù)的采集，能耗數(shù)據(jù)只能從終端采集設(shè)備向數(shù)據(jù)平臺的單向傳輸，還應(yīng)該考慮增加信息反饋控制功能，以迅速調(diào)控建筑設(shè)備使用情況。
（2）目前的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)主要是針對建筑機電設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)測和感知，只能滿足工程建設(shè)要求，因此還需要進(jìn)一步研究從建筑能耗數(shù)據(jù)挖掘的角度，感知層物聯(lián)網(wǎng)傳感器的配置依據(jù)。
（3）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)具有海量數(shù)據(jù)的特征，對該類數(shù)據(jù)的分析、挖掘與利用直接關(guān)系到系統(tǒng)建成后的使用功能及進(jìn)一步開發(fā)。
4 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺
（1）概述
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。
該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。
（2）應(yīng)用場所
本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。
（3）平臺結(jié)構(gòu)
（4）平臺功能
◆電力集抄
電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。
變壓器監(jiān)控
配電圖
◆能耗分析
能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結(jié)合起來，運用的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。
能耗概況
◆預(yù)付費管理
1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；
2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；
3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；
4）售電管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；
5）售水管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；
6）報表：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。
預(yù)付費看板
◆充電樁管理
通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護(hù)、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。
充電樁看板
◆智能照明
智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠(yuǎn)程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。
監(jiān)控頁面
◆安全用電
安全用電采用的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣，對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實現(xiàn)及時的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然"的目的。
◆智慧消防
通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。原先針對“九小場所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細(xì)化"的實際需求。
（5）系統(tǒng)硬件配置
分類 | 產(chǎn)品型號 | 外觀 | 產(chǎn)品功能 |
無線測溫 | ARTM-Pn | 
| 可監(jiān)測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個無線溫度傳感器溫度 |
ATC600 | 
| ATC600有2種工作模式：終端(-C)、中繼(-Z)，可根據(jù)項目布局選擇配置?？山邮?40個無線溫度傳感器溫度 |
光伏監(jiān)控 | AGF | 
| 光伏電池串開路報警，可以配合組串電壓進(jìn)行綜合判斷；帶3路開關(guān)量狀態(tài)監(jiān)測，用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態(tài)；一次電流采用穿孔方式接入，安裝方便；測量元件采用霍爾傳感器，隔離測量電流20A；電壓測量功能可測量母線電壓DC1500V |
電力監(jiān)控 | AEM96 | 
| 三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復(fù)費率、需量、歷史電能統(tǒng)計、開關(guān)量事件記錄、歷史值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關(guān)量、報警輸出 |
APM系列 | 
| 全電量測量，四象限電能，復(fù)費率電能，儀表內(nèi)部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月值和上月值(包含時間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級。 |
預(yù)付費 | DDSY | 
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。 |
DTSY | 
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。 |
智能抄表 | ADL200 | 
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量?？傠娔苡嬃浚ǚ聪蛴嬋胝颍?個月歷史電能數(shù)據(jù)凍結(jié)存儲；8位段式LCD顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能2級。 |
ADL400 | 
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。（正、反向）有功、無功電能計量；A、B、C分相正向有功電能計量；2-31次諧波電壓電流；12位段式LCD顯示、背光顯示，電能精度0.5s級。 |
ADW210 | 
| 4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當(dāng)月及上三月的電壓、電流、功率值記錄；需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關(guān)量輸入4路開關(guān)量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級。 |
ADW300 | 
| 三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當(dāng)月及上三月的電壓、電流、功率值記錄；需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持4路開關(guān)量輸入、2路開關(guān)量輸出；支持4路測溫；支持1路剩余電流測量；支持本地顯示及按鍵設(shè)置；有功電能精度1級。 通訊方式：支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊；WIFI通訊 |
直流電能表 | DJSF1352 | 
| 1.精度：1級或0.5級，帶±12V電壓輸出用于霍爾傳感器供電 2.測量：電壓、電流、功率、正反向電能，支持雙路計量。 |
電氣 | ARCM300-Z | 
| 三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ），視在電能、四象限電能計量，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，2 路開關(guān)量輸入，支持?jǐn)嚯妶缶蟼?/p> |
AAFD-DU | 
| 監(jiān)測故障電弧、漏電、溫度 兩路無源干接點（開關(guān)量）輸入 兩路無源常開觸點（開關(guān)量）輸出 |
充電樁 | ACX系列 | 
| 充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識別、遠(yuǎn)程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電， |
AEV_AC007 | 
| 額定功率7kW,單相三線制，防護(hù)等級IP65,具備防雷保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、智能監(jiān)測、智能計量、遠(yuǎn)程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式：4G、藍(lán)牙、Wifi |
智慧照明 | ASL200 | 
| 遙控輸出 兩路無源干接點（開關(guān)量）輸入 兩路無源常開觸點（開關(guān)量）輸出 |
5結(jié)語
當(dāng)前，建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)已取得一系列進(jìn)展。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用于建筑節(jié)能監(jiān)測系統(tǒng)，對現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)的升級換代以及平臺的建設(shè)具有直接的技術(shù)支撐作用，而與此相關(guān)的研究與示范將具有廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]郝行軍.物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)存儲與管理技術(shù)研究[D].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2017.
[2]陳武.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)研究與分析
[3]楊磊.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的能耗企業(yè)節(jié)能監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(16):71.
[4]張金成.基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理系統(tǒng)的開發(fā)[D].上海:復(fù)旦大學(xué),2012.
[5]陳永攀.建筑能源系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與實現(xiàn)技術(shù)研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2011.
[6]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.
作者簡介：
劉細(xì)鳳，安科瑞電氣股份有限公司
建筑能源管理系統(tǒng)通過安裝在各個能耗節(jié)點的智能傳感器，實時采集水、電、氣的消耗數(shù)據(jù)，再借助先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸、存儲和分析。[1]無論是商業(yè)大廈還是校園建筑，都能輕松掌握能耗情況，及時發(fā)現(xiàn)異常，進(jìn)而采取節(jié)能措施。 接下來說說這個系統(tǒng)的幾大特色。就是它的一體化設(shè)計。我們知道，傳統(tǒng)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)整合和上傳常常需要多個系統(tǒng)協(xié)同工作，過程繁瑣，還容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。而我們的能耗一體機解決了這個問題，它集數(shù)據(jù)采集、整理、加密于一體，簡化了操作流程，提高了數(shù)據(jù)安全性。 再來就是它的精準(zhǔn)度。我們的能耗監(jiān)測終端采用高精度傳感器，確保每一次的數(shù)據(jù)采集都準(zhǔn)確無誤。而且，這些終端體積小巧，安裝靈活方便，即便是空間受限或是需要改造的項目，也能輕松應(yīng)對。 智能化的分析功能。系統(tǒng)不僅能進(jìn)行基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)收集，更能通過大數(shù)據(jù)和AI算法，對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，從而發(fā)現(xiàn)節(jié)能潛力，提出優(yōu)化建議。[1]這對于管理者來說，無異于擁有了一個能耗管理的“智囊團"。
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