基于物聯網技術的建筑節能監控平臺的設計研究

王一海

摘 要：隨著城市建設的快速發展，高層建筑數量和密度的增加，建筑節能越發顯得重要，基于物聯網技術和人工智能技術的建筑節能監控系統，能夠科學精細化地進行能源資源的監測和管理，對能源資源消耗分項計量、實時監測、統計與動態分析，提高節能管理信息化、精細化水平，切實降低能源資源消耗。該文從高效標準的節能節電角度，剖析平臺的設計原則和功能，提出系統平臺設計的框架結構。

關鍵詞：建筑節能 監控 平臺 系統框架

中圖分類號：TU832 文獻標識碼：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和消費大國，統計顯示，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，能源浪費也非常嚴重，具有非常大的節電節能空間，在我國建筑行業節電節能的推廣已勢在必行。基于物聯網技術的建筑節能監控系統以能效公示為核心，以能耗統計、能耗分析為數據基礎，技術支撐來源于能源檢測，用能定額作為節能的標桿，價格杠桿來自于超定額加價，以此構建功能完備的建筑節電節能監控系統。市場對能耗資源的優化配置推動了建筑節電節能運行的管理和優化，建筑能耗運行管理的實現，使得節能量需求得以釋放，潛在節電節能量轉變成節能需求，帶動全面建筑節能的作用，同時起到示范作用。

建筑節能監控平臺能夠實現電、水、燃氣、熱、冷、可再生能源等能源資源消耗的分項計量、實時監測、統計與動態分析，提高節能管理信息化、精細化水平，切實降低能源資源消耗。

1 平臺設計的原則

1.1 標準化原則

為了保證系統的靈活性、開放性、可擴展性和可持續建設，該系統建設實現“標準先行”，建立符合國際標準、國家標準、行業標準的體系。基于標準化的數據模型和接口，針對與新的相關系統的數據集成要求，系統可隨時通過增加接口適配器將新系統納入數據集成平臺。

1.2 可靠性原則

監控平臺運行穩定、可靠，系統設計充分考慮災害性的攻擊，設置了災難恢復系統，系統故障時很快地自檢排除故障，仍然能夠提供客戶服務。

1.3 安全性原則

系統高度重視數據的安全性，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調度員加強權限控制，避免用戶操作超越權限的數據，并要求提供系統自動恢復的功能。

1.4 開放性原則

系統的設計采用開放性原則，支持多種硬件設備和網絡設計。通信系統、網絡系統和數據庫系統采用標準的數據接口，與其他監控信息平臺能夠進行很好的數據交換和資源共享。

1.5 穩定性原則

系統穩定可靠性能指標要求：對于系統應用服務器的平均系統故障間隔時間大于6個月；對于系統性故障，平均修復時間小于24 h；對于單節點模塊性故障和缺陷，平均修復時間小于2 h。

1.6 實時性原則

節能監控系統建設根據建筑物的特點和需求出發，注重能耗數據實時性的原則。能耗監測及數據實時上傳，通過監測發現待機能耗、用電設備中的“大馬拉小車”現象、電能質量異常等用能異常現象，及時發現問題并處理。

1.7 可擴展性原則

節能監控系統具有適應組織機構的調整能力、新增功能的需求擴展能力、因流程重組而帶來的需求變化的能力。系統全面采用面向對象的分析、設計方法和標準的開發管理過程。

2 系統平臺的框架設計

2.1 系統物理架構

在各部門建設本部門能耗監測系統，對各部門辦公區動力、采暖、空調、照明、給排水、食堂、信息機房等各種設備設施所消耗的電、熱、水、油、氣等能源資源消耗數據進行分類分項計量和動態采集，實現能耗統計、能效評估和監測預警等功能，提高各部門用能管理的信息化、精細化水平。

2.2 系統軟件架構

系統整體采用了基于SOA的體系架構，系統架構包括基礎設施服務、數據源接入、能耗監控平臺、技術節能體系、接口服務、業務創新服務以及ESB。基于SOA的體系架構以服務體系為核心，服務體系包含很多模塊化組件，若干操作的集合構成組件，每一個操作都對應具體的程序函數。對業務過程模型的分析和識別構建了服務體系。

2.3 系統功能架構

節能監控系統不僅是能耗數據信息中心，能夠實現能耗數據的存儲、運算和交換，也是監測建筑的節能指揮中心。數據監測中心能夠順利運轉，系統必須采用數據服務、應用、存儲相分離的架構，降低系統的管理和維護成本。

系統采用多維數據展現、數據交叉、數據挖掘等數據展現手段，使用分組統計、數據特征統計、發展性分析等統計分析方法，根據用戶的工作需要，靈活定制統計分析報表，并設置各類報表瀏覽的權限。

2.4 系統計量架構

系統能耗數據采集的方式有兩種：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據和其他能耗數據，如：建筑消耗的燃油和煤，機動車使用的汽油、柴油等能耗量。自動采集方式是采集建筑分類能耗數據、分項能耗數據、集中供暖空調系統數據、重點用能設備運行監測數據和一些常見節能措施的主要運行參數。

基于物聯網技術和人工智能組建數據庫、構建智能化的節電節能監控系統的實施，能夠及時、快速和準確地監測能源消耗數據，同時具備科學分析、智能預測和實時預警功能，為相關單位提供多方位、可視化的便捷服務，利用現代通信、網絡技術和大數據技術保證系統的充分運行，最終與國家能耗匯總平臺對接，實現能耗信息快速監控、傳遞、共享、管理和應用。

參考文獻

[1] 陳磊.大型公共建筑能耗數據無線遠程監控及節能管理系統研究[D].西安建筑科技大學，2015.

[2] 王昱.公共建筑室內舒適環境節能監控平臺的設計與實現[D].湖南工業大學，2014.

[3] 王彥，劉宏立，楊珂.OFDM-CDMA技術在大型公共建筑

節能監控平臺中的應用[J].計算機測量與控制，2009（11）：

2200-2202.