校園能源使用無線監(jiān)控技術現(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情況，近年來校園能源使用監(jiān)控技術取得了較大的發(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)控技術進行了介紹和總結(jié)。最后通過分析目前監(jiān)控技術存在的問題，探討了校園能源使用監(jiān)控技術的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：能源使用；監(jiān)控技術；控制方式

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：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。作為先進知識的傳播者，高校本應是社會學習的資源節(jié)約典范，但由于我國學校普遍實行免費用電供應的用電模式，學校內(nèi)部的個人和單位用電隨意性較大，建筑物、實驗設施、個人等用電設備每年都呈數(shù)量級增長，浪費電的情況時有發(fā)生，造成了大量能源浪費的情況。因此，目前高校都在積極地探索和實踐能夠?qū)崿F(xiàn)有效節(jié)約校園能源的監(jiān)控技術。

2 校園能源監(jiān)控技術現(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構(gòu)，根據(jù)國家有關節(jié)能規(guī)定，對能源使用過程進行檢測、核查、分析和評價的活動。為了提高節(jié)約效果，有人提出將應用于企業(yè)的能源審計制度應用于高校，從而實現(xiàn)能源的節(jié)約。比如同濟大學的宋亞超[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行監(jiān)督，并進行合理的限制來降低能耗。西安建筑科技大學的楊才興[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)并進行監(jiān)管，從而降低建筑的能耗。太原理工大學的張國琦[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，將數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)采集服務器中，最終在能源管理平臺上進行顯示。山東大學的張承剛[5]則以校園網(wǎng)為基礎，綜合地理信息系統(tǒng)、能源監(jiān)控系統(tǒng)等，來實現(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)采集需要建設相應的傳輸總線或依托于已有網(wǎng)絡，不僅需要對已有線路進行改造，工程巨大，而且不能靈活地適應各種場景。而采用無線方式對能耗數(shù)據(jù)進行采集則可以解決上述問題。北京交通大學的張曉亮[6]應用無線傳輸和網(wǎng)絡傳輸方案解決了遠程電能計量計費系統(tǒng)的電能數(shù)據(jù)采集問題。東北電力大學的關博文[7]利用無線傳感網(wǎng)絡的無線數(shù)據(jù)傳輸特性，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術采集水電消耗數(shù)據(jù)，來實現(xiàn)對校園水電能耗的監(jiān)控。廣東技術師范學院的曾海均[8]同樣采用物聯(lián)網(wǎng)技術來實現(xiàn)對校園用電設備的自動抄表和智能化管理，并設計了基于校園物聯(lián)網(wǎng)的軟件系統(tǒng)，來統(tǒng)一實現(xiàn)對校園用電設備的數(shù)據(jù)監(jiān)測。

2.4 應用場景分類與控制

隨著高校校園中，能源系統(tǒng)的使用和種類越來越復雜，通過對能源系統(tǒng)進行分類，并進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)，來實現(xiàn)針對教室不同工作模式和分區(qū)域控制設計的需要。哈爾濱商業(yè)大學的李彬彬[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行采集，并應用自適應模糊模型參考學習控制算法進行融合分析，最終實現(xiàn)對燈具的智能控制。山東大學的聶麗錦[11]采用攝像頭采集教室的圖像，用深度學習算法對圖像進行處理與分析，從而獲得教室中實際自習的學習人數(shù)和位置等數(shù)據(jù)信息，再根據(jù)自習教室中實際的光照度來對教室中的燈具進行控制從而實現(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”建設也必將越來越受到重視。在新的替代性能源技術得到廣泛應用之前，利用成熟的電子信息和自動化技術可以很大程度地實現(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)控技術雖然種類多樣，原理可行，但卻不可避免地需要一定的實施條件，這也導致了其應用性較差，如一般要求是智能儀表，這本身就是重新設計和投資；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的有線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，需要重新布線和設計；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，不能進行數(shù)據(jù)分析和移動應用等。因此，以后的監(jiān)控技術必然朝著多種措施并用，系統(tǒng)精細化分類，應用控制智能化，學科應用交叉化的方面發(fā)展，比如能源審計和技術控制同時施行；校園用電分為路燈用電，實驗用電，教室用電等；用電控制采用人工智能算法；控制技術與材料、能源學科相互結(jié)合等。隨著社會的進步和電子信息技術的發(fā)展，校園能源監(jiān)控技術必將成為建設“智慧節(jié)約型校園”的重要組成部分，從而為建設綠色校園，綠色社會做出巨大的貢獻。

參考文獻

[1]宋亞強，譚洪衛(wèi)，莊智.高等學校校園建筑節(jié)能監(jiān)管體系中能源審計問題探討[J].建筑節(jié)能，2012，40（2）：50-53.

[2]楊才興.高校能耗監(jiān)測與能源審計研究[D].西安：西安建筑科技大學，2016.

[3]周亞東.基于總線和以太網(wǎng)的高校建筑能耗監(jiān)測平臺系統(tǒng)的規(guī)劃與應用[D].南昌：南昌大學，2012.

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

[5]張承剛.高校校園能耗監(jiān)管系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].濟南：山東大學，2014.

[6]張曉亮.基于無線數(shù)據(jù)傳輸和ARM的網(wǎng)絡抄表系統(tǒng)[D].北京：北京交通大學，2007.

[7]關博文.基于無線傳感網(wǎng)絡的校園水電管理系統(tǒng)開發(fā)[D].吉林：東北電力大學，2014.

[8]曾海均.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的校園電能管理系統(tǒng)設計與研究[D].廣州：廣東技術師范學院，2014.

[9]陳杰.高校教室智能照明控制系統(tǒng)的研究設計[D].淮南：安徽理工大學，2014.

[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，2012.

[11]聶麗錦.高校公共教室照明控制和智能化改進研究[D].濟南：山東大學，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