基于物聯網的節能技術應用與研究

廖曉娟

(重慶科創職業學院，重慶 402160)

0 引言

在全球能源壓力日益增大的背景下，降低能耗就是在提高效率，節能能量就是再生利用能量。物聯網技術是將大量傳感器遷入到車輛、設備、建筑、電器以及各個系統之中，在實現物物相連的同時，提高智能節能的水平，避免能量徒耗。比如在智慧城市的建設中，不僅需要物聯網技術搭建智慧系統，更需要物聯網節能技術進行能耗控制。在推進“中國制造2025”的進程中，物聯網節能技術起到了促進作用，物聯網節能技術的發展、優化對其發展有著深遠的影響，是實現“中國制造2025”的重要基礎，對中國未來的發展提供了技術層面的支撐。

1 物聯網節能技術原理分析

物聯網節能技術是以物聯網技術為核心，實現智慧節能減排，具體包括智慧城市、智慧汽車、智慧電器、智慧工業、智慧農業、智慧家居等部分，通過結構節能、自身節能、設備節能、技術節能、管理節能等方式來實現。技術應用包括全面感知、可靠傳輸和智能處理等環節，通過不斷推動計算機技術的更新換代、算法的升級和基礎感知網絡技術的進步來簡化操作，提升系統的節能性。操作上通過部署大量低能耗傳感器，全面監測溫度、濕度、光照、能耗、電量等，傳感器之間以低能耗形式實現互聯互通，提升整體感知能力，全面掌握能量消耗的信息。采用物聯網技術可以實現節能技術的高度自身能源管理的信息化、流程化、可視化和智能化，可以在任何區域通過加密技術訪問節能系統，進行智能決策和分析。在未來，隨著物聯網技術的發展，節能系統能夠像人體感知饑餓一樣感知能量的消耗，通過實時監控、仿真分析、智能分析等過程，對整個系統實現物聯網化，做出決策，讓系統選擇最佳節能狀態。最常見的就是，系統通過物聯網設備能夠自動感知當前最佳的光照和溫度，從而實現節能的目的[1]。

2 物聯網節能技術的最新進展

2.1 物聯網節能技術的發展方向

物聯網節能技術目前從傳統單一的節能技術向綜合智能化系統方案轉變，已經從一種單一的技術手段發展為綜合化的節能方案，過去節能技術的使用是核心，而現在，節能系統的打造成為根本。采用“物聯網+”智慧節能系統對環境進行全面監測，實現數據采集，按照節能計劃和策略進行智能降耗。以智能建筑為例，不僅能夠實現節能控制，還能實現火警、煙霧入侵、安全的監測，能量流量和費用的實時計算，遠程控制和移動端的管理等。未來物聯網技術還會體現出高度的智能性，通過網絡之間的互通互連，打造一種新的網絡模式。物聯網節能技術未來發展最大的特點是打破過去單一的節能系統，實現系統間的融合[2]。比如智能建筑通過傳感器和汽車連接在一起，打造智能車庫節能系統。無論是家電、車輛、家居、建筑，還是工作設備，都可以納入整體的節能生態系統，物聯網將會打造一個節能的全面感知系統。

2.2 物聯網節能技術的特征

首先，技術不斷高精尖化，通過技術創新，努力降低能耗。比如華盛頓大學的學生開發出來一種新的WiFi，其能耗是正常WiFi的萬分之一，該技術就代表了物聯網節能技術的新發展方向。其次，高度個性化。以用戶體驗為中心，通過物聯網數據的共享，給用戶提供精準的服務體驗。比如電腦屏幕的亮度可以根據用戶的需要自動調節，既能夠滿足用戶日常的需求，還充分考慮到對其眼睛的保護。溫度也是如此，物聯網根據用戶自身肌體的感應和變化提供一個最舒適的溫度，既滿足了最低能量消耗，又提升了用戶的體驗。最后，高度智慧化，物聯網節能技術將會打造一個整體智慧生態系統，整體的智能水平將不斷提高，這需要AI技術的進一步發展和計算機算法的進步。

2.3 物聯網節能減排技術的應用

首先，在互聯網節能技術層面進行優化和創新，實現節能減排的基礎支持，雖然我國起步較晚，但是強大的工業化和人才儲備能夠實現技術層面的問題解決和技術創新。還需要對各種資源進行技術層面的重復利用。這也是節能的主要措施之一，也是符合更加有效地利用日益減少的資源的方針。其次，要通過管理的細化對消耗和排放進行最優控制，通過物聯網大數據對設備進行數據收集、分析、整理、優化，不能通過技術解決的要通過管理方式實現控制，充分利用物聯網的大數據功能。最后，要對物聯網節能減排技術進行數據分析，這個數據分析層次是基于技術的改進、優化和創新，任何技術都是需要經過試驗、改進、再試驗、再改進不斷的循環后得到成熟的技術，物聯網節能技術也是如此[3]。“中國制造2025”也是對物聯網節能進行了規劃，通過物聯網節能技術實現中國制造業的升級換代，逐漸向各個領域延伸，將成功的經驗分享到其他領域中，為實現物聯網節能技術普及奠定基礎。

2.4 物聯網節能技術系統建設

物聯網節能技術逐步發展，已經廣泛應用到智慧城市、智慧汽車、智慧電器、智慧工業、智慧農業、智慧家居等領域，在部分領域的應用有明顯的提升效果。著眼于未來，智能是發展的方向，物聯網節能技術還應不斷發展、創新，進而實現更加高階的智慧層級。這就需要一個更加長遠的規劃，將不同智慧領域的物聯網節能技術，例如智慧家居、智慧汽車、智慧城市等，連接成為一個系統，實現全方位的智能服務，這是未來物聯網節能技術研究的方向[4]。包括將不同的產品、技術、應用環境等，實現技術層面的對接，使系統更好地為人類服務。

3 物聯網節能技術的應用案例分析

選擇在智慧建筑系統中應用物聯網節能技術，就要在建筑電氣設備中全面引入物聯網傳感器，對其進行節能控制。同時對系統能耗進行監測，檢驗其效果。為了測量其特性，要對裝置的日均節能進行系統的研究。除了需要計算能量分布之外，在網絡運行過程中，不同時期其能耗特性不同，因此，需要對數據進行系統分析，深入研究系統的節能特性。對日均節能的柱狀圖和曲線圖進行研究，可以看出其分布規律，如果系統非常穩定，節能效果就明顯；如果系統運行不穩定，節能效率就有待改進。總體統計數據顯示，盡管各個站點的節能數據不同，但是整體節能效率在13%以上，節能效果明顯。但是在應用中仍然存在技術問題，比如在電氣設備做功過程中會產生大量熱能，采用相關設備及時收集熱能，如果收集裝置系統利用率高，可能節約20%以上的電能。但是目前如何利用做功的熱能仍然是需要解決的技術問題，這需要結合物聯網節能技術進一步研究。

4 結語

在物聯網節能技術的應用中，首先，要選擇低能耗傳感器設備，全面監控能耗信息，提高智能化水平，減少維護和設施成本，實現一機多用、節省投資的目的，這樣更容易取得明顯效果。要優先解決技術層面的瓶頸和難關，并符合我國物聯網節能技術應用的環境，不斷利用大數據進行試驗、分析、總結，實現技術的發展和成熟化。再通過物聯網大數據對物聯網節能技術進行數據收集、整理、分析，找到技術存在的問題，并根據問題進行優化改進，不斷完善物聯網節能技術的應用。最后，通過成熟的技術進行各個領域的普及，實現物聯網節能技術帶來的增益。在此過程中依舊要堅持對技術進行優化、革新，技術是發展、前進的動力源泉。