弱電智能化系統(tǒng)工程的節(jié)能技術應用

[摘 要]文章介紹了弱電智能化系統(tǒng)工程的相關內容，探討了節(jié)能技術在弱電智能化系統(tǒng)工程中的具體應用，分析了弱電智能化系統(tǒng)工程節(jié)能技術的實施與管理，以期為相關人員提供參考。

[關鍵詞]弱電智能化系統(tǒng)；節(jié)能技術；通信網絡；安防監(jiān)控；建筑設備自動化

[中圖分類號]TN912.34 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2024）12–0067–03

Application of Energy-saving Technology in Weak Current Intelligent System Engineering

QIN Ling

[Abstract]The article introduces the relevant content of weak current intelligent system engineering， explores the specific application of energy-saving technology in weak current intelligent system engineering， analyzes the implementation and management of energy-saving technology in weak current intelligent system engineering， in order to provide reference for relevant personnel.

[Keywords]weak current intelligent system； energy saving technology； communication network； security monitoring； building equipment automation

1 弱電智能化系統(tǒng)工程概述

1.1 弱電智能化系統(tǒng)的組成和功能

弱電智能化系統(tǒng)已成為現(xiàn)代建筑的重要組成部分，主要包括3個核心部分：①通訊網絡系統(tǒng)。其通過路由器、交換機等設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸和信息共享，保障建筑內外的順暢通信。②安防監(jiān)控系統(tǒng)。其由監(jiān)控攝像頭、傳感器和報警裝置等組成，不僅提供實時視頻監(jiān)控，還具備入侵檢測和訪問管理功能，確保建筑的安全和保護。③建筑設備自動化系統(tǒng)。其整合了空調、燈光、電梯等設備，通過智能控制策略和傳感器網絡，對環(huán)境進行監(jiān)測和設備優(yōu)化操作，提高建筑效率和用戶舒適度。

1.2 弱電智能化系統(tǒng)的能耗特點和影響因素

弱電智能化系統(tǒng)的能源消耗具有多樣性和復雜性，不同子系統(tǒng)的能耗來源和影響因素各不相同。通訊網絡系統(tǒng)的能耗主要集中在交換機和路由器等設備上，這些設備在高負荷時能耗顯著增加，而在低負荷或閑置時則能效較低。安防監(jiān)控系統(tǒng)的能耗主要來源于攝像頭和視頻設備，特別是全天候工作的高清攝像頭和長期視頻存儲系統(tǒng)，其電力消耗較大。建筑設備自動化系統(tǒng)的能耗則依賴于空調、燈光、電梯等設備的運行模式，智能控制系統(tǒng)可以通過優(yōu)化設備運行來減少能耗。此外，設備老化、維護不當及使用環(huán)境的變化也可能對能耗產生負面影響。

2 節(jié)能技術在弱電智能化系統(tǒng)工程中的具體應用

2.1 通信網絡系統(tǒng)中的節(jié)能應用

2.1.1 優(yōu)化網絡設備能耗

優(yōu)化網絡設備的能耗需要先選擇高效能的設備。例如，選擇獲得80 PLUS認證的電源供應模塊（PSU），其能效水平可以達到80%或更高，相比傳統(tǒng)電源，能節(jié)省20%～30%的能源消耗。以思科Catalyst 9000系列交換機為例，其在高負荷下的功耗可達250 W，而在低負荷下的功耗為150 W。通過合理規(guī)劃網絡設備的布局，如在低流量時段關閉不必要的設備，可以進一步降低能耗。假設一個數(shù)據(jù)中心配備了10臺交換機，每天低負荷運行10 h，每臺交換機在低負荷時節(jié)省的能耗為：每日節(jié)省的能耗=（高負荷功耗–低負荷功耗）×低負荷時間=1 kW·h。因此，整個數(shù)據(jù)中心每天節(jié)省的能耗為10 kW·h。

此外，動態(tài)能耗管理技術也是優(yōu)化網絡設備能耗的關鍵。例如，英特爾的SpeedStep技術可以根據(jù)處理器的負荷動態(tài)調整頻率和電壓，從而降低能耗。利用網絡虛擬化技術，可以將多個設備的功能整合到1臺虛擬機上，大幅減少實際設備數(shù)量，從而降低能耗。例如，通過虛擬化將10臺物理服務器整合成1臺虛擬機，能減少約90%的設備能耗。

2.1.2 采用綠色通信協(xié)議

綠色通信協(xié)議旨在降低能源消耗的同時，確保通信質量。IEEE 802.3az標準是一種綠色通信協(xié)議，其通過調整網絡設備的工作模式來降低能耗。當網絡設備處于空閑狀態(tài)時，會切換到低能耗模式；當有數(shù)據(jù)傳輸需求時，這些設備會迅速恢復到正常工作模式，從而減少不必要的能耗。

此外，使用軟件定義網絡（SDN）可以實現(xiàn)流量控制的動態(tài)優(yōu)化。SDN控制器能夠實時監(jiān)控網絡流量和設備狀態(tài)，根據(jù)流量變化動態(tài)調整設備的操作模式。例如，在應用場景中，SDN控制器可以根據(jù)服務器負荷情況靈活調度，使某些服務器在負荷較低時進入休眠模式，從而降低數(shù)據(jù)中心的總體能耗。

2.2 安防監(jiān)控系統(tǒng)中的節(jié)能措施

2.2.1 智能監(jiān)控與休眠模式

智能監(jiān)控系統(tǒng)采用休眠策略來節(jié)省能源。若監(jiān)控系統(tǒng)檢測到沒有活動，攝像機可以自動切換到低能耗模式。例如，裝有運動檢測傳感器的攝像設備在沒有檢測到運動時，可以降低圖像分辨率或暫停錄像，從而節(jié)約能源。假設一個標準攝像頭的功率消耗為20 W，進入休眠狀態(tài)時僅為5 W，每日休眠12 h，節(jié)能計算公式為：每日節(jié)省的能耗=（正常功耗–休眠功耗）×休眠時間=0.18 kW·h。

定時設置功能也是智能監(jiān)控系統(tǒng)中的重要節(jié)能策略。用戶可以預設攝像頭的運行時間，在無需監(jiān)視的時段自動關閉設備。例如，在夜晚或非工作時間，非核心區(qū)域的攝像頭可以切換到待機或關閉模式。這一技術在實際操作中，通常可以降低20%～30%的能耗。此外，智能電源管理系統(tǒng)可以根據(jù)攝像頭的工作狀態(tài)動態(tài)調整電源供應，進一步減少能耗。

2.2.2 低功耗攝像設備

采用低功耗攝像設備是安防監(jiān)控系統(tǒng)的一項關鍵節(jié)能措施。相比傳統(tǒng)的白熾燈光源攝像頭，LED光源攝像頭的能效更高，功耗通常在5～10 W，而傳統(tǒng)攝像頭的功耗為15～30 W。此外，選擇搭載高效傳感器和處理功能的攝像設備也能顯著減少能耗。例如，與CCD傳感器相比，CMOS傳感器攝像頭具有更高的能效，能耗減少可達20%～30%。

市場上有許多低功耗攝像設備可供選擇。以海康威視推出的低能耗攝像頭系列為例，該系列攝像頭的功耗僅為普通攝像頭的1/2，每個攝像頭的功耗在6～8 W。此外，這些低功耗攝像設備還搭載了如H.265這樣的先進視頻壓縮算法，在保證視頻質量的同時，顯著降低了數(shù)據(jù)存儲和傳輸所需的能耗。在實際應用中，與H.264技術相比，H.265視頻壓縮技術可以大幅減少約50%的存儲需求和帶寬，從而進一步降低能耗。

2.3 建筑設備自動化系統(tǒng)的節(jié)能策略

2.3.1 空調與通風系統(tǒng)的智能控制

智能控制方法在空調與通風系統(tǒng)中的應用能夠顯著提高能效水平。例如，利用環(huán)境傳感器來監(jiān)測室內溫度和濕度，可以實現(xiàn)高度精確的溫度控制。智能化空調系統(tǒng)能夠根據(jù)實時數(shù)據(jù)自動調節(jié)制冷和制熱能力，避免過度制冷或制熱。采用智能控制方法，如VRV空調技術，可以通過精確控制各個區(qū)域的溫度和濕度，使能耗比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)降低15%～25%。

智能通風系統(tǒng)通過優(yōu)化通風和運行時間，確保在提供舒適度的同時減少能源消耗。例如，運用需求控制通風（Demand–Controlled Ventilation，以下簡稱“DCV”）技術，可以根據(jù)室內空氣質量動態(tài)調節(jié)通風情況，從而達到節(jié)能目的。當DCV技術檢測到室內CO2濃度降低時，該系統(tǒng)可以縮減通風量，從而減少風機的能耗。此外，為了進一步提高能源效率，智能控制系統(tǒng)還可以調整通風設備的工作時間。

2.3.2 電梯的節(jié)能運行模式

電梯系統(tǒng)的節(jié)能方法包括優(yōu)化電梯的運行調度和采用再生制動技術。智慧調度技術旨在通過改進電梯的操作路線與調度策略，縮短空載運行和等待時間，從而減少總體能耗。例如，采用分組調度的方式可以提高電梯的運行效率并減少能耗。以智能電梯調度系統(tǒng)（圖1）為例，其可以實時監(jiān)控電梯的運行狀態(tài)，優(yōu)化調度策略，從而顯著減少電梯的能源消耗。

再生制動技術使電梯在下降時產生的動力能夠回流至電網，從而減少能源的使用。例如，奧的斯公司的ReGen驅動系統(tǒng)利用再生制動技術，將電梯下降時產生的動能轉化為電能并回饋至電網，從而實現(xiàn)能量回收。若每次電梯下降能回收5 kW·h的能量，每天下降20次，那么每日節(jié)約的能量為：

每日節(jié)省的能耗=每次下降能量回收×每天下降次數(shù)=100 kW·h。

另外，定期維護電梯系統(tǒng)以確保其良好工作狀態(tài)是節(jié)省能源的有效方法，同時也能保持電梯的高效運行。例如，定期更換電梯的部件并確保其平穩(wěn)運行，可以避免因設備老化導致的能耗增加。

3 弱電智能化系統(tǒng)工程節(jié)能技術的實施與管理

3.1 節(jié)能方案的規(guī)劃與設計

在制訂節(jié)能策略的初期，需要先進行深入的能源效率評估，以識別系統(tǒng)中的主要能耗區(qū)域。對于弱電智能化系統(tǒng)項目，如通信網絡系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)和建筑自動化系統(tǒng)，建議使用EnergyPlus等建筑能量消耗模擬軟件。該軟件可為不同的設計項目建立模型，并估算其能源消耗水平。例如，可以通過模擬各種網絡設備、空調系統(tǒng)和照明設計，評估它們對總體能耗的影響。

在設計過程中，需要考慮如何采用高效設備和節(jié)能策略，如80 PLUS認證電源、LED照明設備和高效空調系統(tǒng)，以減少整體能源消耗。在節(jié)能設計時，必須根據(jù)具體工程需求，確定詳細的節(jié)能目標和具體措施。例如，在設計通信網絡系統(tǒng)時，應合理規(guī)劃設備布局，選擇支持動態(tài)功率控制和綠色通信協(xié)議的設備。

在建筑自動化系統(tǒng)設計中，應整合智能控制系統(tǒng)，優(yōu)化空調和照明的工作效率。例如，通過使用基于占用傳感器的智能控制系統(tǒng)，可以在無人區(qū)域自動減少燈光和空調的功率，從而顯著節(jié)能。

在項目設計階段，還需密切關注節(jié)能技術的實際應用效果，可以通過調整能效比（EER）和性能系數(shù)（COP）等關鍵參數(shù)，確保設計既經濟高效又具有技術實用性。

3.2 施工過程中的節(jié)能技術管理

在施工過程中，節(jié)能技術的管理不僅涉及工地的能源消耗控制，還包括技術實施的監(jiān)督和監(jiān)控。在建筑項目施工過程中，建議選擇節(jié)能建筑設備，如電動施工機械而非柴油驅動機械，以降低工地的能源使用。此外，應根據(jù)施工要求優(yōu)化設備的使用周期和功率分配。例如，在大規(guī)模建筑現(xiàn)場，通過實施施工設備的集成方案和動態(tài)調度安排，可以顯著減少設備長時間閑置的現(xiàn)象，從而減少總體能源消耗。

在具體技術實施環(huán)節(jié)，對施工計劃必須進行嚴格的技術審查和監(jiān)管，確保節(jié)能技術符合設計規(guī)范。例如，在安裝弱電系統(tǒng)時，必須確保網絡設備布局符合節(jié)能標準，并正確配置節(jié)能措施。為確保系統(tǒng)符合設計節(jié)能目標，還需定期進行能效檢驗和技術調整。

施工完畢后，應對整個場地進行詳細的節(jié)能分析，發(fā)現(xiàn)能效偏差并根據(jù)實際情況調整施工計劃和設備，以最大化節(jié)能效果。

3.3 運行維護中的節(jié)能監(jiān)測與優(yōu)化

在運行和維護階段，能源監(jiān)測和優(yōu)化的關鍵在于持續(xù)追蹤系統(tǒng)的能效表現(xiàn)，并進行適當?shù)膭討B(tài)調整。首要任務是構建一個完善的能效監(jiān)控系統(tǒng)，這可以通過配置智能能量消耗監(jiān)測儀器，如能量檢測器和數(shù)據(jù)采集裝置，實現(xiàn)對弱電系統(tǒng)能耗的實時監(jiān)測。例如，在監(jiān)控系統(tǒng)中，可以利用傳感器的數(shù)據(jù)分析功能實時監(jiān)控各設備的能耗波動，并找出可能的能源效率問題。此外，還可以利用BMS系統(tǒng)等能效管理軟件進行數(shù)據(jù)解析，生成能耗統(tǒng)計，并提供改進建議。

為了實現(xiàn)持續(xù)的節(jié)能優(yōu)化，應定期對整個系統(tǒng)進行能源效率審查并進行技術升級。例如，在安保監(jiān)控系統(tǒng)中，可以根據(jù)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的實際應用情況進行詳細分析，適時調整攝像頭的工作方式，如激活智能休眠機制，以降低不必要的能源消耗。同時，應及時更新和維護節(jié)能技術，包括軟硬件的升級和替換，以提升系統(tǒng)的總體效能。此外，定期對運維團隊進行培訓，增強他們對節(jié)能工藝的認識和實施技巧，從而確保節(jié)能策略得到有效實施。

4 結束語

在弱電智能化系統(tǒng)中應用節(jié)能技術能夠顯著提升建筑的能源利用效率，并降低能耗，這具有重要的實際意義。通過改進通信網絡、安全監(jiān)控及建筑設備自動化的能源消耗，并引入高效設備及智能控制技術，可以明顯減少整個系統(tǒng)的能耗。同時，應通過精心規(guī)劃和設計、嚴格的建設管理及持續(xù)的運營與維護，確保節(jié)能手段得以有效執(zhí)行并不斷改善。

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