淺析電力物聯(lián)網(wǎng)在建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用

張心志

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著電力體制改革的不斷深化，電力用戶借助分布式發(fā)電、儲能系統(tǒng)和電動汽車等新興技術(shù)已經(jīng)具備了參與電力交易的能力，但傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運行控制方式卻難以適應(yīng)新時代開放電力市場的需求。國家電網(wǎng)有限公司所提出的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)（ubiquitouspowerinternetofthings，UPIoT）戰(zhàn)略可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)互連、狀態(tài)感知和優(yōu)化控制，是建設(shè)開放電力市場的有效技術(shù)支撐。基于此，分析了新時代電力系統(tǒng)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)以及建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的必要性；研究了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在開放電力市場中的典型應(yīng)用；對面向電力市場的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進行了討論，為構(gòu)建現(xiàn)代化開放電力市場提供參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智能建筑;能源管理;有效運用

全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展，雖然在很大程度上推動了各國經(jīng)濟的快速增長，但是在不斷增長的經(jīng)濟中，能源問題一直以來都是全球關(guān)注的重點。很多國家為了能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟與能源協(xié)調(diào)發(fā)展目標，出臺了一系列的節(jié)能減排政策，這也足以說明國家對于能源還是比較重視的。近幾年建筑行業(yè)發(fā)展速度，人們居住環(huán)境更加優(yōu)美、舒適，但是對于能源的需求也在日益增長，為此環(huán)保以及能源節(jié)約變得很嚴峻。

智能建筑發(fā)展中，對于技術(shù)的要求較高，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)的融入更是為智能建筑能源管理帶來了新的發(fā)展契機。而此次通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能源管理中的有效運用進行分析，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更好地服務(wù)于人類給予了相關(guān)建議，在推動智能建筑快速發(fā)展的同時，以達到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對能源管理效果提升的目的。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是以互聯(lián)網(wǎng)為依據(jù)，其具備了較強的交流與溝通功能，屬于智能應(yīng)用系統(tǒng)，目的是為了使服務(wù)的智能對象能夠有效地連接在一起，從而獲得不一樣的體驗。物聯(lián)網(wǎng)顯著的特點就是可以將不同類型的設(shè)備連接起來，為最終端客戶提供服務(wù)。在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)信息的傳播過程中，互聯(lián)網(wǎng)則是核心。物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成部分主要包括傳感設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用控制網(wǎng)絡(luò)，具備了全面感知、可靠傳遞、智能處理以及綜合應(yīng)用特征。其中全面感知作為物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，通過ＲFID標簽的使用、不同類型的傳感器、二維條形碼等來將物體的信息進行收集整理;而可靠傳遞則是由不同的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，及時的傳遞物體的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，其是異地感知實現(xiàn)的基礎(chǔ);智能處理主要運用的是大數(shù)據(jù)以及云計算等，來分析大量數(shù)據(jù)，物體的管理實現(xiàn)了智能化;綜合應(yīng)用以不同行業(yè)的不同業(yè)務(wù)特點為依據(jù)，使其獨立存在與應(yīng)用，既包含著挖掘、分析、整合數(shù)據(jù)，并且做出決策，對多個領(lǐng)域數(shù)據(jù)進行管理。

（1）智能建筑能源管理是發(fā)展國民經(jīng)濟的需要

目前世界經(jīng)濟增長迅速，不管是發(fā)展格局，還是面臨的危機，都與能源有著千絲萬縷的關(guān)系，同樣我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源也發(fā)揮了不容忽視的作用。而經(jīng)濟發(fā)展中能源的短缺一直以來都是制約因素，所以要想推動經(jīng)濟不斷增長，節(jié)能減排工作要做到位。最近幾年，經(jīng)濟水平呈現(xiàn)出日益增長的趨勢，而人們的生活條件也越來越好，在建筑行業(yè)不同類型的高消耗設(shè)備被廣泛地應(yīng)用其中，并且從當前的情況來看，應(yīng)用的速度仍未減緩，未來對于能源的需求會越來越高，所以建筑能源的使用增長速度是非?？斓?，必然會對我國經(jīng)濟發(fā)展帶來較大的影響。所以，為了能夠確保國民經(jīng)濟持久且穩(wěn)定的增長，建筑節(jié)能工作就要做好。

（2）智能建筑能源管理是改善廣大人民的建筑熱環(huán)境的需要

由于我國受到地域環(huán)境的影響，冬寒夏熱是非常明顯的天氣變化。在冬季人們是需要供暖的，而到了夏季則對于空調(diào)就有了較高的需求，以此來降低溫度，采暖以及制冷都需要有能源給予支持，而我國人口眾多，但是能源卻非常有限，果無節(jié)制地使用能源勢必會造成能源短缺。當代社會建設(shè)，日益改善的生活水平，人們開始追求舒適建筑熱環(huán)境，這也在很大程度上表明對于能源的需求越來越大，所以要以能源節(jié)約為根本，并且科學合理的開發(fā)能源，使人們對于建筑熱環(huán)境得到改善。

（3）智能建筑能源管理是貫徹國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重大部署

國家在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針目標設(shè)計與實施過程中，將節(jié)約能源以及建筑行業(yè)節(jié)能管理作為了重點，并且給予了高度重視。由于當前我國人均資源的應(yīng)用總量非常少，但是建筑業(yè)在能源使用方面則較大，進而造成了大氣的污染日益嚴重，為此人們對于居住環(huán)境溫度改善的需求也越來越緊迫，為此建筑設(shè)計與施工環(huán)節(jié)將節(jié)能工作做到位就顯得非常重要了，既可以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，又是對國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標重大部署認真貫徹。

在信息技術(shù)快速發(fā)展的當代社會，智能建筑作為一種新興的產(chǎn)物，被廣泛地應(yīng)用于建筑行業(yè)中，其將建筑物作為了平臺，通過運用智能技術(shù)對建筑中涉及的不同設(shè)備進行改進，使人們的居住環(huán)境更加舒適，同時也使整體建筑更加安全、高效、節(jié)能與環(huán)保。社會的進步，時代日新月異，若要實現(xiàn)建筑智能化管理，能源就成為了重點，綜合協(xié)調(diào)以及控制不同的系統(tǒng)，建筑管理實現(xiàn)統(tǒng)一化，降低建筑內(nèi)部整體的能源消耗水平。

智能建筑能源的管理系統(tǒng)由現(xiàn)場層、網(wǎng)絡(luò)層以及管理層三方面構(gòu)建，其中現(xiàn)場層涉及的主要是現(xiàn)場施工過程中不同類型的設(shè)施設(shè)備，例如傳感器以及智能儀表等，現(xiàn)場層中的通信多以現(xiàn)場總線為標準。網(wǎng)絡(luò)層作為現(xiàn)場層以及管理層間交流與溝通的紐帶，主要負責發(fā)送設(shè)備采集的相關(guān)指令與信息。管理層負責對現(xiàn)場中所有的設(shè)備實施統(tǒng)一的監(jiān)督、管理、控制，保存現(xiàn)場收集整理的所有數(shù)據(jù)信息，另外其重要的功能就是報警。這三方面為智能建筑能源管理、物聯(lián)網(wǎng)有效的融合做好了鋪墊。在現(xiàn)場層中可以運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所需要的不同智能化的設(shè)備;網(wǎng)絡(luò)層可以將過各種方法實現(xiàn)通信，使物聯(lián)網(wǎng)遠程管理需求得到滿足;而管理層在對數(shù)據(jù)進行處理的時候則可以使用物聯(lián)網(wǎng)云計算技術(shù)。智能建筑能源管理與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效融合中，不僅要做到科學合理的分析智能建筑能源管理系統(tǒng)，以便于完善相應(yīng)的措施，而且要求進行完善以后的智能建筑能源管理系統(tǒng)可以有效的與物聯(lián)網(wǎng)平臺對接，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用，使二者的融合更加密切。

（1）云計算與感應(yīng)設(shè)備有效融合，自動整合智能建筑能源管理數(shù)據(jù)信息

在智能建筑能源管理過程中，要想實現(xiàn)能源消耗的降低，物聯(lián)網(wǎng)則成為了問題解決非常有效的技術(shù)保障。在具體操作中此技術(shù)主要劃分為上層云計算以及下層感應(yīng)設(shè)備兩大部分，云計算采用的是有線模式，而感應(yīng)設(shè)備則體現(xiàn)的是無線模式，二者的有效融合使能源的管理更具實效性，并且將其控制在可隨時變化的范圍中。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過計算機優(yōu)勢的運用，使其計算功能、存儲功能、信息讀取功能等充分利用，將不同的數(shù)據(jù)信息集合在一起，構(gòu)建起海量數(shù)據(jù)處理站，而數(shù)據(jù)分析中心負責的是這些數(shù)據(jù)的整合、分析與處理。當這一系列動作完成后，系統(tǒng)便以提示為依據(jù)對有用的數(shù)據(jù)與信息進行保存，進而完成下一步操作，自動的將無用數(shù)據(jù)清除。

（2）構(gòu)建有效的物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)，解決智能建筑能源管理問題

雖然在智能建筑能源管理中，管理的水平日益提高，但是隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及與廣泛應(yīng)用，仍然無法滿足高科技高速發(fā)展的建筑行業(yè)需求。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中涉及了多樣化的技術(shù)手段與運用方法，為此將管理水平提高，構(gòu)建起系統(tǒng)化信息系統(tǒng)顯得很重要。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在對核心數(shù)據(jù)進行采集與整理時，需要與其他信息技術(shù)有效結(jié)合，而且在不久的將來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計劃日益完善，所以智能建筑能源管理內(nèi)容不斷滿足的同時需要將傳統(tǒng)管理模式進行改變。智能建筑能源管理中運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將信息數(shù)據(jù)作為了核心，而未來發(fā)展計劃則是前提條件，對于智能建筑能源管理存在的問題可以有效的解決。

（3）物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)有效呈現(xiàn)，使智能建筑能源管理更便捷

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效的運用到智能建筑能源管理中，將計算機功能充分發(fā)揮，實現(xiàn)建筑物中的水、電、氣、溫、濕等相關(guān)的數(shù)據(jù)有效采集、分析，將最終分析結(jié)果和標準量比較，若高于標準量，物聯(lián)網(wǎng)便會自動采用相應(yīng)措施進行科學合理的控制。另外物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層會將此次分析處理的結(jié)果通過顯示屏呈現(xiàn)，將每一次的數(shù)據(jù)分析結(jié)果清楚明了的向用戶展示，為用戶提供了較大的便捷。與此同時物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中還設(shè)有監(jiān)控，能夠?qū)φ麄€建筑內(nèi)進行監(jiān)督管理，例如主要的通行要道(電梯、樓梯等)、地下車庫等，確保了居民居住更加安全，同時也時刻監(jiān)控著能源消耗具體情況，既方便又快捷。

5 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)標準，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，運用先進的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進行離線生產(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、儀表及默認參數(shù)進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報表中心：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格式導出。

預付費看板

?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、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警。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)策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

?安全用電

安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測器，對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數(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，指導企業(yè)實現(xiàn)第一時間的排查和治理，達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

通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。填bu了原先針對“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“精細化"的實際需求。

（5）系統(tǒng)硬件配置

科技信息時代已經(jīng)到來，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是新時代具有代表性的產(chǎn)物之一，其將各行各業(yè)推向了一個全新的發(fā)展時期，行業(yè)技術(shù)潮流，成為*的新技術(shù)。所以將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效地運用到建筑能源管理中是非常重要的舉措，實現(xiàn)了建筑領(lǐng)域能源的遠程監(jiān)控，同時可以進一步采集、分析以及處理海量的數(shù)據(jù)，建筑能源管理智能化效果更佳。

參考文獻

［1］張建濤．基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的公共建筑能源管理系統(tǒng)研究［J］．山西建筑，2020，46(08):194-196．

［2］許可．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的設(shè)計和應(yīng)用［J］．建材與裝飾，2019(15):83-85．

［3］劉世棟，朱衛(wèi)國，朱錦泉．淺談基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的能源管理系統(tǒng)［J］．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6(12):66-68+72．

［4］楊桂明．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能源管理中應(yīng)用的研究［J］．中國建材科技，2016，25(01):26-27．

［5］金啟剛.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能源管理中的有效運用.

［6］企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.

作者簡介：

張心志，安科瑞電氣股份有限公司