淺析電力物聯網在建筑電氣節能中的應用

任運業

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電、儲能系統和電動汽車等新興技術已經具備了參與電力交易的能力，但傳統電力系統的運行控制方式卻難以適應新時代開放電力市場的需求。國家電網有限公司所提出的泛在電力物聯網（ubiquitouspowerinternetofthings，UPIoT）戰略可以實現電力系統各環節互連、狀態感知和優化控制，是建設開放電力市場的有效技術支撐。基于此，分析了新時代電力系統發展所面臨的挑戰以及建設泛在電力物聯網的必要性；研究了泛在電力物聯網在開放電力市場中的典型應用；對面向電力市場的泛在電力物聯網關鍵技術進行了討論，為構建現代化開放電力市場提供參考。

關鍵詞：物聯網技術;智能建筑;能源管理;有效運用

全球經濟一體化的發展，雖然在很大程度上推動了各國經濟的快速增長，但是在不斷增長的經濟中，能源問題一直以來都是全球關注的重點。很多國家為了能夠實現經濟與能源協調發展目標，出臺了一系列的節能減排政策，這也足以說明國家對于能源還是比較重視的。近幾年建筑行業發展速度，人們居住環境更加優美、舒適，但是對于能源的需求也在日益增長，為此環保以及能源節約變得很嚴峻。

智能建筑發展中，對于技術的要求較高，物聯網、云計算、大數據的融入更是為智能建筑能源管理帶來了新的發展契機。而此次通過對物聯網技術在智能建筑能源管理中的有效運用進行分析，為物聯網技術更好地服務于人類給予了相關建議，在推動智能建筑快速發展的同時，以達到物聯網技術對能源管理效果提升的目的。

物聯網技術是以互聯網為依據，其具備了較強的交流與溝通功能，屬于智能應用系統，目的是為了使服務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。物聯網顯著的特點就是可以將不同類型的設備連接起來，為最終端客戶提供服務。在物聯網相關信息的傳播過程中，互聯網則是核心。物聯網的構成部分主要包括傳感設備、傳輸網絡、應用控制網絡，具備了全面感知、可靠傳遞、智能處理以及綜合應用特征。其中全面感知作為物聯網的基礎，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絡結合互聯網，及時的傳遞物體的相關數據信息，其是異地感知實現的基礎;智能處理主要運用的是大數據以及云計算等，來分析大量數據，物體的管理實現了智能化;綜合應用以不同行業的不同業務特點為依據，使其獨立存在與應用，既包含著挖掘、分析、整合數據，并且做出決策，對多個領域數據進行管理。

（1）智能建筑能源管理是發展國民經濟的需要

目前世界經濟增長迅速，不管是發展格局，還是面臨的危機，都與能源有著千絲萬縷的關系，同樣我國經濟的快速發展，能源也發揮了不容忽視的作用。而經濟發展中能源的短缺一直以來都是制約因素，所以要想推動經濟不斷增長，節能減排工作要做到位。最近幾年，經濟水平呈現出日益增長的趨勢，而人們的生活條件也越來越好，在建筑行業不同類型的高消耗設備被廣泛地應用其中，并且從當前的情況來看，應用的速度仍未減緩，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常快的，必然會對我國經濟發展帶來較大的影響。所以，為了能夠確保國民經濟持久且穩定的增長，建筑節能工作就要做好。

（2）智能建筑能源管理是改善廣大人民的建筑熱環境的需要

由于我國受到地域環境的影響，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，果無節制地使用能源勢必會造成能源短缺。當代社會建設，日益改善的生活水平，人們開始追求舒適建筑熱環境，這也在很大程度上表明對于能源的需求越來越大，所以要以能源節約為根本，并且科學合理的開發能源，使人們對于建筑熱環境得到改善。

（3）智能建筑能源管理是貫徹國家可持續發展戰略的重大部署

國家在可持續發展戰略方針目標設計與實施過程中，將節約能源以及建筑行業節能管理作為了重點，并且給予了高度重視。由于當前我國人均資源的應用總量非常少，但是建筑業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境溫度改善的需求也越來越緊迫，為此建筑設計與施工環節將節能工作做到位就顯得非常重要了，既可以滿足人們日益增長的需求，又是對國家可持續發展戰略目標重大部署認真貫徹。

在信息技術快速發展的當代社會，智能建筑作為一種新興的產物，被廣泛地應用于建筑行業中，其將建筑物作為了平臺，通過運用智能技術對建筑中涉及的不同設備進行改進，使人們的居住環境更加舒適，同時也使整體建筑更加安全、高效、節能與環保。社會的進步，時代日新月異，若要實現建筑智能化管理，能源就成為了重點，綜合協調以及控制不同的系統，建筑管理實現統一化，降低建筑內部整體的能源消耗水平。

智能建筑能源的管理系統由現場層、網絡層以及管理層三方面構建，其中現場層涉及的主要是現場施工過程中不同類型的設施設備，例如傳感器以及智能儀表等，現場層中的通信多以現場總線為標準。網絡層作為現場層以及管理層間交流與溝通的紐帶，主要負責發送設備采集的相關指令與信息。管理層負責對現場中所有的設備實施統一的監督、管理、控制，保存現場收集整理的所有數據信息，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、物聯網有效的融合做好了鋪墊。在現場層中可以運用物聯網技術所需要的不同智能化的設備;網絡層可以將過各種方法實現通信，使物聯網遠程管理需求得到滿足;而管理層在對數據進行處理的時候則可以使用物聯網云計算技術。智能建筑能源管理與物聯網技術的有效融合中，不僅要做到科學合理的分析智能建筑能源管理系統，以便于完善相應的措施，而且要求進行完善以后的智能建筑能源管理系統可以有效的與物聯網平臺對接，充分發揮物聯網技術的作用，使二者的融合更加密切。

（1）云計算與感應設備有效融合，自動整合智能建筑能源管理數據信息

在智能建筑能源管理過程中，要想實現能源消耗的降低，物聯網則成為了問題解決非常有效的技術保障。在具體操作中此技術主要劃分為上層云計算以及下層感應設備兩大部分，云計算采用的是有線模式，而感應設備則體現的是無線模式，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。物聯網技術通過計算機優勢的運用，使其計算功能、存儲功能、信息讀取功能等充分利用，將不同的數據信息集合在一起，構建起海量數據處理站，而數據分析中心負責的是這些數據的整合、分析與處理。當這一系列動作完成后，系統便以提示為依據對有用的數據與信息進行保存，進而完成下一步操作，自動的將無用數據清除。

（2）構建有效的物聯網信息系統，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，但是隨著物聯網技術的普及與廣泛應用，仍然無法滿足高科技高速發展的建筑行業需求。物聯網技術中涉及了多樣化的技術手段與運用方法，為此將管理水平提高，構建起系統化信息系統顯得很重要。物聯網技術在對核心數據進行采集與整理時，需要與其他信息技術有效結合，而且在不久的將來物聯網發展計劃日益完善，所以智能建筑能源管理內容不斷滿足的同時需要將傳統管理模式進行改變。智能建筑能源管理中運用物聯網技術，將信息數據作為了核心，而未來發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）物聯網數據有效呈現，使智能建筑能源管理更便捷

物聯網技術有效的運用到智能建筑能源管理中，將計算機功能充分發揮，實現建筑物中的水、電、氣、溫、濕等相關的數據有效采集、分析，將最終分析結果和標準量比較，若高于標準量，物聯網便會自動采用相應措施進行科學合理的控制。另外物聯網應用層會將此次分析處理的結果通過顯示屏呈現，將每一次的數據分析結果清楚明了的向用戶展示，為用戶提供了較大的便捷。與此同時物聯網技術中還設有監控，能夠對整個建筑內進行監督管理，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，同時也時刻監控著能源消耗具體情況，既方便又快捷。

5 Acrel-EIOT能源物聯網云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯網開放平臺是一套基于物聯網數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯網傳感器，選配網關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業數據服務。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、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、多終端數據訪問。

（2）應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統集成商、小型物業、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

（3）平臺結構

（4）平臺功能

?電力集抄

電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方面實現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數，并根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

?能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現全廠能源系統的統一調度，優化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節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限分配，查看系統日志等功能；

2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、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、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統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

通過物聯網技術，對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，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、財務管理、變壓器監控、運營分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

?智能照明

智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測，也可以實現定時開關策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。

監控頁面

?安全用電

安全用電采用自主研發的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發現的各種隱患信息及時推送給企業管理人員，指導企業實現第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患于未然"的目的。

?智慧消防

通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。補足原先針對“九小場所"和危化品生產企業無法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統化"、用電管理“精細化"的實際需求。

（5）系統硬件配置

科技信息時代已經到來，而物聯網技術就是新時代具有代表性的產物之一，其將各行各業推向了一個全新的發展時期，行業技術潮流，成為*的新技術。所以將物聯網技術有效地運用到建筑能源管理中是非常重要的舉措，實現了建筑領域能源的遠程監控，同時可以進一步采集、分析以及處理海量的數據，建筑能源管理智能化效果更佳。

參考文獻

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作者簡介：

任運業，安科瑞電氣股份有限公司。