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(chǔ)能系統(tǒng)和電動(dòng)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(yùn)行控制方式卻難以適應(yīng)新時(shí)代開放電力市場(chǎng)的需求。國(guó)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(shí)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(chǎng)的有效技術(shù)支撐?；诖?，分析了新時(shí)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(chǎng)中的典型應(yīng)用；對(duì)面向電力市場(chǎng)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論，為構(gòu)建現(xiàn)代化開放電力市場(chǎng)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(yùn)用

全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，雖然在很大程度上推動(dòng)了各國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，但是在不斷增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)中，能源問(wèn)題一直以來(lái)都是全球關(guān)注的重點(diǎn)。很多國(guó)家為了能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)與能源協(xié)調(diào)發(fā)展目標(biāo)，出臺(tái)了一系列的節(jié)能減排政策，這也足以說(shuō)明國(guó)家對(duì)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(duì)于能源的需求也在日益增長(zhǎng)，為此環(huán)保以及能源節(jié)約變得很嚴(yán)峻。

智能建筑發(fā)展中，對(duì)于技術(shù)的要求較高，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的融入更是為智能建筑能源管理帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。而此次通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑能源管理中的有效運(yùn)用進(jìn)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(dòng)智能建筑快速發(fā)展的同時(shí)，以達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)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(qiáng)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(duì)象能夠有效地連接在一起，從而獲得不一樣的體驗(yàn)。物聯(lián)網(wǎng)顯著的特點(diǎn)就是可以將不同類型的設(shè)備連接起來(lái)，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(guò)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(guò)ＲFID標(biāo)簽的使用、不同類型的傳感器、二維條形碼等來(lái)將物體的信息進(jìn)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(shí)的傳遞物體的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，其是異地感知實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ);智能處理主要運(yùn)用的是大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算等，來(lái)分析大量數(shù)據(jù)，物體的管理實(shí)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(diǎn)為依據(jù)，使其獨(dú)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(duì)多個(gè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

（1）智能建筑能源管理是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需要

目前世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅速，不管是發(fā)展格局，還是面臨的危機(jī)，都與能源有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，同樣我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源也發(fā)揮了不容忽視的作用。而經(jīng)濟(jì)發(fā)展中能源的短缺一直以來(lái)都是制約因素，所以要想推動(dòng)經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)，節(jié)能減排工作要做到位。最近幾年，經(jīng)濟(jì)水平呈現(xiàn)出日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而人們的生活條件也越來(lái)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(dāng)前的情況來(lái)看，應(yīng)用的速度仍未減緩，未來(lái)對(duì)于能源的需求會(huì)越來(lái)越高，所以建筑能源的使用增長(zhǎng)速度是非?？斓模厝粫?huì)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)較大的影響。所以，為了能夠確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)持久且穩(wěn)定的增長(zhǎng)，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(guó)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(duì)于空調(diào)就有了較高的需求，以此來(lái)降低溫度，采暖以及制冷都需要有能源給予支持，而我國(guó)人口眾多，但是能源卻非常有限，果無(wú)節(jié)制地使用能源勢(shì)必會(huì)造成能源短缺。當(dāng)代社會(huì)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(duì)于能源的需求越來(lái)越大，所以要以能源節(jié)約為根本，并且科學(xué)合理的開發(fā)能源，使人們對(duì)于建筑熱環(huán)境得到改善。

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

國(guó)家在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針目標(biāo)設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)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(diǎn)，并且給予了高度重視。由于當(dāng)前我國(guó)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(jìn)而造成了大氣的污染日益嚴(yán)重，為此人們對(duì)于居住環(huán)境溫度改善的需求也越來(lái)越緊迫，為此建筑設(shè)計(jì)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(zhǎng)的需求，又是對(duì)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)重大部署認(rèn)真貫徹。

在信息技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)代社會(huì)，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(tái)，通過(guò)運(yùn)用智能技術(shù)對(duì)建筑中涉及的不同設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，使人們的居住環(huán)境更加舒適，同時(shí)也使整體建筑更加安全、高效、節(jié)能與環(huán)保。社會(huì)的進(jìn)步，時(shí)代日新月異，若要實(shí)現(xiàn)建筑智能化管理，能源就成為了重點(diǎn)，綜合協(xié)調(diào)以及控制不同的系統(tǒng)，建筑管理實(shí)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(chǎng)層、網(wǎng)絡(luò)層以及管理層三方面構(gòu)建，其中現(xiàn)場(chǎng)層涉及的主要是現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)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(chǎng)層中的通信多以現(xiàn)場(chǎng)總線為標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)層作為現(xiàn)場(chǎng)層以及管理層間交流與溝通的紐帶，主要負(fù)責(zé)發(fā)送設(shè)備采集的相關(guān)指令與信息。管理層負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)中所有的設(shè)備實(shí)施統(tǒng)一的監(jiān)督、管理、控制，保存現(xiàn)場(chǎng)收集整理的所有數(shù)據(jù)信息，另外其重要的功能就是報(bào)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(chǎng)層中可以運(yùn)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(guò)各種方法實(shí)現(xiàn)通信，使物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程管理需求得到滿足;而管理層在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的時(shí)候則可以使用物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)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(xué)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(jìn)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(tái)對(duì)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(jì)算與感應(yīng)設(shè)備有效融合，自動(dòng)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(guò)程中，要想實(shí)現(xiàn)能源消耗的降低，物聯(lián)網(wǎng)則成為了問(wèn)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?jiǎng)澐譃樯蠈釉朴?jì)算以及下層感應(yīng)設(shè)備兩大部分，云計(jì)算采用的是有線模式，而感應(yīng)設(shè)備則體現(xiàn)的是無(wú)線模式，二者的有效融合使能源的管理更具實(shí)效性，并且將其控制在可隨時(shí)變化的范圍中。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)優(yōu)勢(shì)的運(yùn)用，使其計(jì)算功能、存儲(chǔ)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(fù)責(zé)的是這些數(shù)據(jù)的整合、分析與處理。當(dāng)這一系列動(dòng)作完成后，系統(tǒng)便以提示為依據(jù)對(duì)有用的數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行保存，進(jìn)而完成下一步操作，自動(dòng)的將無(wú)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(wèn)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(wú)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(yùn)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(duì)核心數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與整理時(shí)，需要與其他信息技術(shù)有效結(jié)合，而且在不久的將來(lái)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計(jì)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(shí)需要將傳統(tǒng)管理模式進(jìn)行改變。智能建筑能源管理中運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將信息數(shù)據(jù)作為了核心，而未來(lái)發(fā)展計(jì)劃則是前提條件，對(duì)于智能建筑能源管理存在的問(wèn)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(yùn)用到智能建筑能源管理中，將計(jì)算機(jī)功能充分發(fā)揮，實(shí)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(biāo)準(zhǔn)量比較，若高于標(biāo)準(zhǔn)量，物聯(lián)網(wǎng)便會(huì)自動(dòng)采用相應(yīng)措施進(jìn)行科學(xué)合理的控制。另外物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層會(huì)將此次分析處理的結(jié)果通過(guò)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(shí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中還設(shè)有監(jiān)控，能夠?qū)φ麄€(gè)建筑內(nèi)進(jìn)行監(jiān)督管理，例如主要的通行要道(電梯、樓梯等)、地下車庫(kù)等，確保了居民居住更加安全，同時(shí)也時(shí)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(tái)

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺(tái)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，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(tái)。用戶僅需購(gòu)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(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語(yǔ)言、多終端數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

（2）應(yīng)用場(chǎng)所

本平臺(tái)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(yùn)維等領(lǐng)域。

（3）平臺(tái)結(jié)構(gòu)

（4）平臺(tái)功能

?電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)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(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測(cè)'、遙信、遙控控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測(cè)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(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)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(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過(guò)程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)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(dá)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(yù)付費(fèi)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(duì)建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

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

4）售電管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

?充電樁管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營(yíng)的所有功能，包括城市級(jí)大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)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(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)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(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺(tái)遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁(yè)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(cè)器，對(duì)引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然"的目的。

?智慧消防

通過(guò)云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。填bu了原先針對(duì)“九小場(chǎng)所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細(xì)化"的實(shí)際需求。

（5）系統(tǒng)硬件配置

科技信息時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是新時(shí)代具有代表性的產(chǎn)物之一，其將各行各業(yè)推向了一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)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(yùn)用到建筑能源管理中是非常重要的舉措，實(shí)現(xiàn)了建筑領(lǐng)域能源的遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)可以進(jìn)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。

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作者簡(jiǎn)介：

張心志，安科瑞電氣股份有限公司