前言：我國現有建築面積400億平方米，只有4%採取了節能措施，每年新建房屋建築面積近20億平方米，並且80%以上為高耗能建築，能源利用率比較低，如何利用與管理能源是當今急需迫切解決的問題。為了使建築內能耗數據透明化，需要建立一套能源管理監測平台，對建築內的配電系統、供水系統、供熱系統等進行有效管理，使管理者能實時掌握能源現狀，為節能提供有效數據，達到節能減排的目的。
關鍵詞：建築節能 物聯網 能源管理 大數據
以物聯網、雲計算、大數據分析等為代表的新技術，為能耗監測、能效分析、設備監控及節能管理提供了全新的手段。根據麥肯錫公司的估算，通過物聯網驅動的智能能源管理解決方案，可以節省10-20%的能源費用。
一、物聯網技術及傳感器
物聯網主要是由在網際網路上有溝通能力的「物體」或智能對象組成的應用程式和服務。它是一個智慧的網絡，旨在為無處不在的智能對象提供一個身臨其境的連接。物聯網能連接來自不同供應商的設備，去服務最終端用戶的利益。網際網路則是物聯網信息傳遞中的核心承載網絡。
物聯網由傳感設備、傳輸網絡和應用控制網絡系統構成，具有全面感知、可靠傳遞、智能處理、綜合應用4個重要特徵。全面感知主要體現在利用RFID標籤、各類傳感器、二維條形碼、視頻攝像設備等獲取被控/被測物體的信息，是物聯網系統的前提；可靠傳遞體現在通過各種通信網絡與網際網路的融合，將物品的數據信息實時準確地傳遞出去，是實現異地感知的基礎；智能處理主要體現在利用大數據分析、雲計算等各種智能計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制和管理；綜合應用體現在可以根據各個行業各種業務的具體特點形成各種單獨的業務應用或整個行業的應用解決方案。
過去十年中，傳感器技術在傳輸數據解析度方面有很大的發展，因此也促進了物聯網技術（IoT）在建築能源管理系統中的應用。在商用建築中常見的傳感器包括溫度、濕度、照度、能耗、人數、空氣品質和噪聲等。這些傳感器的類型、用途以及標準特徵如下表所示：
二、能源管理監測平台
我國在2006年頒布實施的GB17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》要求配置合理的能源計量器具，是完善能源計量統計的基礎。2015年修訂的國家標準GB50189-2015《公共建築節能設計標準》提出公共建築應按照明插座、空調、電力、特殊用電分項進行監測與計量。北京市地方標準DB11/687-2015《公共建築節能設計標準》也將甲類和乙類公共建築的低壓配電系統應實施分項計量，列為強制性條文。
能源消耗的監測和監控是建築節能工作的基礎。不是以直接減少和控制能耗為目的，而是基於技術手段進行管理節能的一項內容。其目的在於通過監測客觀評價建築物的電能利用現狀，發現不合理的用電現象及其過程，找到改進電能效率的針對性對策，以便持續改進電能效率，實現預期的節能目標。
建築能源管理監測平台採用分層分布式結構，分為數據感知層、採集控制層、決策層：
· 數據感知層主要為現場採集終端，設備主要以計量儀表為主，採用帶有現場總線連接的智能儀表包括電力測量儀表、智能水錶、智能熱（冷）表等，採集到的電量通過通信接口上傳到採集控制層。
· 採集控制層主要為數據處理和控制平台，是數據交換的橋樑，將採集到的信息進行分類處理，將有效信息傳送到應用業務層，主要設備為通訊管理機、乙太網交換機、串口伺服器等。
· 應用業務層將所有採集上來的數據進行管理，是人機交換的窗口，協助管理人員對建築能源進行全面監控與管理，對各項能耗細化分析，並對管理平台效果進行考核，主要設備為管理中心、數據中心等設備。
下圖是基於物聯網技術架構的能源管理監測平台的框架圖：
能源管理監測平台數據採集有如下幾種方式：
1）有線方式：現場通過RS485串行通信線以及建築內已有區域網等方式連接，這種方式既充分利用了原有的網絡，傳輸遠，抗干擾能力強，適用於大部分智能建築。
2）無線方式：GPRS無線遠傳、zigbee等方式連接，使用無線傳輸技術，施工簡單，適合用於一些改造的建築以及比較分散不易布線的建築。
3）手動錄入：對於一些不方便採集的建築物或需要大量資金改造的監測點，可用人工手動定期錄入方式，這樣在減少資金投入的同時，可以最大限度的對各種能源數據進行信息化管理。為了保證數據安全，一般情況下能源數據不允許外網人員進行數據錄入和修改，對錄入人員也有相應的權限要求。
隨著智能建築越來越多，國家對智能建築能耗越來越關注，傳統的節能方式已不能滿足各個行業的多種能耗的需求，能源管理監測平台採用自動化監控，使智能建築依據先進的節能技術，依據國家規範對能耗進行有效管理與使用，節省運行和管理費用，提高智能建築的能源使用效率，使建築內各智能子系統資源共享，協調工作。
參考文獻
1. Indoorair quality and energy management through real-time sensing in commercialbuildings, Prashant Kumar
2. 物聯網技術在建築節能管理中的應用, 王建華
3. 智能建築能源管理監測平台解決方案
作者 | 容瑋悅
編輯 | 張佳琪
欄目負責人 | 交能網某某某
投稿請聯繫 | info@jiaonengwang.com
建築能源管理系列
前言：我國現有建築面積400億平方米，只有4%採取了節能措施，每年新建房屋建築面積近20億平方米，並且80%以上為高耗能建築，能源利用率比較低，如何利用與管理能源是當今急需迫切解決的問題。為了使建築內能耗數據透明化，需要建立一套能源管理監測平台，對建築內的配電系統、供水系統、供熱系統等進行有效管理，使管理者能實時掌握能源現狀，為節能提供有效數據，達到節能減排的目的。
以物聯網、雲計算、大數據分析等為代表的新技術，為能耗監測、能效分析、設備監控及節能管理提供了全新的手段。根據麥肯錫公司的估算，通過物聯網驅動的智能能源管理解決方案，可以節省10-20%的能源費用。
物聯網技術及傳感器
物聯網主要是由在網際網路上有溝通能力的「物體」或智能對象組成的應用程式和服務。它是一個智慧的網絡，旨在為無處不在的智能對象提供一個身臨其境的連接。物聯網能連接來自不同供應商的設備，去服務最終端用戶的利益。網際網路則是物聯網信息傳遞中的核心承載網絡。
物聯網由傳感設備、傳輸網絡和應用控制網絡系統構成，具有全面感知、可靠傳遞、智能處理、綜合應用4個重要特徵。全面感知主要體現在利用RFID標籤、各類傳感器、二維條形碼、視頻攝像設備等獲取被控/被測物體的信息，是物聯網系統的前提；可靠傳遞體現在通過各種通信網絡與網際網路的融合，將物品的數據信息實時準確地傳遞出去，是實現異地感知的基礎；智能處理主要體現在利用大數據分析、雲計算等各種智能計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制和管理；綜合應用體現在可以根據各個行業各種業務的具體特點形成各種單獨的業務應用或整個行業的應用解決方案。
過去十年中，傳感器技術在傳輸數據解析度方面有很大的發展，因此也促進了物聯網技術（IoT）在建築能源管理系統中的應用。在商用建築中常見的傳感器包括溫度、濕度、照度、能耗、人數、空氣品質和噪聲等。這些傳感器的類型、用途以及標準特徵如下表所示：
能源管理監測平台
我國在2006年頒布實施的GB17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》要求配置合理的能源計量器具，是完善能源計量統計的基礎。2015年修訂的國家標準GB50189-2015《公共建築節能設計標準》提出公共建築應按照明插座、空調、電力、特殊用電分項進行監測與計量。北京市地方標準DB11/687-2015《公共建築節能設計標準》也將甲類和乙類公共建築的低壓配電系統應實施分項計量，列為強制性條文。
能源消耗的監測和監控是建築節能工作的基礎。不是以直接減少和控制能耗為目的，而是基於技術手段進行管理節能的一項內容。其目的在於通過監測客觀評價建築物的電能利用現狀，發現不合理的用電現象及其過程，找到改進電能效率的針對性對策，以便持續改進電能效率，實現預期的節能目標。
建築能源管理監測平台採用分層分布式結構，分為數據感知層、採集控制層、決策層：
· 數據感知層主要為現場採集終端，設備主要以計量儀表為主，採用帶有現場總線連接的智能儀表包括電力測量儀表、智能水錶、智能熱（冷）表等，採集到的電量通過通信接口上傳到採集控制層。
· 採集控制層主要為數據處理和控制平台，是數據交換的橋樑，將採集到的信息進行分類處理，將有效信息傳送到應用業務層，主要設備為通訊管理機、乙太網交換機、串口伺服器等。
· 應用業務層將所有採集上來的數據進行管理，是人機交換的窗口，協助管理人員對建築能源進行全面監控與管理，對各項能耗細化分析，並對管理平台效果進行考核，主要設備為管理中心、數據中心等設備。
下圖是基於物聯網技術架構的能源管理監測平台的框架圖：
能源管理監測平台數據採集有如下幾種方式：
1）有線方式：現場通過RS485串行通信線以及建築內已有區域網等方式連接，這種方式既充分利用了原有的網絡，傳輸遠，抗干擾能力強，適用於大部分智能建築。
2）無線方式：GPRS無線遠傳、zigbee等方式連接，使用無線傳輸技術，施工簡單，適合用於一些改造的建築以及比較分散不易布線的建築。
3）手動錄入：對於一些不方便採集的建築物或需要大量資金改造的監測點，可用人工手動定期錄入方式，這樣在減少資金投入的同時，可以最大限度的對各種能源數據進行信息化管理。為了保證數據安全，一般情況下能源數據不允許外網人員進行數據錄入和修改，對錄入人員也有相應的權限要求。
隨著智能建築越來越多，國家對智能建築能耗越來越關注，傳統的節能方式已不能滿足各個行業的多種能耗的需求，能源管理監測平台採用自動化監控，使智能建築依據先進的節能技術，依據國家規範對能耗進行有效管理與使用，節省運行和管理費用，提高智能建築的能源使用效率，使建築內各智能子系統資源共享，協調工作。
參考文獻
1. Indoorair quality and energy management through real-time sensing in commercialbuildings, Prashant Kumar
2. 物聯網技術在建築節能管理中的應用, 王建華
3. 智能建築能源管理監測平台解決方案
作者 | 容瑋悅
編輯 | 張佳琪
欄目負責人 | 交能網某某某
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