基于物联网技术的建筑节能监控平台的设计研究

王一海

摘 要：随着城市建设的快速发展，高层建筑数量和密度的增加，建筑节能越发显得重要，基于物联网技术和人工智能技术的建筑节能监控系统，能够科学精细化地进行能源资源的监测和管理，对能源资源消耗分项计量、实时监测、统计与动态分析，提高节能管理信息化、精细化水平，切实降低能源资源消耗。该文从高效标准的节能节电角度，剖析平台的设计原则和功能，提出系统平台设计的框架结构。

关键词：建筑节能 监控 平台 系统框架

中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（b）-0063-02

目前，我国是世界上排名第二的能源生产和消费大国，统计显示，我国建筑能耗约占全国总能耗的32%。一些大型公共建筑能耗密度高，能源浪费也非常严重，具有非常大的节电节能空间，在我国建筑行业节电节能的推广已势在必行。基于物联网技术的建筑节能监控系统以能效公示为核心，以能耗统计、能耗分析为数据基础，技术支撑来源于能源检测，用能定额作为节能的标杆，价格杠杆来自于超定额加价，以此构建功能完备的建筑节电节能监控系统。市场对能耗资源的优化配置推动了建筑节电节能运行的管理和优化，建筑能耗运行管理的实现，使得节能量需求得以释放，潜在节电节能量转变成节能需求，带动全面建筑节能的作用，同时起到示范作用。

建筑节能监控平台能够实现电、水、燃气、热、冷、可再生能源等能源资源消耗的分项计量、实时监测、统计与动态分析，提高节能管理信息化、精细化水平，切实降低能源资源消耗。

1 平台设计的原则

1.1 标准化原则

为了保证系统的灵活性、开放性、可扩展性和可持续建设，该系统建设实现“标准先行”，建立符合国际标准、国家标准、行业标准的体系。基于标准化的数据模型和接口，针对与新的相关系统的数据集成要求，系统可随时通过增加接口适配器将新系统纳入数据集成平台。

1.2 可靠性原则

监控平台运行稳定、可靠，系统设计充分考虑灾害性的攻击，设置了灾难恢复系统，系统故障时很快地自检排除故障，仍然能够提供客户服务。

1.3 安全性原则

系统高度重视数据的安全性，采用防范措施来防止外来非法入侵。同时对外部人员和系统调度员加强权限控制，避免用户操作超越权限的数据，并要求提供系统自动恢复的功能。

1.4 开放性原则

系统的设计采用开放性原则，支持多种硬件设备和网络设计。通信系统、网络系统和数据库系统采用标准的数据接口，与其他监控信息平台能够进行很好的数据交换和资源共享。

1.5 稳定性原则

系统稳定可靠性能指标要求：对于系统应用服务器的平均系统故障间隔时间大于6个月；对于系统性故障，平均修复时间小于24 h；对于单节点模块性故障和缺陷，平均修复时间小于2 h。

1.6 实时性原则

节能监控系统建设根据建筑物的特点和需求出发，注重能耗数据实时性的原则。能耗监测及数据实时上传，通过监测发现待机能耗、用电设备中的“大马拉小车”现象、电能质量异常等用能异常现象，及时发现问题并处理。

1.7 可扩展性原则

节能监控系统具有适应组织机构的调整能力、新增功能的需求扩展能力、因流程重组而带来的需求变化的能力。系统全面采用面向对象的分析、设计方法和标准的开发管理过程。

2 系统平台的框架设计

2.1 系统物理架构

在各部门建设本部门能耗监测系统，对各部门办公区动力、采暖、空调、照明、给排水、食堂、信息机房等各种设备设施所消耗的电、热、水、油、气等能源资源消耗数据进行分类分项计量和动态采集，实现能耗统计、能效评估和监测预警等功能，提高各部门用能管理的信息化、精细化水平。

2.2 系统软件架构

系统整体采用了基于SOA的体系架构，系统架构包括基础设施服务、数据源接入、能耗监控平台、技术节能体系、接口服务、业务创新服务以及ESB。基于SOA的体系架构以服务体系为核心，服务体系包含很多模块化组件，若干操作的集合构成组件，每一个操作都对应具体的程序函数。对业务过程模型的分析和识别构建了服务体系。

2.3 系统功能架构

节能监控系统不仅是能耗数据信息中心，能够实现能耗数据的存储、运算和交换，也是监测建筑的节能指挥中心。数据监测中心能够顺利运转，系统必须采用数据服务、应用、存储相分离的架构，降低系统的管理和维护成本。

系统采用多维数据展现、数据交叉、数据挖掘等数据展现手段，使用分组统计、数据特征统计、发展性分析等统计分析方法，根据用户的工作需要，灵活定制统计分析报表，并设置各类报表浏览的权限。

2.4 系统计量架构

系统能耗数据采集的方式有两种：人工采集方式和自动采集方式。人工采集是通过人工填报、抄表等方式，采集建筑基本情况数据和其他能耗数据，如：建筑消耗的燃油和煤，机动车使用的汽油、柴油等能耗量。自动采集方式是采集建筑分类能耗数据、分项能耗数据、集中供暖空调系统数据、重点用能设备运行监测数据和一些常见节能措施的主要运行参数。

基于物联网技术和人工智能组建数据库、构建智能化的节电节能监控系统的实施，能够及时、快速和准确地监测能源消耗数据，同时具备科学分析、智能预测和实时预警功能，为相关单位提供多方位、可视化的便捷服务，利用现代通信、网络技术和大数据技术保证系统的充分运行，最终与国家能耗汇总平台对接，实现能耗信息快速监控、传递、共享、管理和应用。

参考文献

[1] 陈磊.大型公共建筑能耗数据无线远程监控及节能管理系统研究[D].西安建筑科技大学，2015.

[2] 王昱.公共建筑室內舒适环境节能监控平台的设计与实现[D].湖南工业大学，2014.

[3] 王彦，刘宏立，杨珂.OFDM-CDMA技术在大型公共建筑

节能监控平台中的应用[J].计算机测量与控制，2009（11）：

2200-2202.