能源物联网驱动建筑节能产业智能升级

■ 文/龙胜平

在节能减排的战略引领下，建筑节能减排步伐持续加快，基于互联的建筑智能升级成为趋势。能源互联网经过纵深发展，在建筑领域融合和重构后，迎来了一个新的发展阶段——能源物联网。这一信息化与其他产业融合的核心技术，带来了一场能源物联网应用于建筑节能的新革命。

智能建筑升级到智慧建筑需要物联网

建筑的发展经过了由传统建筑到智能建筑，由智能建筑继续向智慧建筑发展的阶段。相较于传统的智能建筑，智慧建筑更像是一个会思考的“生命体”，能够分析和学习大量的数据，并进行自我成长；智能建筑则更多的是具备储存信息的能力，但不能进行独立的数据分析和学习。

纵观当前建筑智能化的具体应用，不难发现当前建筑智能化的主要问题之一是各种智能化子系统彼此独立。以酒店的智能化系统为例，客房系统、安防系统、楼宇设备自控系统、照明系统、配电系统、制冷机房群控系统等“各自为政”，呈现了一座座“信息孤岛”，彼此之间通信困难，各个厂家之间的协议很难统一；所谓的系统集成也只是集成在一个平台显示，信息基本上不交互，特别是能源管理信息与各种设施系统的内部信息没有关联交互。

问题之二是智能建筑没有实现“万物互联”，没有构成大数据，人工智能的实际应用比较初级，相比生活领域逐渐呈现的大数据应用明显落后。智能建筑还只有互联网和智能化，没有和各种“物”融合起来，算不上智慧建筑，这两方面的问题都需要通过物联网来解决。

能源与物联网的融合

以往的Zigbee、蓝牙、Wi-Fi等技术只适合于中短距离，应用在智能家居，很难满足大型公共建筑物联网的需求。大型公共建筑对物联网的要求是覆盖范围广（需要覆盖到地下机房、管道中）、电池续航能力强、信号稳定、海量连接和低成本。很明显，这正是低功耗广域网（LPWAN）的范畴。

能源互联网的新时代——能源物联网

幸运的是，近些年低功耗广域网（LPWAN）发生了里程碑式的突破，3GPP组织（移动通信标准化团体）将NB-IoT标准协议（窄带蜂窝物联网）确定为物联网通信的全球统一标准。LoRa联盟确立了LoRaWAN协议，并在多个国家得到了响应和应用。LoRa和NB-IoT技术的快速发展和商业应用，使建筑能源物联网在传感和无线传输环节获得重大突破。

这一突破使能源物联网产出行业专属的大数据，将能源、环境、设备、人这几大要素互联起来，再配以云计算和开源的人工智能算法，为其带来全新的信息传输和能源管理方式，让能源管理信息化、能源成本可视化、能源使用精细化，从而颠覆性地帮助建筑能源实现成倍的管理效率提升。

设备物联网化及智能化

能源物联网将快速推动设备制造商加快设备的物联网化及智能化。这主要是由物联网的本质特征

设备物联网可视化监控系统决定的：一是互联网特征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通；二是识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信（Machine to Machine，M2M）的功能；三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。

物联网平台旨在提供端到端的软件，这使得设备制造商不仅要开发出带智能传感器的产品，还要为最终用户提供简洁的、可靠的物联网服务。例如传统的制冷机房，当这些设备具备物联网协议接口后，将非常方便地组成设备物联网，通过对设备群的大量运行数据进行大数据挖掘分析，利用人工智能制定高效的运行策略，从而建设成高效智能化的制冷机房系统，让整个制冷机房的效率提高。

能源互联网数据采集系统

专家系统和人工智能将大显身手

有了能源物联网数据采集系统以及节能设备物联网接口，大量的能源数据和设备运行数据将滚滚而来。专家可以对这些数据进行诊断分析，无论是通过结构化的数学模型还是采用大数据的分析方法，都可以得到一套有效的诊断规则，帮助系统进行故障诊断和能效诊断，对建筑能源系统持续调适优化，用于设计反馈和优化运营，帮助建立无人值守的运维系统，为安全可靠运维保驾护航。

同时，专家系统可以通过人工智能对运行策略进行机器学习，让设备变得越来越聪明。大量运行的数据还可以反馈不同设备（品牌、型号）的故障频率、设备的实际能效。专家系统可以结合RFID（射频识别）建立企业的资产管理系统，对后续的设备采购提供极具价值的参考。如果将这一结果和电子商务联系起来，也许工业4.0时代的电子商务机会将重新来临。

能源物联网与建筑节能

能源物联网已对产业链各环节产生影响，越来越多的设备生产商通过建立物联网来调整自身的未来战略和商业模式。一些解决方案提供商也跃跃欲试，尝试使能源物联网的项目落地。

例如，由东方低碳公司自主研发的基于LoRa的能源管理云平台，以能源与设施运营大数据分析平台为核心，能源计量系统与自控系统为基础，有效结合云计算、大数据分析、物联网等信息化技术，帮助挖掘建筑节能的巨大潜力，实现数据采集、优化调适、物联网运维与资产优化等功能。该平台在上海浦东香格里拉酒店、福州凯宾斯基酒店等合同能源管理项目中得到了成功应用。这些实际项目的应用解决方案，大大丰富了物联网的实用接口。

●能源物联网数据采集

能源物联网技术的突破首先带来无线智能抄表的真正落地。传统的远程抄表在综合布线环节非常烦琐，节能改造项目受装修的限制，实施难度很大，导致实际采集到的能源数据非常有限，无法全面分析建筑的能源设施系统，看不清“庐山真面目”。而采用了LoRA和NB-IoT的无线抄表系统，使远程抄表变得简单，信号稳定可靠，穿透能力强（实测穿越15层楼板）。数据采集环节顺利实施后，能源物联网就具备了能源管理的基础，能耗的测量与验证就可以得到实际数据的支撑。

●优化调适

能源物联网的大量数据可以对未来的空调负荷和电力负荷进行准确的预测，基于预测负荷和优化算法，对制冷机组的运行策略进行优化，匹配出能效最高的设备组合和参数设定。对电力需求侧而言，可以进行有效的需求管控，降低最大需量，从而减少电费。通过多维度分析影响系统效率的因素，可以非常清晰地知晓哪些节能措施是有效的，按照哪种方式运行系统效率最高。通过人机交互，工程师可以参与到物联网的智能化处理，对处理的窗口进行监视，包括Web监视界面、数据更新、表格查询以及指令控制等部分。

●物联网运维

物联网运维平台拓展了远程运维的功能，大大提高了运维的效率，降低了人力成本。一旦出现故障，运维APP可即时把故障报警推送给运维工程师，并根据此前的维修保养记录，推荐类似情况的解决方案。随着预诊断系统的完善，远程运维的安全性和可靠性大大增强，实现无人值守指日可待。

●资产优化

能源物联网平台以资产管理为轴线，通过RFID标签快速收集大量设备全生命周期的信息，包括设备的地理空间信息、采购信息、维护保养信息、易损零部件统计分析以及故障的类型、频率和分布，也包含了设备的运行参数、设备的能效、设备的运行时间等信息。能源物联网平台既可以对不同项目不同品牌进行综合比较，也可以对同一品牌不同型号进行比较，还可以对同一品牌同一型号设备不同工况参数进行比较。利用物联网大数据分析的结果可以指导后续设备的采购，减少库存，保证备件供应。

节能共享云服务平台触手可及

有了上述基础，讨论节能共享云服务平台（SaaS）已经不再遥远。未来有望将大量的专家经验、运营数据、专业公司的资源进行共享，实现市场资源的整合和高效分配，将节能行业中的设备制造商、节能服务商、楼宇用能单位、物业管理公司、设备维保公司、机电安装公司融合起来，渗透到节能产业的方方面面，带动建筑节能产业的升级与变革。也许在不久的将来，节能共享云服务平台将颠覆整个建筑节能产业。