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浅析基于物联网的建筑物综合环境能耗监测管理系统

文章更新时间:2023-12-25 点击量:206

摘要:随着社会经济的快速发展,我国建筑能耗的总量逐年上升,在社会能源总消费量占比接近三成。而国际上发达国家建设部科技司相关研究表明,随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑耗能占比将上升至35%左右。如何降低建筑能耗已经成为目前急需解决的问题。基于这个问题,设计和开发一套基于物联网的建筑物综合能耗监测管理系统,从而对建筑物的能耗进行动态监测,为用户提供节能管理方案,从而解决建筑的高能耗问题。


关键词:物联网;建筑物;综合环境;能耗监测


引言

我国建筑节能水平远远落后于发达国家。我国大部分企业和事业单位由于对节能意识不强,特别是办公大楼能耗严重。但随着经济社会的发展,单位能耗逐渐增加,其用能支出也越来越多。这就需要研究一个降低建筑物能耗的方法,当前虽有较多学者研究了能耗监测系统,但是建筑物内能耗监测点位较多且综合布线复杂,导致监测效果不好,不能有效降低建筑物能耗,基于这个问题,有必要开发一套基于物联网技术的建筑物综合环境能耗监测管理系统来解决上述问题。


1能耗监测管理系统架构设计


1.1管理平台系统架构设计

建筑综合环境能耗监测管理主要是由感知层,网络层和应用层三层次结构组成。

(1)感知层。建筑体内控制设备分散,需要在各个能耗设备终端加入能耗计量采集装置,根据现场情况,采集装置的通信技术可以采用现场总线技术,以太网传输或无线传输方式。通过传感器以及采集设备对相关目标物体的参数进行实时采集,网关或基站节点及其接入设备,按照相关通信协议和规约,将采集的信息数据或用户需求指令传输到网络或信息数据采集层。传感器以及采集网络的部署,能及时有效地获得到所监控物体的数据,这是物联网的一个重要特征。

(2)网络层。网络层以应用服务器组和数据服务器集群等为硬件基础。采用大数据平台软件为建设载体,针对采集的数据开展清理、存储、建模、分析等工作。各前端采集系统与中心服务器之间采用高速以太网通信机制,可以顺利采集到遍布全岛的各类物联网信息、视频监控画面等,再经过各种智能信息处理,如信息融合、信息挖掘等,通过可视化大屏等终端以展现。

(3)应用层。智慧的管理决策与应用层包括多个方面:数据展示据分析、设备管理、应急管理等,基于数据平台的应用对能耗进行实时展示和分析数据展示据:数据的可视化是对数据价值直接应用形式,通过物联网技术采集的数据对设备进行定位,对设备状态进行分析,可以直观地了解到各设备的能耗状态以及趋势;设备管理是采集层所连接的设备终端不但有设备的能耗数据,同时对设备的运行状态数据以及故障告警等数据也同时采集,这些数据的应用,可以为节能降耗的策略提供数据支撑。


1.2无线传感网络设计

能量监测管理系统是基于无线局域网通信平台与通信互动平台和其他辅助管理平台共同协作的基础上的,三者联合合作,相互制约。


1.3能耗监测系统无线传感网络节点设计与实现

建筑物中可消耗的能源包括电、水、热量等,每时每刻都在影响着周围的环境监测,其物理原因有地表的温度、人类的活动、各种灾害等等,由于现代社会的不断进步,大量先进的设备仪器都在影响着环境的耗能监测,这些仪器遵循着各自的工作模式,与系统之间维持着紧密的联系,所以为了解决建筑物密集、设备干扰的问题,对系统中的传感节点采用ZigBee的技术进行设计。


2监测系统网关服务器的设计

2.1能耗监测管理系统网关服务器体系结构

在构建能耗监测系统过程中,要使用智能服务器作为各个结构之间的载体,不但符合系统的运行特点,还紧跟现代科技潮流,按照系统的结构与功能设计了龙芯1B处理器,通过智能技术,直接下达监测指令,实时监测建筑物周围设备的使用情况和耗能情况,有效进行安全管理。


2.2控制终端网关硬件设计

根据用户的需求与系统的功能选择龙芯1B处理器来作为监测管理系统的核心处理器,可以一定限度地实现Linux的优势,该处理器是产于中国,是利用SMIC0.13μm制作,其特点是造价低,性能良好,具有不错的安全性,适合大批量生产。将其芯片与系统的处理器相连,不但可以扩大其兼容性,还在一定程度上增加了无线网络的传输速率。本文中设计的系统就是通过JTAG接口来调试核心处理器,实现了数据的储存,对系统画面的控制。


3Acrel-EIOT能源物联网云平台


(1)概述

Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网数据中台,建立统一的上下行数据标准,为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户仅需购买安科瑞物联网传感器,选配网关,自行安装后扫码即可使用手机和电脑得到所需的行业数据服务。

该平台提供数据驾驶舱、电气安全监测、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等功能,并支持多平台、多语言、多终端数据访问。


(2)应用场所

本平台适用于公寓出租户、连锁小超市、小型工厂、楼管系统集成商、小型物业、智慧城市、变配电站、建筑楼宇、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。


(3)平台结构

(4)平台功能

电力集抄;能耗分析;预付费管理;充电桩管理;智能照明;安全用电;智慧消防


(5)系统硬件配置


4结束语

本文研究了一个基于物联网的建筑物综合环境能耗监测管理系统,此系统能够实时监测建筑能耗数据,用户能够实时动态的监测建筑物内部耗能,并且能够对运行状态存储,实现能耗评估、能耗诊断的功能。并且,还大大减少了综合布线环节,减少工作量,满足了系统的设计需求。但是由于研究时间有限,所研究系统难免有不足之处,在后续研究中将进一步优化此系统,为相关领域提供帮助。




参考文献

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[2]陈威.基于物联网技术的建筑能耗监测系统研究与分析[J].绿色建筑,2019(1):81-82.

[3]罗黎.基于物联网技术的公共建筑能耗监控系统优化研究[J].智库时代,2019(32):255-256.

[4]闫鑫,李天锴.基于物联网技术的油田节能监测平台研究[J].百科论坛电子杂志,2019(24):659-660.

[5]潘亚刚.基于物联网的建筑物综合环境能耗监测管理系统

[6]企业微电网设计与应用手册2022.05版.