前言：我国现有建筑面积400亿平方米，只有
4%采取了节能措施，每年新建房屋建筑面积近20亿平方米，并且80%以上为高耗能建筑，能源利用率比较低，如何利用与管理能源是当今急需迫切解决的问题。为了使建筑内能耗数据透明化，需要建立一套能源管理监测平台，对建筑内的配电系统、供水系统、供热系统等进行有效管理，使管理者能实时掌握能源现状，为节能提供有效数据，达到节能减排的目的。关键词：建筑节能 物联网 能源管理 大数据
以物联网、云计算、大数据分析等为代表的新技术，为能耗监测、能效分析、设备监控及节能管理提供了全新的手段。根据麦肯锡公司的估算，通过物联网驱动的智能能源管理解决方案，可以节省10-20%的能源费用。
一、物联网技术及传感器
物联网主要是由在互联网上有沟通能力的“物体”或智能对象组成的应用程序和服务。它是一个智慧的网络，旨在为无处不在的智能对象提供一个身临其境的连接。物联网能连接来自不同供应商的设备，去服务最终端用户的利益。互联网则是物联网信息传递中的核心承载网络。
物联网由传感设备、传输网络和应用控制网络系统构成，具有全面感知、可靠传递、智能处理、综合应用4个重要特征。全面感知主要体现在利用RFID标签、各类传感器、二维条形码、视频摄像设备等获取被控/被测物体的信息，是物联网系统的前提；可靠传递体现在通过各种通信网络与互联网的融合，将物品的数据信息实时准确地传递出去，是实现异地感知的基础；智能处理主要体现在利用大数据分析、云计算等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制和管理；综合应用体现在可以根据各个行业各种业务的具体特点形成各种单独的业务应用或整个行业的应用解决方案。
过去十年中，传感器技术在传输数据分辨率方面有很大的发展，因此也促进了物联网技术（IoT）在建筑能源管理系统中的应用。在商用建筑中常见的传感器包括温度、湿度、照度、能耗、人数、空气质量和噪声 等。这些传感器的类型、用途以及标准特征如下表所示：
二、能源管理监测平台
我国在2006年颁布实施的GB17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》要求配置合理的能源计量器具，是完善能源计量统计的基础。2015年修订的国家标准GB50189-2015《公共建筑节能设计标准》提出公共建筑应按照明插座、空调、电力、特殊用电分项进行监测与计量。北京市地方标准DB11/687-2015《公共建筑节能设计标准》也将甲类和乙类公共建筑的低压配电系统应实施分项计量，列为强制性条文。
能源消耗的监测和监控是建筑节能工作的基础。不是以直接减少和控制能耗为目的，而是基于技术手段进行管理节能的一项内容。其目的在于通过监测客观评价建筑物的电能利用现状，发现不合理的用电现象及其过程，找到改进电能效率的针对性对策，以便持续改进电能效率，实现预期的节能目标。
建筑能源管理监测平台采用分层分布式结构，分为数据感知层、采集控制层、决策层：
· 数据感知层主要为现场采集终端，设备主要以计量仪表为主，采用带有现场总线连接的智能仪表包括电力测量仪表、智能水表、智能热（冷）表等，采集到的电量通过通信接口上传到采集控制层。
· 采集控制层主要为数据处理和控制平台，是数据交换的桥梁，将采集到的信息进行分类处理，将有效信息传送到应用业务层，主要设备为通讯管理机、以太网交换机、串口服务器等。
· 应用业务层将所有采集上来的数据进行管理，是人机交换的窗口，协助管理人员对建筑能源进行全面监控与管理，对各项能耗细化分析，并对管理平台效果进行考核，主要设备为管理中心、数据中心等设备。
下图是基于物联网技术架构的能源管理监测平台的框架图：
能源管理监测平台数据采集有如下几种方式：
1）有线方式：现场通过RS485串行通信线以及建筑内已有局域网等方式连接，这种方式既充分利用了原有的网络，传输远，抗干扰能力强，适用于大部分智能建筑。
2）无线方式：GPRS无线远传、zigbee等方式连接，使用无线传输技术，施工简单，适合用于一些改造的建筑以及比较分散不易布线的建筑。
3）手动录入：对于一些不方便采集的建筑物或需要大量资金改造的监测点，可用人工手动定期录入方式，这样在减少资金投入的同时，可以最大限度的对各种能源数据进行信息化管理。为了保证数据安全，一般情况下能源数据不允许外网人员进行数据录入和修改，对录入人员也有相应的权限要求。
随着智能建筑越来越多，国家对智能建筑能耗越来越关注，传统的节能方式已不能满足各个行业的多种能耗的需求，能源管理监测平台采用
自动化监控，使智能建筑依据先进的节能技术，依据国家规范对能耗进行有效管理与使用，节省运行和管理费用，提高智能建筑的能源使用效率，使建筑内各智能子系统资源共享，协调工作。参考文献
1. Indoorair quality and energy management through real-time sensing in commercialbuildings, Prashant Kumar
2. 物联网技术在建筑节能管理中的应用, 王建华
3. 智能建筑能源管理监测平台解决方案
作者 | 容玮悦
栏目负责人 | 交能网某某某
投稿请联系 | [email protected]
建筑能源管理系列
前言： 我国现有建筑面积400亿平方米，只有4%采取了节能措施，每年新建房屋建筑面积近20亿平方米，并且80%以上为高耗能建筑，能源利用率比较低，如何利用与管理能源是当今急需迫切解决的问题。为了使建筑内能耗数据透明化，需要建立一套能源管理监测平台，对建筑内的配电系统、供水系统、供热系统等进行有效管理，使管理者能实时掌握能源现状，为节能提供有效数据，达到节能减排的目的。
以物联网、云计算、大数据分析等为代表的新技术，为能耗监测、能效分析、设备监控及节能管理提供了全新的手段。根据麦肯锡公司的估算，通过物联网驱动的智能能源管理解决方案，可以节省10-20%的能源费用。
物联网技术及传感器
物联网主要是由在互联网上有沟通能力的“物体”或智能对象组成的应用程序和服务。它是一个智慧的网络，旨在为无处不在的智能对象提供一个身临其境的连接。物联网能连接来自不同供应商的设备，去服务最终端用户的利益。互联网则是物联网信息传递中的核心承载网络。
物联网由传感设备、传输网络和应用控制网络系统构成，具有全面感知、可靠传递、智能处理、综合应用4个重要特征。全面感知主要体现在利用RFID标签、各类传感器、二维条形码、视频摄像设备等获取被控/被测物体的信息，是物联网系统的前提；可靠传递体现在通过各种通信网络与互联网的融合，将物品的数据信息实时准确地传递出去，是实现异地感知的基础；智能处理主要体现在利用大数据分析、云计算等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制和管理；综合应用体现在可以根据各个行业各种业务的具体特点形成各种单独的业务应用或整个行业的应用解决方案。
过去十年中，传感器技术在传输数据分辨率方面有很大的发展，因此也促进了物联网技术（IoT）在建筑能源管理系统中的应用。在商用建筑中常见的传感器包括温度、湿度、照度、能耗、人数、空气质量和噪声 等。这些传感器的类型、用途以及标准特征如下表所示：
能源管理监测平台
我国在2006年颁布实施的GB17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》要求配置合理的能源计量器具，是完善能源计量统计的基础 。2015年修订的国家标准GB50189-2015《公共建筑节能设计标准》提出公共建筑应按照明插座、空调、电力、特殊用电分项进行监测与计量。北京市地方标准DB11/687-2015《公共建筑节能设计标准》也将甲类和乙类公共建筑的低压配电系统应实施分项计量，列为强制性条文。
能源消耗的监测和监控是建筑节能工作的基础。不是以直接减少和控制能耗为目的，而是基于技术手段进行管理节能的一项内容。其目的在于通过监测客观评价建筑物的电能利用现状，发现不合理的用电现象及其过程，找到改进电能效率的针对性对策，以便持续改进电能效率，实现预期的节能目标。
建筑能源管理监测平台采用分层分布式结构，分为数据感知层、采集控制层、决策层：
· 数据感知层主要为现场采集终端，设备主要以计量仪表为主，采用带有现场总线连接的智能仪表包括电力测量仪表、智能水表、智能热（冷）表等，采集到的电量通过通信接口上传到采集控制层。
· 采集控制层主要为数据处理和控制平台，是数据交换的桥梁，将采集到的信息进行分类处理，将有效信息传送到应用业务层，主要设备为通讯管理机、以太网交换机、串口服务器等。
· 应用业务层将所有采集上来的数据进行管理，是人机交换的窗口，协助管理人员对建筑能源进行全面监控与管理，对各项能耗细化分析，并对管理平台效果进行考核，主要设备为管理中心、数据中心等设备。
下图是基于物联网技术架构的能源管理监测平台的框架图：
能源管理监测平台数据采集有如下几种方式：
1）有线方式：现场通过RS485串行通信线以及建筑内已有局域网等方式连接，这种方式既充分利用了原有的网络，传输远，抗干扰能力强，适用于大部分智能建筑。
2）无线方式：GPRS无线远传、zigbee等方式连接，使用无线传输技术，施工简单，适合用于一些改造的建筑以及比较分散不易布线的建筑。
3）手动录入：对于一些不方便采集的建筑物或需要大量资金改造的监测点，可用人工手动定期录入方式，这样在减少资金投入的同时，可以最大限度的对各种能源数据进行信息化管理。为了保证数据安全，一般情况下能源数据不允许外网人员进行数据录入和修改，对录入人员也有相应的权限要求。
随着智能建筑越来越多，国家对智能建筑能耗越来越关注，传统的节能方式已不能满足各个行业的多种能耗的需求，能源管理监测平台采用
自动化监控，使智能建筑依据先进的节能技术，依据国家规范对能耗进行有效管理与使用，节省运行和管理费用，提高智能建筑的能源使用效率，使建筑内各智能子系统资源共享，协调工作。参考文献
1. Indoorair quality and energy management through real-time sensing in commercialbuildings, Prashant Kumar
2. 物联网技术在建筑节能管理中的应用, 王建华
3. 智能建筑能源管理监测平台解决方案
作者 | 容玮悦
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