于兰1赵欢欢1姚晓岩1贾振国1郭晓敏2
长春工程学院1吉林省长春市130012 北京农商行2北京市西城区100032
摘要：为了方便人们了解建筑实时能耗和改变用户的用电习惯，降低用能客户能源成本，同时便于电网企业实施区域性建筑楼群的需求侧管理，满足政府对建筑领域技术节能和管理节能的整体要求，本文主要介绍建筑的能耗监测与智能控制系统，希望能够提供一定的参考价值。
关键词：建筑；能耗；监测；智能控制系统
1传统建筑能耗监测与智能控制系统的不足
1.1缺少建筑能耗的数据统计与分析
如不具备建筑群之间的联网监测，也就不能进行大范围内建筑能耗的数据釆集与统计，但是建筑系统是复杂和庞大的，所以整体上建筑能源的管理依旧得不到有序管理，也就不能进行对比分析各个建筑系统之间的数据。而为达到有序管理,必须收集大量数据，在数据中找出隐含的运行规律和有价值的信息，进而为实践优化建筑设备节能化而提供数据参考和模型。
1.2缺乏用能者和能源提供方之间的联动
如果实现统一化建筑能耗的监测，则系统的范围非常大,应以每一城市为主体，这时系统建设的成本非常高，需要大量的投资。当前，一般区域性的建筑能耗监测系统，主导建设者是政府，而系统运行一般以能耗收集和统计为主，然后为政府提供协助以监督重要的公共建筑的用能。而这时存在一个不足，那就是建筑的用电侧同电力企业的供应侧的发电以及配电的联系不够紧密。在智能电网建设的背景下，应将智能电网与建筑能耗监测系统进行融合，以实现更有效的建筑能源管理。
2技术方法
此系统所提供能效服务，一般用釆集器以及智能管理主机开展数据收集以及智能化控制。这其中的智能管理主机需要借助RS485总线连接到底层的设备，达到通信目的；管理主体与顶层设备的连接，则由互联网技术实现；而其他设备(如煤气表等)则需以RS485总线联通釆集器，才能实现数据的釆集。釆集器连接互联网，实现与顶层检测和控制中心的通信，进而可智能化和主动化地对建筑进行控制，开展节能管理。底层各种设备包括：带有RS485总线接口的电表、煤气表、热能表、水表、能耗监测控制插座、能耗监测控制开关执行器、智能照明控制面板、数据采集器、红外转发器等。顶层设备包括服务器、电脑以及管理系统软件等，顶层设备对对底层各种设备、四表进行数据收集、监测和数据分析，同时做出相应的判断、操作，必要时对底层各种设备进行控制、设置或编程。该系统可以通过服务器向手机APP端推送各种信息，同时也接收手机APP端的操作指令，就是通过互联网进行远程监控与控制，实现与上级平台的通讯，实现更大范围用能终端的监测与管理，形成电能服务管理平台与建筑能效服务云平台的融合对接，以实现对所有用户进行数据监测、分析、预警，并实施主动控制或智能控制的方式，实现建筑能效的动态优化控制策略。
3系统组成架构
此系统基本构成为：支线是通过总线将不同的元件连接而形成的；很多条支线结合在一起，形成整体区域；最后则是很多个区域结合在一起，构成了系统。通常情况下，单独支线中可包含64条总线，而单独区域则最多可以包含15条支线，单独系统则能最多容纳15个区域。如果系统不是很大，并且1条支线能容纳时，可不适用线路耦合器。在系统比较小、一条支线足以容纳的情况下，可以不必配置线路耦合器。在同一条支线内，电源模块与MG元件的最远距离为350m，两个元件最大距离为700m，整条支线的长度最大不超过1000m。支线与支线之间的相连称为主干线，同样需要一个电源进行供电，对总线元件数量和距离的要求与支线相同。系统也可以通过智能管理主机直接与以太网相连。在这种情况下，智能管理主机可以替代线路耦合器或者中转器的作用。这种方式可以解决超远距离传输的问题，同时可以提高系统主干线的传输速率。
4物联网技术应用
4.1物联网数据采集技术
（1）多功能传感芯片以及元器件：以物联网为基础的系统，需要针对复杂环境中的多种多样物理信息进行感知，因此，本监测系统中物理网技术的应用，主要在于研究和创新多功能传感芯片以及元器件。
（2）感知信息的融合处理。实现不同种类数据感知的信息融合处理，大幅提升信息采集的效用性、精准性、可靠性。通常在提取到有效的信息之后，使用网络的自适应感知技术，配合自适应编码的方式，大幅提升信息传输服务质量。
4.2总体技术框架
（1）平台功能框架。建筑能耗监测与智能控制，主要是针对建筑物的水、电、煤、气的消耗使用情况进行监测，并以此为基础进行各个耗能设备的智能控制。本平台的基础数据为建筑、设备管理、物联网数据采集中间部件、数据接口、权限体系，并在此基础上搭建能源管理系统，通过对配电房、燃气转压、供水泵房、换热站进行各项耗能情况的检测，通过空调管理、路灯管理、工程管理优化耗能结构，最终实现实时能耗、分项能耗、设备状态、实时预警，以此实现能源审计与能源公示，并取得建筑节能方案的优化。
（2）平台技术架构。平台通过工业组态数据采集接口、安防数据接口等各种接口，通过统一的通信中间件或者OPC开放协议，向各个数据单元传输数据，通过建模分析各个数据，生成实时数据、历史数据、预警数据，并最终与各终端应用相结合，实现建筑的能耗检测与智能控制。
4.3建筑能耗监测
（1）能耗分类分项。釆集和统计建筑的基本信息，以建筑物的基本信息调查为基础，然后釆集和统计建筑近年的能耗、水耗的账单。建筑的分类能耗，包括煤、集中供冷量、集中供热量、燃气、水量、电量、煤油等的应用数量，还有一些其他能源的应用数量。建筑物的分类水消耗，主要有市政部门提供的自来水的消耗数量，以及一些非传统的水源的消耗数量。
（2）能耗诊断。设计一套实用的能耗分析初步方案，包括能耗参考值设置、能源使用量分析、能源使用费用分析、能耗总基准分析、能耗平均基准分析、分项回路分析和能耗分析报告，实现能耗数据的统计处理和节能分析。
（3）能耗公示。第一，建筑基本信息。建筑基本信息，包括建筑名称、建筑面积、建筑层高、建筑层数等。第二，能耗水耗指标。能耗水耗指标，包括年度总能耗量、年度总水耗量。能耗水耗公示，包括实际能耗水耗量和标准量。年度分类能耗量：年度耗电量、年度燃料（煤、气等）消耗量等。年度分类水耗量：市政自来水耗量、非传统水（雨水等）耗量。年度单位面积能耗量、年度单位面积水耗量、年度生均能耗量、年度生均水耗量。
（4）决策支持系统系统。本系统最终目的是让建筑可以节能化运行，系统基础是强大数学模型，核心技术为优化控制算法，实现开环运算的依据是自学习功能，评价指标是客观能耗分析，将服务宗旨定位满足客户提供多元需求，对于原有系统进行最小化改良，可实现良好降耗指标。系统能够根据应用需求给出系统统计区域内任意范围、任意时间段、任意能耗系统、任意单个设备的详细能耗数据；用户可根据查询需求个性化选择汇总方式生成详细的能耗数据报表。
5结语
总之，通过实时监测建筑能耗数据与智能控制相结合，能够得出建筑能耗的优化方案，降低传统建筑的能耗。系统采用统一的485协议，各个设备只需符合协议便可在系统中使用，方便了系统设计者的设计和集成商的集成、布线简单清晰，减少了线材的使用，方便后期的维护工作，也便于用户的统一管理。
参考文献
[1]黄宏聪，徐磊，齐鹏飞.基于物联网的智能建筑能耗监测系统探讨[J].智能城市，2020，6(1).
[2]王磊，张涓笑，陈登峰，等.基于能源审计的公共建筑能耗监测系统设计[J].工业仪表与自动化装置，2020，(3).