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智能建筑能耗監(jiān)測的未來技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)電力的應(yīng)用

更新時間:2024-07-04 點擊次數(shù): 161次

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

在現(xiàn)代社會,隨著城市化進程的加速和建筑行業(yè)的飛速發(fā)展,建筑能耗問題日益凸顯。高耗能建筑不僅給環(huán)境帶來壓力,也增加了企業(yè)和個人的運營成本。如何有效監(jiān)測和管理建筑能耗,成為了行業(yè)發(fā)展的重要課題。今天,就讓我們一起探討一下基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)—一個能夠為建筑節(jié)能增效提供有力支持的創(chuàng)新產(chǎn)品。

來聊聊大家的煩惱:傳統(tǒng)的能耗管理方式往往存在著數(shù)據(jù)收集不全面、監(jiān)測不及時、分析不到位等問題,導(dǎo)致能耗管理形同虛設(shè),能源浪費現(xiàn)象嚴重。想象一下,如果我們能夠?qū)崟r掌握建筑的每一分能耗,精確到每一盞燈、每一臺空調(diào),那將是多么棒的事情!而這正是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大顯身手的地方。

摘要:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與建筑節(jié)能減排相結(jié)合具有廣闊的應(yīng)用前景。對建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑節(jié)能中的運用進行分析,從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)角度,剖析建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)目前存在的問題,展望兩者結(jié)合的發(fā)展前景。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對現(xiàn)有建筑能耗監(jiān)測技術(shù)進行升級換代,將成為建筑節(jié)能領(lǐng)域新的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞:建筑能耗;監(jiān)測系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng);建筑節(jié)能

0引言

建筑節(jié)能工作應(yīng)以實際的建筑能耗數(shù)據(jù)為依據(jù)來評價建筑節(jié)能工作效果。對于實際運行的能耗數(shù)據(jù),傳統(tǒng)的人工按月抄表方式不僅費時、費力,而且數(shù)據(jù)的及時性和準確性得不到保證。缺少足夠準確能耗數(shù)據(jù)支撐,將無法更深層次地分析和策劃節(jié)能工作,因此建立建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)可大大減小數(shù)據(jù)不足帶來的影響。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用,可以提升現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測水平,也是對監(jiān)測平臺建設(shè)直接的技術(shù)支撐。本文從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)角度分析建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)功能以及發(fā)展方向。

1建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)運用分析

為了更深層次地分析和策劃建筑節(jié)能工作,制定更加合理的用能額度管理方式,就需要建立建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)。這樣可以實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測和動態(tài)決策分析。目前基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)由軟、硬件兩部分組成,其中:硬件主要由各種計量表具、能耗數(shù)據(jù)采集器、Zigbee無線節(jié)點模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)器等其他計量和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成;系統(tǒng)軟件是監(jiān)控主站軟件,主要功能包括參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)報表等多模塊。該建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)具有以下特點。

(1)可以對建筑能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和報警,定時采集參數(shù)并上傳,用戶可實時查詢能耗狀態(tài),能夠全面監(jiān)測能耗,提高節(jié)能管理工作水平。

(2)能夠直接顯示建筑能耗節(jié)能量,可方便用戶和節(jié)能工作監(jiān)管部門了解建筑節(jié)能效果,為制定建筑能耗決策方案提供依據(jù)。

(3)采用Zigbee技術(shù)可以減少布線工作量,尤其對于建筑內(nèi)部不方便布線的地方,工程實施更為便捷,而且該技術(shù)網(wǎng)絡(luò)擴展性強,方便后期維護。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑節(jié)能中的運用分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴增,在目前可持續(xù)發(fā)展和低碳經(jīng)濟的社會背景下,物聯(lián)網(wǎng)和建筑節(jié)能技術(shù)相結(jié)合已經(jīng)列入重點發(fā)展并支持的專項計劃。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑節(jié)能中的研究與運用主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)物聯(lián)網(wǎng)對現(xiàn)有的建筑能耗監(jiān)測平臺建設(shè)具有直接的技術(shù)支撐和功能提升作用,可以實現(xiàn)能耗能效對標、能耗報警、節(jié)能量核算、節(jié)能診斷、使能源管理量化可評價并能夠提供能源管理數(shù)據(jù)依據(jù)。

(2)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑能源各子系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)測、安全防護與預(yù)測報警等方面具有十分重要的作用,可提升和完善現(xiàn)有能耗監(jiān)測系統(tǒng)。

(3)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用在建筑能源系統(tǒng)上,可為建筑各能源系的優(yōu)化運行機節(jié)能改造提供更加的計量數(shù)據(jù),同時也是節(jié)能效果考量的重要平臺和保障措施。

3問題與方向

從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)角度來分析,目前的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)還存在以下問題,需要進一步探討及解決。

(1)從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的角度來看,現(xiàn)有的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)僅實現(xiàn)了建筑能耗數(shù)據(jù)的采集,能耗數(shù)據(jù)只能從終端采集設(shè)備向數(shù)據(jù)平臺的單向傳輸,還應(yīng)該考慮增加信息反饋控制功能,以迅速調(diào)控建筑設(shè)備使用情況。

(2)目前的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)主要是針對建筑機電設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)測和感知,只能滿足工程建設(shè)要求,因此還需要進一步研究從建筑能耗數(shù)據(jù)挖掘的角度,感知層物聯(lián)網(wǎng)傳感器的配置依據(jù)。

(3)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)具有海量數(shù)據(jù)的特征,對該類數(shù)據(jù)的分析、挖掘與利用直接關(guān)系到系統(tǒng)建成后的使用功能及進一步開發(fā)。

4 Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

(1)概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺,建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標準,為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器,選配網(wǎng)關(guān),自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能,并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

(2)應(yīng)用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。

(3)平臺結(jié)構(gòu)

圖片1

(4)平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示,以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制,對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理;在數(shù)據(jù)資源管理方面,可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運行(包括歷史和實時參數(shù),并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印,提高工作效率,節(jié)約人力資源。

圖片2

變壓器監(jiān)控

圖片3

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù),實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學(xué)化管理,使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結(jié)合起來,運用的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù),進行離線生產(chǎn)分析與管理,實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度,優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源,提高能源質(zhì)量、降低能源消耗,達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

圖片4

能耗概況

圖片5

◆預(yù)付費管理

1)登陸管理:管理操作員賬戶及權(quán)限分配,查看系統(tǒng)日志等功能;

2)系統(tǒng)配置:對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置;

3)用戶管理:對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作;

4)售電管理:對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作;

5)售水管理:對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作;

6)報表:提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢,本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢,都支持excel格式導(dǎo)出。

圖片6

預(yù)付費看板

◆充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控,同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能,包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

圖片7

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測,也可以實現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動管理等,降低路燈設(shè)施的維護難度和成本,提升管理水平,并達到一定節(jié)能減掛的效果。

圖片8

監(jiān)控頁面

◆安全用電

安全用電采用的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣,對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素(導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流)進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析,并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員,指導(dǎo)企業(yè)實現(xiàn)及時的排查和治理,達到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患,實現(xiàn)“防患于未然"的目的。

◆智慧消防

通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析,幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標。原先針對“九小場所"和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白,適應(yīng)于所有公建和民建,實現(xiàn)了無人化值守智慧消防,實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細化"的實際需求。

(5)系統(tǒng)硬件配置

分類

產(chǎn)品型號

外觀

產(chǎn)品功能

無線測溫

ARTM-Pn

產(chǎn)品

可監(jiān)測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能,可接收60個無線溫度傳感器溫度

ATC600

C:\Users\wangshihui\Desktop\智能配電產(chǎn)品圖品2019.12.13\ARTM\ATC\ATC600\7E7A9790.jpg7E7A9790

ATC600有2種工作模式:終端(-C)、中繼(-Z),可根據(jù)項目布局選擇配置??山邮?40個無線溫度傳感器溫度

光伏監(jiān)控

AGF

08224fb12ea6e06cd5111d257a7ebbf

光伏電池串開路報警,可以配合組串電壓進行綜合判斷;帶3路開關(guān)量狀態(tài)監(jiān)測,用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態(tài);一次電流采用穿孔方式接入,安裝方便;測量元件采用霍爾傳感器,隔離測量電流20A;電壓測量功能可測量母線電壓DC1500V

電力監(jiān)控

AEM96

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三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復(fù)費率、需量、歷史電能統(tǒng)計、開關(guān)量事件記錄、歷史值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量(電壓、電流、功率)、開關(guān)量、報警輸出

APM系列

C:/Users/WANGW/AppData/Local/Temp/picturecompress_20220314141600/output_1.jpgoutput_1

全電量測量,四象限電能,復(fù)費率電能,儀表內(nèi)部溫度測量,總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月值和上月值(包含時間戳)。中文顯示,有功電能0.2s級。

預(yù)付費

DDSY

HG9A9811

單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量(正、反向),A、B、C分相正向有功電能,支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率需量及發(fā)生時間,實時需量,歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄;8位段式LCD顯示、背光顯示;有功電能脈沖輸出;有功電能精度1級,無功電能0.5s級。

DTSY

三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量(正、反向),A、B、C分相正向有功電能,支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率需量及發(fā)生時間,實時需量,歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄;8位段式LCD顯示、背光顯示;有功電能脈沖輸出;有功電能精度1級,無功電能0.5s級。

智能抄表

ADL200

e9395f0ad0ef06530723562d725f952

單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量??傠娔苡嬃浚ǚ聪蛴嬋胝颍?,3個月歷史電能數(shù)據(jù)凍結(jié)存儲;8位段式LCD顯示;有功電能脈沖輸出;有功電能精度1級,無功電能2級。

ADL400

三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。(正、反向)有功、無功電能計量;A、B、C分相正向有功電能計量;2-31次諧波電壓電流;12位段式LCD顯示、背光顯示,電能精度0.5s級。

ADW210

4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量;電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量;電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量;當(dāng)月及上三月的電壓、電流、功率值記錄;需量及上十二月歷史需量記錄;事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄;支持12路開關(guān)量輸入4路開關(guān)量輸出;支持12路測溫4路剩余電流測量;有功電能精度1級。

ADW300

三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量;電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量;電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量;當(dāng)月及上三月的電壓、電流、功率值記錄;需量及上十二月歷史需量記錄;事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄;支持4路開關(guān)量輸入、2路開關(guān)量輸出;支持4路測溫;支持1路剩余電流測量;支持本地顯示及按鍵設(shè)置;有功電能精度1級。

通訊方式:支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊;WIFI通訊

直流電能表

DJSF1352

aa1d260d1f96e0c73513c7dced636c7

1.精度:1級或0.5級,帶±12V電壓輸出用于霍爾傳感器供電

2.測量:電壓、電流、功率、正反向電能,支持雙路計量。

電氣

ARCM300-Z

三相(I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz、cosΦ),視在電能、四象限電能計量,單回路剩余電流監(jiān)測,4路溫度監(jiān)測,2路繼電器輸出,2

路開關(guān)量輸入,支持斷電報警上傳

AAFD-DU

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監(jiān)測故障電弧、漏電、溫度

兩路無源干接點(開關(guān)量)輸入

兩路無源常開觸點(開關(guān)量)輸出

充電樁

ACX系列

C:/Users/wangaihua/AppData/Local/Temp/picturecompress_20220315110710/output_1.pngoutput_1

充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。

支持投幣、刷卡,掃碼、免費充電,

AEV_AC007

額定功率7kW,單相三線制,防護等級IP65,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級,支持刷卡、掃碼、即插即用。

通訊方式:4G、藍牙、Wifi

智慧照明

ASL200

遙控輸出

兩路無源干接點(開關(guān)量)輸入

兩路無源常開觸點(開關(guān)量)輸出

5結(jié)語

當(dāng)前,建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)已取得一系列進展。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用于建筑節(jié)能監(jiān)測系統(tǒng),對現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)的升級換代以及平臺的建設(shè)具有直接的技術(shù)支撐作用,而與此相關(guān)的研究與示范將具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]郝行軍.物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)存儲與管理技術(shù)研究[D].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2017.

[2]陳武.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)研究與分析

[3]楊磊.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的能耗企業(yè)節(jié)能監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(16):71.

[4]張金成.基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理系統(tǒng)的開發(fā)[D].上海:復(fù)旦大學(xué),2012.

[5]陳永攀.建筑能源系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與實現(xiàn)技術(shù)研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2011.

[6]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.

作者簡介:

劉細鳳,安科瑞電氣股份有限公司

建筑能源管理系統(tǒng)通過安裝在各個能耗節(jié)點的智能傳感器,實時采集水、電、氣的消耗數(shù)據(jù),再借助先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸、存儲和分析。[1]無論是商業(yè)大廈還是校園建筑,都能輕松掌握能耗情況,及時發(fā)現(xiàn)異常,進而采取節(jié)能措施。 接下來說說這個系統(tǒng)的幾大特色。就是它的一體化設(shè)計。我們知道,傳統(tǒng)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)整合和上傳常常需要多個系統(tǒng)協(xié)同工作,過程繁瑣,還容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。而我們的能耗一體機解決了這個問題,它集數(shù)據(jù)采集、整理、加密于一體,簡化了操作流程,提高了數(shù)據(jù)安全性。 再來就是它的精準度。我們的能耗監(jiān)測終端采用高精度傳感器,確保每一次的數(shù)據(jù)采集都準確無誤。而且,這些終端體積小巧,安裝靈活方便,即便是空間受限或是需要改造的項目,也能輕松應(yīng)對。 智能化的分析功能。系統(tǒng)不僅能進行基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)收集,更能通過大數(shù)據(jù)和AI算法,對能耗數(shù)據(jù)進行深入分析,從而發(fā)現(xiàn)節(jié)能潛力,提出優(yōu)化建議。[1]這對于管理者來說,無異于擁有了一個能耗管理的“智囊團"。

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