章洪艇
浙江圣博创新科技有限公司 浙江省杭州市 310000
摘要：近年来，随着信息化时代的到来，物联网作为互联网时代的重要衍生品也在各行业中得到了广泛的运用。其中，物联网技术在建筑电气节能领域发挥着显著的作用，有力推动了我国建筑业的智能化与信息化发展进程。因此，为充分发挥技术优势，进一步提高节能效率，本文对物联网技术在建筑电气节能中的应用价值与具体应用方向进行探讨，为同类工程提供技术指导。
关键词：物联网技术；建筑物；电气节能
一、物联网技术概述
1、技术定义
物联网是依托互联网，综合运用射频识别、红外感应、GPS定位、激光扫描等高新技术和配套装置形成的信息承载体，可将其视作为物体标识标准化的网络体系，将各类物品与设备装置接入互联网，实现物与物、人与物的泛在连接。简单来讲，则是采取信息化技术手段，将信息传感设备与互联网相互结合，以此来延伸拓展互联网的全新网络体系，可以在任何时间与地点实现人、机、物的互联互通。
2、物联网结构
物联网结构由三部分组成，从下到上分别为基础感知层、网络传输层与应用服务层，不同结构层次的功能作用存在差异。其中，基础感知层由所配置红外传感器、二维码标签、摄像头、激光扫描器等信息传感设备组成，负责对所连接物体及所处环境的声、光、位置、电、温等信息进行采集，通过互联网将信息上传，帮助用户掌握设备实时运行情况与环境情况。网络传输层由光纤光缆、GPRS、GSM、NB、4G、5G等组成，在物联网中，该层级负责将信息传感设备接入网络，将所采集现场信号转换为可识别的数字信号，从数字信号中提取有效信号，滤除干扰信号，随后，将处理后的数字信号上传至应用服务层，并负责接收和传达服务层下达的控制指令。而应用服务层由控制器及本地主机组成，负责向用户提供数据运算、指令下达等服务，并连接后端应用程序和多个读写器。
三、物联网技术在建筑电气节能领域中的应用价值
1、动态监管
物联网的本质是在物与物、物与人之间构建起稳定的连接关系，实现万物互联目标，将所接入物体与用户间的信息交互作为物联网核心。因此，在建筑电气节能领域中，通过应用物联网技术，可以将配电房、配电箱、漏水、照明灯具、暖通空调等电气设备及配套系统接入物联网中，或是接入基于物联网构建的“圣博智慧能源云平台系统”（SEM2000）,通过各传感设备，可以实现对各系统的安全监管和风险预警，如进行可燃气体检测、有毒有害气体检测、漏水监测、配电房安全监测、配电箱安全监测（智慧用电）、烟雾浓度监测、风险源监测等，如图1所示。如此，系统将具备整体感知能力，全面掌握建筑配套系统及用电设备的实时运行状态，起到既节能又能实现风险预警之作用。
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2、节能优化
物联网本身是一项智能化技术，在无人工干预条件下，可以基于程序运行准则自动对所感知信息进行分析处理，实现建筑电气系统的智能化监测控制目的，以此来强化建筑电气节能属性。同时，在建筑电气节能优化层面，物联网技术应用价值主要体现在以下三方面：第一，信息处理。物联网技术具有优异的信息处理能力，在网络传输层，快速对所采集现场信号进行分类转换处理，从中提取有效信号，对信号进行分析处理，利用已有信息来产生新的信息。第二，远程控制。依托互联网，在建筑电气设备和用户之间构建起稳定的通信通道，用户将在界面直接了解设备运行参数与实时耗电量等信息，根据个人需求，远程下达控制指令，如调整系统运行负荷、启闭用电设备等。第三，辅助决策。物联网系统对已知信息进行运算分析，快速生成用户所需要的数据信息。随后，基于专家知识库，智能化制定建筑用电设备及系统的最佳控制方案，为用户提供辅助决策服务，帮助其采取正确的控制措施，以此取得最优节能效果。
三、物联网技术在建筑电气节能中的具体应用
物联网技术在建筑电气节能中的应用很广，其核心是要建立一套完善的平台业务逻辑，通过规范的API接口和良好的用户体验平台，来实现节能和管控,其中平台业务逻辑可以通过控制策略服务、信息推送服务、统计数据分析服务等模块来实现。通过设备的控制采集服务，通过物联网传输网关来连接各被控设备，实现对设备的策略下发、状态采集、实时控制等功能，从而实现对建筑电气设备的节能应用。系统架构如图2所示：
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图2：系统架构图
1、环境监控
基于物联网技术，在建筑内外部空间中放置若干数量及种类的传感器，如温度传感器、烟雾探测器、湿度传感器、有毒有害气体传感器、水浸传感器、人感探测器等，并将信息传感设备接入建筑能源管理系统中，通过传感器采集的数据和大数据模型分析可以实时掌握建筑物内外的环境数据。如此，在系统运行期间，持续将所采集到现场的信号进行分析处理，全面掌握建筑各区域环境情况，如环境温度、空气湿度、漏水、漏电等,判断是否出现火灾安全隐患等事故。随后，根据已知的建筑环境情况，科学制定建筑配套系统的运行控制方案，避免人防的疏忽、漏检、应付、惰性等情况，通过人防和技防结合能更好的发现事故隐患，及时排除隐患,能更好的保障人民群名的生命和财产安全。通过物联网技术集合环境监测功能，在满足建筑使用需求，不影响建筑功能正常发挥的前提下，对系统运行状态进行调整，以此取得电气节能效果。
2、空调管控
在建筑物中空调一直是耗能大户，利用物联网技术构建智慧空调节能管控云平台，能很好的达到节能效果。智慧空调管控系统是采用先进的传感技术、物联网与互联网技术和数据库技术，实现了对分体空调、中央空调、多联机 VRV 空调用电及室内温度的远程监测、空调使用习惯与耗电量分析，并通过温度控制、定时控制、人体检测、预付费控制及管理者远程调控等灵活的节能策略和手段，有效地控制空调合理使用，既能营造舒适的工作生活环境又不造成浪费，并能实现对分体式空调分项能耗精确计量与费用独立核算的功能，为能源消耗定额管理、节能目标定量化提供了计量工具和节能手段。系统还可以通过无线智能空调控制器、人体检测器等的状态参数上报至智能网关，利用带有互联网传输模组（2G/4G/NB IOT）的无线网关，将空调状态及数据上传至云平台，云平台通过大数据分析及模型比对，将关键数据上报给平台进行业务逻辑处理。同时平台提供各种访问接口和控制功能，用户可通过任意可访问Internet 的电脑（PC）或智能终端（平板电脑、手机等）访问云平台，查看当前空调运行状态、进行策略设置、及远程操控。根据采集的数据及新策略可以达到电气节能效果，根据我们对以往的项目实测，仅空调策略调整即可以节省约20%的空调用电能耗。
3、远程抄表
运用物联网技术所构建远程抄表子系统具有异地实时数据抄读功能，在系统运行期间，基于运行准则将持续对用电设备耗电量、变压器负载率等数据进行抄读，将抄读数据汇总整理，将整理后的数据在用户界面以图表形式显示，帮助用户直观掌握建筑整体用电情况，以及单独系统和设备的实时用电量，将其作为建筑能源管理的决策支持。同时，在用户下达相应指令后，系统将从配套数据库中调取关联数据，自动生成当日、月度、年度的用电报表。
4、新风控制
在新风控制子系统运行期间，将持续对建筑实时环境情况进行全面感知，将其作为决策依据，辅助用户对新风系统运行状态进行调整，或是在无人工干预条件下自动调整，避免在建筑新风系统运行期间产生不必要的能源浪费。例如，在建筑内部空气环境较佳时，将新风系统调整至低能耗状态，发挥空气流通等一部分功能即可，以此减小系统运行能耗量。在监测到建筑内部环境空气较为浑浊时，则调整新风系统运行负荷，持续将室内浑浊空气抽排至室外，并向室内引入新鲜空气作为气体源。而在监测到室内空气质量过差，监测值超过安全阀值时，控制系统启动应急机制，使用新风系统的氧气供给与满负荷新风输送等功能。
5、照明控制
照明控制子系统在运行期间，持续采集建筑室内外各区域中配置的光照度采集器等装置的监测信号，对信号进行分析处理，掌握建筑照明情况，判断建筑的实际照明需求，按需调整系统运行状态。例如，在白昼期间，监测到室内空间的日照条件较佳时，降低照明灯具运行负荷，或是关闭部分照明灯具。同时，还可以在楼梯等使用率较低的建筑区域中设置声音传感器，在传感器监测到周边环境发出响动时，再启动照明灯具，直至响动声音消失后关闭照明灯具。
6、光伏发电控制
当前在部分建筑工程中，均采取了太阳能发电技术，在建筑屋顶等区域设置光伏阵列与配套设备，持续将电池板所吸收太阳光辐射转换为直流电再转换为可使用的交流电，起到电能补充作用。但是，在光伏发电系统运行期间，由于控制方式落后，需要以人工方式来调整系统运行模式，如果调整不及时，所转换多余电能将被损耗浪费。物联网技术的应用，可以构建光伏发电控制子系统内，帮助用户实时掌握建筑实时用电量与光伏发电量，在用电高峰时期，直接将所转换交流电投入使用，满足自身用电需求。而在用电低峰期，用户远程下达控制指令，将所转换电能在蓄电池中储存，留置昼夜使用，或是将多余电能输入电网。
结语：
综上所述，为建设优质的智能建筑工程，进一步提高建筑电气节能效率。建筑企业应加强对物联网技术的应用力度，不断拓宽物联网技术在建筑电气节能领域的应用范围，并构建起完善的技术应用体系，将物联网依附于强大的中心计算机群，在真正意义上实现建筑能源的智慧管理。
参考文献：
[1]凌文青.物联网技术在建筑电气节能中的应用分析[J].湖北农机化,2019(18).
[2]张静.基于物联网技术的建筑电气节能应用[J].电子技术与软件工程,2018(03).
[3]张过有.基于物联网技术的建筑电气节能应用研究[J].通讯世界,2016(16).