安科瑞华南
摘要：基于物联网的平台架构，研究绿色建筑能耗监测系统，将绿色建筑中的不同设备和系统集成到同一个平台，实现绿色建筑能耗的数据可视化和统一管控。绿色建筑运行，从而达到绿色建筑节能运行的目的，并以绿色建筑办公区为例进行设计和安装应用。
关键词：物联网架构； 绿色建筑； 监视系统; 设备控制
0 前言
建筑业的快速发展逐渐凸显了我国建筑能耗的严重问题。 绿色建筑作为节能建筑的代表之一，发展迅速。 根据我国绿色建筑评价标准，绿色建筑分为一星级、二星级和三星级，绿色建筑的评价标准正逐步转向运行的实际节能效果。 越来越多的研究者开始对碳排放和能源消耗的关注和研究。 随着绿色建筑逐步向智能化发展以及物联网技术的广泛应用，建筑内的子系统相对较多，如消防系统、安防系统、车库系统、空调系统等，并涉及不同的系统。制造商和不同类型的产品。 各系统相对独立，难以集成。 随着技术的发展，业主可能会不断更新和升级设备。 目前，建筑能耗监控系统扩展困难，可扩展性差。 而且老项目的改造和数据采集较为复杂，集成度较低。 在国内外研究成果的基础上，在研究分析的基础上，提出了一种基于物联网架构的绿色建筑能源监控系统，通过网络控制器集成各种设备，以办公楼为能源监控中心。演示中，在框架软件平台上进行二次开发，实现了采集数据的有效存储，并通过浏览器实现远程访问和监控。
1 物联网平台架构研究
1.1 平台
该平台是公司开发的用于设备间通信连接的二次开发软件框架平台。 该框架平台采用Baja标准，解决了楼宇自控行业私有通信协议与系统不兼容的问题。 它具有良好的通用性，可以连接当前建筑内的所有设备和系统，包括空调系统、制冷系统、照明等。 系统、可再生能源系统、安全系统等，它是基于标准的，用户可以使用计算机或移动终端的Web浏览器通过局域网或互联网进行远程访问和监控。 除了强大的集成优势外，其平台集成了各种组件、对象模型、数据库、数据查询、日志查询、报警管理、远程诊断和维护等功能，并采用开放式架构设计，大大缩短了开发时间。 降低维护成本。
1.2 典型架构设计
物联网，简单来说，就是万物互联的互联网。 基于互联网，实现物与物、物与人之间的通信和连接。 在建筑领域，楼宇管控系统常见的架构有BA（ ）网络架构、局域网架构、广域网架构等。 基于物联网的典型架构可以分为三层，即现场层、网络控制层和用户层。
图1 物联网典型架构图
1.2.1 场层
现场层是绿色建筑监控系统的传感元件，实现现场数据的采集和传输。 控制现场各种参数的执行设备（控制阀、制冷机组、新风机组、变频器等）。
1.2.2 网络控制层
网络控制层以现场总线的形式与现场层的所有设备和传感器进行集成和通信，可建立在局域网、互联网和云平台上，并将数据经过集成和处理后传输到用户层。 网络控制层架构的核心组件是网络控制器JACE，具有高度开放性和互联性。 同时，网络控制器可以向现场层设备传输用户层指令和相关程序，实现对现场层设备的管理和控制。
1.2.3 用户层
用户层用于实现物联网与用户的人机交互，实现现场层数据的显示和存储功能。 用户可以通过参数设置和远程监控来实现对现场层设备的管理。 同时可以对用户级数据进行深入分析和挖掘，利用智能算法提高整个系统的自学习能力，达到智能控制的目的。
2 建筑能耗监测系统
建筑能耗监测系统采集现场各种检测仪器和设备运行状态等数据，通过网络控制层将数据传输到用户层，在用户层实现数据显示、存储和分析。 同时，用户层可以通过网络控制层向现场层发送指令，实现对现场环境的控制。 随着互联网和大数据时代的出现，用户可以通过互联网远程监控楼宇运行情况。 在构建运营的过程中楼宇空调自控系统软件，用户层也会积累大量的数据。 通过数据挖掘，实现节能降耗、室内环境质量改善和设备故障诊断。
3 项目实例
3.1 现有建筑项目概况
该项目位于天津滨海新区，选定一栋绿色建筑的二层作为项目场地。 本例为现有项目改造，总面积约500m，包括4个独立办公区域。 室内空调系统为风机盘管+新风机组系统，控制方式为面板手动控制。 有加热和制冷两种控制逻辑，没有通讯功能。 风机盘管有两根管道，进水管装有电磁阀，冬季供应热水，夏季供应冷水。 灯光由手动开关控制，没有室内空气质量检测设备。
通过该项目的改造，实现了基于平台架构的绿色建筑能耗监测平台的建设，可实现室内用电量的分项计量、电灯、空调的自动和手动控制，并安装不同设置的会议室电动窗帘。 场景模式实现室内环境控制。 采集并存储独立区域的室内空气质量参数，并联动新风机组，实现室内空气质量控制。 同时，这个平台应该是可扩展的，能够根据实际需求进行扩容，缩短开发周期，降低维护成本。
3.2 监控系统设计
监控系统采用物联网架构设计，包括现场层、网络控制层和用户层，其架构如图2所示。现场层设有空调温控器（通信协议）、室内空气检测器（通讯规约）、电表（通讯规约）、现场DDC控制器（通讯规约）、新风机组（通讯规约）。 网络控制层包括1个交换机和2个网络控制器JACE。 通过网络控制器，将不同厂家、现场层不同通信协议集成到同一个平台中。 用户层配备服务器，实现数据显示和存储功能。 基于B/S（浏览器/服务器）架构的分布式处理方法，用户可以通过计算机或移动终端Web浏览器实现远程监控。
图2 监控系统网络架构图
空调温控器控制风机盘管机组的风速和电磁阀的开关，并通过通讯与网络控制器连接。 电表安装在各回路空气开关下端，实现风机盘管、插座、灯具能耗的分项计量。 照度传感器和控制光路的继电器安装在现场，并连接到现场DDC控制器，DDC控制器通过通信连接到网络控制器，实现数据传输。 现场室内环境质量检测仪可实时检测室内温湿度、CO2体积分数、CH2O体积分数、PM2.5和TVOC（总挥发性有机物）体积分数指标。
3.3 软件系统设计
监控平台软件系统基于该框架，在接口上进行监控系统的二次开发，可以缩短开发周期，系统具有很强的可扩展性和兼容性。 空调系统控制界面如图3所示。使用过程中，用户可以设置室内参数和控制模式、系统的控制时间模式和参数设置界面。 框架本身连接数据库，可以实时存储和查询数据。 办公室CO2体积分数历史数据曲线。 图5显示了2019-01-02T00:00到2019-01-08T20:00的数据，数据设置为每15分钟记录一次。
图3 空调系统控制界面
图4 系统控制时间模式及参数设置界面
图5 办公室CO2体积分数历史数据曲线
4 Acrel-5000建筑能源管理系统介绍及选型
4.1 系统架构介绍
Acrel-5000建筑能耗分析管理系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具。 为公共建筑的实时数据采集和远程管理与控制提供了基础平台，可以与检测设备组成任何复杂的监控系统。 开放性、网络化、单元化、配置化，采用面向对象的分层、分类、分布式智能，建立如下层次结构：
图6 Acrel-5000建筑能源管理系统架构图
4.2 系统功能介绍
图7 Acrel-5000建筑能源管理系统能耗统计示意图
4.2.1 分行能耗
系统可以统计一定时间内各分支机构日、周、月、季、年的能源消耗情况。 系统可以查看各支路的能耗趋势，根据现有日期或自定义时间进行查询，并可以以图表的形式显示支路的总能耗。
4.2.2能源消耗分项统计
系统可以对能耗进行分项统计和展示。 其中，每日分项能源消耗同比分析图，展示了不同项目当日和昨日的能源消耗柱状图； 能源消耗饼图显示近31天各项目能源消耗占比； 能源消耗趋势； 子项能源排名图显示所选子项能源消耗值对应的前10个分支。
4.2.3 分项能源消耗报告
系统可以统计一定时间内各分项的每日、每周、每月、每季度、每年的能源消耗情况。 可以在子项中查看各支路的能耗趋势，并可以根据现有日期或自定义时间进行查询，统计数据可以导出到Excel。
4.2.4能源消费同比、环比分析
系统可以对各主要用能设备的能耗与去年同期值和上月值进行同比环比分析，检验节能效果，进行节能降耗。进行节能绩效评估，并根据分析结果修订节能目标。 计算各支路当年每月能源消耗量和去年同期能源消耗量。
4.2.5 能源数据检查
系统可以统计一定时间内各回路与下级支路的能耗差异，超过一定百分比后突出显示，保证计量系统的完整性和准确性。
4.3 系统设备选型
表1 Acrel-5000建筑能源管理系统设备选型示意图
5 结论
物联网架构的管控层可以集成多种通信协议，解决了不同厂家的设备和通信协议之间无法互联的问题，利用框架将各个设备整合成一个完整的平台，实现现场层统一管理。 整个架构的用户层采用基于B/S架构的分布式设计。 系统维护和升级管理只需在后台进行。 管理人员可以通过PC（个人电脑）、手机等互联网设备的网页浏览器实现对系统的远程访问。 通过绿色建筑物联网监测系统实例建设，实现对室内空气质量、各分项能耗的测量和监测，并可实时查询历史数据，运行工况曲线显示可以实现。 系统稳定性良好，为物联网架构在绿色建筑领域的应用积累了一定的实践经验。
【参考】
[1] 郭尔玉，崔亚男，王英，等。 绿色住宅建筑生命周期碳排放研究[J]． 中国建筑科学技术，2017，26(5)：9-12。
[2]穆永超，周志华，邹方锐，杜涛。 基于物联网平台的绿色建筑能耗监测系统。 [J]能源与节能，2019.07
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册。 [J]2019.11版
目前，楼宇自动化市场已逐渐开拓，市场十分火爆，为楼宇的智能化建设做出了巨大的贡献。 然而，当前楼宇自动化市场仍存在一些问题。 下面康沃物联将为您带来一些改善楼宇自动化市场的建议。
（一）加强政府部门的正确指导，全面正确认识智能建筑控制系统建设，一切以人为本，从实际出发，有针对性地进行智能化分层集成。 我们不能一味追求智能化建设而忽视其他细节。
（2）工程设计是对智能建筑控制系统工程实施的总体规划和详细描述施工任务的过程。 这是一个楼宇自控系统工程建设的灵魂，也是处理好技术与经济关系的重要内容。 因此，需要综合考虑各方面的具体需求，选择经济合理的智能系统解决方案。 同时，还要选择有能力的系统集成开发商，让他们尽早介入，这样可以促进与设计单位的合作，提高资源的综合利用率。 效率。
（3）系统集成商必须具备突出的业务能力和全面的综合技术，了解市场、熟悉工程建设、懂高级技术人员，同时致力于提高自身的技术水平，打造自己的形象和品牌，逐步扩大公司规模。 同时，要加强对物业管理人员的培训和指导，使物业管理企业掌握智能楼宇控制系统并保持系统的良好运行。
（4）政府和全行业需要根据建筑控制产业链运行的基本规则进行投资建设，制定相应的法律法规，引导和规范市场，使市场良性运行。 这个产业链首先需要解决几个问题：一是尽快统一行业术语，制定相关规范制度； 二是完善资质动态管理，实行市场准入制度进行管理。 三是规范工程招标市场，坚持“公开、公平、公正”的原则，严厉打击幕后操作，杜绝不良竞争。
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