安科(kē)瑞 陳(chén)聰

摘(zhāi) 要：針對高校教(jiào)學(xué)建築能(néng)效(xiào)監管效率(shuài)低的問題(tí)，從係(xì)統總體設(shè)計(jì)，分層設計，硬(yìng)件係統(tǒng)設計(jì)，軟件係統(tǒng)設(shè)計，功能測試(shì)等(děng)方(fāng)麵闡述了(liǎo)一種基於物(wù)聯網(wǎng)技術(shù)的智慧校園建築(zhù)能(néng)效監管(guǎn)係統。通(tōng)過對(duì)能(néng)耗(hào)監(jiān)管係(xì)統關(guān)鍵(jiàn)功(gōng)能的測試，測(cè)試效果(guǒ)良(liáng)好，結(jié)果(guǒ)符合設計要求。

關(guān)鍵(jiàn)詞：能效監管；智(zhì)慧校(xiào)園；物聯網；能(néng)源(yuán)管(guǎn)理；能(néng)耗(hào)數據；ZigBee；WiFi；節能改(gǎi)造

0 引言(yán)

隨(suí)著(zhuó)中(zhōng)國(guó)社會經(jīng)濟的飛速(sù)發(fā)展，工(gōng)業(yè)化，現代化進程(chéng)穩步(bù)推進(jìn)，隨(suí)之而來(lái)的資源，能(néng)源的合(hé)理(lǐ)利(lì)用(yòng)等問題(tí)也時刻影(yǐng)響著(zhuó)經濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。據《中(zhōng)國建築能耗(hào)報(bào)告(gào)2020》 顯示，2005 ~ 2018年期(qī)間，建築運行階(jiē)段能耗從(cóng)4.8億tce（噸標(biāo)準(zhǔn)煤(méi)）增長(cháng)至(zhì)9.5億tce，年(nián)平(píng)均(jūn)增長(cháng)率為5.39%。《重(zhòng)點用(yòng)能單(dān)位(wèi)節(jié)能(néng)管理辦法(fǎ)》自(zì)2018年(nián)5月1日起施行，要求重點用(yòng)能單(dān)位(wèi)提(tí)高能(néng)源(yuán)利(lì)用效率，控製(zhì)能源(yuán)消費(fèi)總量。有效的(dí)建築能耗(hào)監(jiān)測(cè)是(shì)實現(xiàn)節(jié)約型校園不可(kě)少的(dí)重要環(huán)節(jié)，配備(bèi)能(néng)耗(hào)監管(guǎn)係(xì)統用於(yú)控(kòng)製(zhì)能源消費成為(wéi)迫切需(xū)求。本研(yán)究針(zhēn)對(duì)高校教學建築能(néng)耗現(xiàn)狀，設計(jì)了(liǎo)一種(zhǒng)基(jī)於物聯(lián)網(wǎng)技(jì)術的智慧校園建(jiàn)築能(néng)效監管係(xì)統。該係統引(yǐn)入ZigBee和WiFi無綫(xiàn)傳輸技(jì)術，以一間理(lǐ)想教(jiào)室為研究(jiū)對象，采集溫(wēn)度，流量(liáng)，電量消(xiāo)耗(hào)數(shù)據(jù)，建立(lì)相(xiāng)應的數據傳輸內(nèi)部組網，借助(zhù)雲(yún)服務(wù)器(qì)平台匯總數據(jù)，分(fēn)析(xī)教室空(kōng)調製冷(lěng)，水暖供(gōng)暖的(dí)能源(yuán)效率，從(cóng)而清(qīng)楚地掌(zhǎng)控(kòng)校園(yuán)建(jiàn)築的能源(yuán)消耗情況並為(wéi)節能(néng)改造(zào)提供(gōng)依(yī)據(jù)。

1 係(xì)統總(zǒng)體(tǐ)設(shè)計(jì)

1.1 係統(tǒng)設計框圖(tú)

基(jī)於(yú)物(wù)聯網的能(néng)效(xiào)監(jiān)管係(xì)統由(yóu)能(néng)耗數(shù)據感知(zhī)層（獲(huò)取(qǔ)數(shù)據），數據傳輸(shū)層(céng)（數據(jù)匯(huì)總和上(shàng)傳），以及數據應(yīng)用層(céng)（數(shù)據展示）3大部分組(zǔ)成，係統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

數據感知(zhī)層(céng)（獲取數(shù)據(jù)）由數量眾多的傳感終(zhōng)端組成，采(cǎi)集(jí)到的數(shù)據(jù)匯總至數據傳(chuán)輸(shū)層的(dí)協調器，接(jiē)收能源(yuán)消耗(hào)數(shù)據並上傳(chuán)至數(shù)據(jù)應(yīng)用層。數據(jù)應(yīng)用層由OneNET 雲服務器支持，具備(bèi)數據(jù)整理，分析，顯示等(děng)多項功能，為(wéi)對應(yīng)教(jiào)室的(dí)空(kōng)調製冷(lěng)，水暖供暖(nuǎn)能源(yuán)使用效(xiào)率(shuài)評價提(tí)供數(shù)據(jù)支撐(chēng)。同時(shí)，雲(yún)服(fú)務(wù)器(qì)可按照能源消(xiāo)耗數(shù)據(jù)上傳(chuán)的路徑發(fā)布(bù)指令，控製傳(chuán)感終端(duān)。

1.2係統網絡拓(tuò)撲設(shè)計

該(gāi)係統(tǒng)采(cǎi)用ZigBee網(wǎng)絡技術(shù)。ZigBee 網絡通(tōng)常由3個節點構(gòu)成：協調(tiáo)（Coordinator），路(lù)由(yóu)器（Router），終端（End Device）。協調器和終端設(shè)備節(jié)點形成(chéng)星(xīng)型網絡拓撲結構，如圖(tú)2所(suǒ)示。

從(cóng)圖2中不(bù)難看出，傳感(gǎn)終端連(lián)接各種傳感器采(cǎi)集能源消耗(hào)數據(jù).協調器用來創建和主(zhǔ) 導一(yī)個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)。協調器(qì)節點也(yě)稱為匯(huì)聚(jù)節點(diǎn)，將(jiāng)多個終(zhōng)端設備節點置於(yú)不(bù)同(tóng)的位置，它們把采(cǎi)集到(dào)的數據傳給(gěi)匯聚節(jié)點(diǎn)，匯(huì)聚節點(diǎn)先(xiān)對(duì)數據進(jìn)行處(chǔ)理(lǐ)，然(rán)後把(bǎ)數(shù)據(jù)通過 WiFi 模塊傳給(gěi)網(wǎng)關。網關與(yǔ)雲(yún)服務器進行通信，上傳(chuán)能耗數據，下(xià)發(fā)遠程指令，將ZigBee網(wǎng)絡與(yǔ)互聯(lián)網(wǎng)進行(háng)連接(jiē)，實現(xiàn)萬(wàn)物(wù)互(hù)聯(lián)的(dí)目標。

2 係統(tǒng)分(fēn)層(céng)設(shè)計

2. 1 數(shù)據(jù)感知層設(shè)計

數(shù)據感知(zhī)層包含眾(zhòng)多(duō)傳(chuán)感終端(duān)，雖然(rán)每種傳(chuán)感終(zhōng)端連(lián)接(jiē)的(dí)傳感器種類和(hé)數(shù)量(liáng)存(cún)在差 異 ，但(dàn)在結(jié)構上具備高度(dù)一(yī)致性，如圖(tú)3所示。

圖3中，傳感(gǎn)終端(duān)基(jī)於(yú)CC2530單片(piàn)機設(shè)計(jì)，每個傳(chuán)感(gǎn)終(zhōng)端(duān)安裝(zhuāng)數量(liáng)不同(tóng)的傳感(gǎn)器。水暖傳感(gǎn)終端(duān)在此基礎(chǔ)上增加(jiā)一個(gè)繼(jì)電(diàn)器用於(yú)遠(yuǎn)程控(kòng)製閥(fá)門(mén)通(tōng)斷。各傳(chuán)感終(zhōng)端與(yǔ)協調(tiáo)器(qì)通(tōng)信(xìn)采用ZigBee通信(xìn)模塊(kuài)，通(tōng)過外置天綫(xiàn)發送(sòng)數據，接(jiē)收(shōu)指(zhǐ)令。CC2530單(dān)片機完成驅動傳(chuán)感器，打包采(cǎi)集(jí)數(shù)據(jù)，驅動(dòng)通(tōng)信模塊(kuài)，處理(lǐ)上級係統指(zhǐ)令(líng)等功能。

2. 2 數據(jù)傳輸層(céng)設計(jì)

協調器基於CC2530單片(piàn)機設計，驅動(dòng)兩個串(chuàn)口，連接ZigBee和ESP8266兩種通信模塊(kuài)，肩負數(shù)據匯(huì)總和協(xié)議轉換兩種(zhǒng)職能。協(xié)調(tiáo)器包含(hán)一個(gè)ZigBee通信(xìn)模塊(kuài)和一個ESP8266WiFi 模(mó)塊：串口(kǒu)1連接ZigBee通信模塊(kuài)，與(yǔ)傳感終(zhōng)端形成星形拓撲結構，接收傳(chuán)感終(zhōng)端(duān)的(dí)數(shù)據(jù)，發送控製命令至(zhì)傳感終(zhōng)端(duān)；串(chuàn)口(kǒu)2連(lián)接ESP8266模塊(kuài)，負(fù)責(zé)通過WiFi發(fā)送(sòng)數據給雲平(píng)台，並接收雲平(píng)台反饋(kuì)的指令(líng)。

2. 3 數(shù)據(jù)應用(yòng)層(céng)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)應(yīng)用層負責將數據上(shàng)傳至雲(yún)服(fú)務器(qì)和下(xià)發指(zhǐ)令(líng)至協調器(qì)，其(qí)信息的通(tōng)信(xìn)均遵循 MQTT協議(yì)。因(yīn)此(cǐ)數據應(yīng)用層結(jié)構(gòu)與(yǔ)MQTT協議(yì)應用(yòng)模(mó)型具有較(jiào)高(gāo)相(xiāng)似性，其結構如(rú)圖4所示。本設(shè)計中，協調(tiáo)器作(zuò)為訂(dìng)閱(yuè)者(zhě)，服務器(qì)則(zé)是發布者(zhě)，協調(tiáo)器接收(shōu)到(dào)終(zhōng)端(duān)發(fā)送的數據(jù)後(hòu)，依(yī)照(zhào) MQTT協議(yì)的報文格(gé)式(shì)進行數(shù)據(jù)流(liú)封裝(zhuāng)，打包(bāo)完(wán)成(chéng)的(dí)新數據(jù)從協調器(qì)上傳(chuán)至代(dài)理，代理隨後將數據放(fàng)入雲服(fú)務器後台(tái)。下(xià)發(fā)指令時，代理首先對(duì)指(zhǐ)令(líng)指向的終端(duān)所屬(shǔ)協調(tiáo)器名(míng)進(jìn)行解析(xī)，隨後將指(zhǐ)令發(fā)送至(zhì)對應協調(tiáo)器等(děng)待下一(yī)步操作(zuò)。

3 硬(yìng)件係(xì)統選(xuǎn)型

3.1主控製器(qì)選型

主(zhǔ)控器選型為CC2530單片(piàn)機，CC2530是用(yòng)於(yú)2.4 GHz IEEE 802. 15.4，ZigBee和RF4CE應用的片上(shàng)係統(tǒng)（SoC）解(jiě)決方(fāng)案(àn)。其封裝(zhuāng)的(dí)，被ZigBee為(wéi)聯盟(méng)認定為參考(kǎo)協議的Z - STACK 協議(yì)棧使(shǐ)得編(biān)譯，修改相(xiāng)關程序變得不易(yì)出錯(cuò)。

3.2溫(wēn)度(dù)傳(chuán)感(gǎn)器選(xuǎn)型(xíng)

溫(wēn)度傳(chuán)感器選(xuǎn)型為(wéi)DS18B20，用(yòng)於(yú)測量氣體溫度(dù)和(hé)水(shuǐ)溫(wēn)，具有接綫便(biàn)捷，精度高(gāo)，拓展(zhǎn)方(fāng)便，覆(fù)蓋範圍廣等特點。任意(yì)多個(gè)DS18B20可(kě)以(yǐ)存(cún)放在同(tóng)一條(tiáo)單綫(xiàn)總(zǒng)綫上，這允(yǔn)許(xǔ)在許(xǔ)多不同(tóng)的地方放置(zhì)溫(wēn)度(dù)敏(mǐn)感器(qì)件(jiàn)。總綫設計(jì)可通(tōng)過求取(qǔ)平均(jūn)值使(shǐ)得測量結(jié)果更準確，節省 ZigBee節點(diǎn)。

3.3流量傳(chuán)感器選型

流(liú)量(liáng)傳感(gǎn)器的(dí)型(xíng)號選(xuǎn)擇為(wéi)霍爾(ěr)流量計，安裝在(zài)暖(nuǎn)氣水管上(shàng)，用於檢測進水流量。本設(shè)計選用(yòng)的霍(huò)爾(ěr)流量計(jì)額定工作(zuò)電壓為DC5V，通用性好，使用(yòng)方(fāng)便(biàn)。

3.4電(diàn)量變(biàn)送(sòng)器選型(xíng)

電量(liáng)變送器(qì)選型為(wéi)SUI - 101A，具有精(jīng)度高，兼容性好(hǎo)等優(yōu)點(diǎn)。*大測量電(diàn)壓為(wéi) AC 400V，電流上(shàng)限(xiàn)為30A，具備一定(dìng)的載荷能(néng)力，且內置(zhì)了防雷保護，安(ān)全性好。

4軟件(jiàn)係統(tǒng)設計

4.1溫度傳感(gǎn)終(zhōng)端(duān)軟(ruǎn)件設計

溫度傳(chuán)感終(zhōng)端驅動程序包括(kuò)初(chū)始(shǐ)化，循環(huán)讀取(qǔ)溫度數據(jù)兩(liǎng)部分(fēn)，如圖5所示。

圖(tú)5中，溫度(dù)傳(chuán)感(gǎn)終端由(yóu)於驅動(dòng)多個(gè)DS18B20傳(chuán)感器，因(yīn)此給(gěi)每一(yī)個傳感(gǎn)器(qì)增加(jiā)了一(yī)個序(xù)號，從不(bù)同(tóng)引腳(jiǎo)讀(dú)取的溫度分配一個(gè)單獨(dú)的(dí)變(biàn)量存儲(chǔ)這(zhè)一(yī)數(shù)據，通過指(zhǐ)針不(bù)斷加(jiā)1來指(zhǐ)向不同(tóng)的(dí)存儲單元。由(yóu)於在讀(dú)取每(měi)一(yī)個(gè)引腳(jiǎo)時(shí)，都(dū)需(xū)要單獨(dú)拉高(gāo)電(diàn)平(píng)和(hé)延時，因(yīn)此多個傳感(gǎn)器共同(tóng)工作(zuò)時采(cǎi)用輪(lún)次查詢方式讀取各個傳(chuán)感(gǎn)器的溫度數(shù)據(jù)並(bìng)存儲，等待上(shàng)傳(chuán)程(chéng)序按相同順(shùn)序(xù)讀取(qǔ)。

4.2流量傳感終端軟(ruǎn)件設(shè)計

流量傳感(gǎn)器驅動程(chéng)序主(zhǔ)體為一(yī)次計(jì)數的中(zhōng)斷，如圖6所示(shì)。圖(tú)6中(zhōng)，霍爾流量計(jì)的(dí)輸(shū)出信號為不同頻率的方波，通(tōng)過方波頻(pín)率來(lái)表(biǎo)示相應(yīng)的流(liú)速(sù)，因(yīn)此(cǐ)這(zhè)部分(fēn)的(dí)程(chéng)序編寫采(cǎi)用中斷方(fāng)式(shì)對方波個數進(jìn)行計數，通(tōng)過換算即(jí)可(kě)得出(chū)流速(sù)數據。

4.3電量(liáng)傳感(gǎn)終端軟件(jiàn)設(shè)計(jì)

電(diàn)量(liáng)變(biàn)送(sòng)器(qì)底層邏(luó)輯已(yǐ)被(bèi)鎖定(dìng)，本(běn)部分軟(ruǎn)件流(liú)程提供的僅為(wéi)“容(róng)器(qì)”作用，創建變(biàn)量(liáng)存儲(chǔ)讀取每一(yī)項數(shù)據(jù)，流(liú)程如圖7所(suǒ)示(shì)。圖(tú)7中(zhōng)，電(diàn)量變送(sòng)器共有6項數(shù)據(jù)可(kě)以(yǐ)檢測，上電啟動(dòng)後變(biàn)送(sòng)器進(jìn)入(rù)初(chū)始化並(bìng)創建7位(wèi)變量(liáng)，1位用(yòng)於序號標記(jì)變送(sòng)器(qì)。隨後變送(sòng)器(qì)直接(jiē)上傳(chuán)檢測(cè)數據(jù)而(ér)無需(xū)進(jìn)行(háng)其(qí)他(tā)操作(zuò)。

4.4傳(chuán)感終(zhōng)端軟(ruǎn)件(jiàn)設(shè)計

傳(chuán)感終端軟件(jiàn)運行流(liú)程(chéng)如(rú)圖8所示。圖8中，傳感終端日常運行在(zài)采集(jí)模式(shì)，上電啟(qǐ)動後，終端周(zhōu)期性(xìng)激活底層驅動函數(shù)，采集得(dé)到(dào)能耗數據(jù)，終端依照ZigBee通信(xìn)協議的(dí)報文格式(shì)打(dǎ)包(bāo)，通過ZigBee模(mó)塊上(shàng)傳至協調器(qì)。第一(yī)次數(shù)據上(shàng)傳(chuán)既(jì)實現了(liǎo)通(tōng)信狀(zhuàng)況(kuàng)的(dí)檢驗(yàn)，又傳輸了(liǎo)實際數據。隨後繼(jì)續進行(háng)底(dǐ)層(céng)驅(qū)動函數(shù)調(tiáo)用以采(cǎi)集能耗數(shù)據。當(dāng)協調(tiáo)器(qì)收到(dào)指令(líng)下發給(gěi)終端後，終端進(jìn)入指令模(mó)式(shì)。終端(duān)對數個(gè)指令(líng)依次(cì)進(jìn)行(háng)解析(xī)，執行(háng)，並不斷(duàn)查(chá)詢(xún)是否(fǒu)還有(yǒu)指(zhǐ)令未處(chǔ)理。當指令全(quán)部(bù)處(chǔ)理(lǐ)完(wán)畢後(hòu)，終端(duān)重新進入采集模式，繼(jì)續進行(háng)周期性(xìng)能耗(hào)數據(jù)采(cǎi)集(jí)和(hé)上(shàng)傳。

4.5協調器軟件設計(jì)

協調器軟件運(yùn)行流程(chéng)如(rú)圖9所(suǒ)示(shì)。圖(tú)9中，協調(tiáo)器(qì)日(rì)常運行(háng)在(zài)采集(jí)模式，采集(jí)模式主(zhǔ)要包含兩方麵(miàn)工(gōng)作：一是連接雲(yún)服(fú)務(wù)器，二是上(shàng)傳(chuán)數據(jù)。上電啟(qǐ)動後，協(xié)調(tiáo)器(qì)驅動(dòng) ESP8266 按照(zhào)預先(xiān)寫(xiě)入(rù)的WiFi 信(xìn)息(xī)，API key和端(duān)口(kǒu)編(biān)號(hào)連接雲服(fú)務器(qì)的TCP服務器。隨後，ZigBee 模塊(kuài)接(jiē)收的能耗數據(jù)依據終端節點編號(hào)存(cún)入順序表，依據MQTT協議報(bào)文格式(shì)進行數(shù)據(jù)流封裝，*終(zhōng)上(shàng)傳至雲服務(wù)器(qì)。

多個命(mìng)令同(tóng)時(shí)下(xià)發時(shí)，協調器(qì)對(duì)指令(líng)逐個(gè)解析(xī)並下發。結束這一(yī)進程後，協調器(qì)重(zhòng)新回到采(cǎi)集模(mó)式，繼續進行(háng)能(néng)耗數(shù)據采集，封(fēng)裝和上(shàng)傳。

4.6上(shàng)位機(jī)軟件(jiàn)設(shè)計

收集(jí)的建(jiàn)築(zhù)能(néng)耗(hào)數據上(shàng)傳至(zhì)雲服務器，為使數據(jù)顯示(shì)清晰，有(yǒu)序(xù)，本設(shè)計增(zēng)加了基於物聯網(wǎng)的智(zhì)慧校園(yuán)建(jiàn)築(zhù)能效(xiào)監管平台(tái)用於(yú)數(shù)據(jù)顯(xiǎn)示(shì)，從而為(wéi)節能改造(zào)提(tí)供(gōng)明確，直(zhí)觀的建議，圖(tú)形界麵如圖 10 所示(shì)。

從(cóng)圖10可(kě)以(yǐ)看出，能耗數(shù)據(jù)查看(kàn)頁麵(miàn)包括(kuò)7個(gè)折綫圖，2個(gè)實時(shí)數(shù)據儀表(biǎo)和 1 個(gè)繼(jì)電器(qì)遠(yuǎn)程(chéng)開(kāi)關(guān)。折綫(xiàn)圖分別顯(xiǎn)示(shì)空(kōng)調能(néng)耗效率(shuài)，水暖能耗效率，教(jiào)室內(nèi)外溫差，水暖進出(chū)水(shuǐ)溫差，空調用(yòng)電(diàn)量，水(shuǐ)暖累計(jì)流量，水暖瞬(shùn)時流(liú)量(liáng)；實(shí)時數據儀(yí)表顯示(shì)教室內外平(píng)均(jūn)氣溫(wēn)；繼電器遠(yuǎn)程開關可(kě)以(yǐ)控(kòng)製(zhì)繼(jì)電(diàn)器(qì)通(tōng)斷。這10個(gè)板塊共(gòng)同實現(xiàn)了氣(qì)溫上傳，流量(liáng)上傳，電量上(shàng)傳，空調製冷效(xiào)率(shuài)，水(shuǐ)暖(nuǎn)供(gōng)暖(nuǎn)效(xiào)率功能，以此實現(xiàn)建築能(néng)耗(hào)管理(lǐ)：

a. 氣溫(wēn)上傳(chuán)功能分析(xī)。為了(liǎo)對空調，水暖的實(shí)際(jì)製冷，製熱(rè)效率進(jìn)行評價(jià)，需(xū)要(yào)得到單(dān)位時(shí)間內(nèi)室內氣溫的(dí)變動數據(jù)以及(jí)其(qí)與教室外(wài)的溫(wēn)度差(chà)。溫度上(shàng)傳功能包含(hán)兩項數據，一(yī)是(shì)具體溫度(dù)，二(èr)是(shì)溫(wēn)差。如圖(tú)10中（a）顯示(shì)室(shì)內外實時氣(qì)溫(wēn)，（b）顯(xiǎn)示(shì)監(jiān)控(kòng)時間內(nèi)教(jiào)室(shì)內外(wài)氣(qì)溫差值。

b. 流量上(shàng)傳功能分(fēn)析。本(běn)設(shè)計對(duì)水暖係統實際流(liú)過的熱水流量進行監(jiān)控(kòng)，以便計算(suàn)單位(wèi)體積(jī)熱水(shuǐ)的(dí)換熱效(xiào)率(shuài)。流量(liáng)上(shàng)傳功能(néng)包含(hán)流量的(dí)兩個方麵(miàn)：瞬(shùn)時(shí)流量與(yǔ)累(léi)計(jì)流(liú)量。如圖 10 （c）顯示水暖瞬(shùn)時流(liú)量，（d）顯(xiǎn)示水(shuǐ)暖累(léi)計流(liú)量。此外，水(shuǐ)流量數(shù)據(jù)可以指(zhǐ)示(shì)當(dāng)前(qián)水管是否存在破損漏(lòu)水(shuǐ)情(qíng)況(kuàng)。

c.電量(liáng)上傳功能分析(xī)。電量上(shàng)傳以(yǐ)3s 為(wéi)一(yī)個(gè)周(zhōu)期，如圖10（e）顯示(shì)空調的累計(jì)用(yòng)電(diàn)量變(biàn)化(huà)，正(zhèng)常運行(háng)時(shí)折綫(xiàn)應當趨勢穩定(dìng)，波(bō)動(dòng)較小(xiǎo)。故(gù)障(zhàng)時(shí)，折綫(xiàn)將(jiāng)出現很(hěn)大變(biàn)化(huà)。

d.空調製(zhì)冷效(xiào)率功能(néng)分(fēn)析。空(kōng)調製冷效率具(jù)備一定的能(néng)源消耗追(zhuī)蹤(zōng)能力(lì)。如(rú)圖10（f） 顯(xiǎn)示空調的(dí)製(zhì)冷(lěng)效(xiào)率，空調啟動(dòng)之初(chū)及(jí)課間(jiān)人流(liú)量(liáng)大(dà)時(shí)空調高(gāo)效(xiào)運(yùn)轉(zhuǎn)，這與(yǔ)實際(jì)情況較為符合(hé)。

e.水(shuǐ)暖(nuǎn)供暖效率功(gōng)能(néng)分析。水暖製熱效率也具備(bèi)一(yī)定的能源(yuán)消耗追(zhuī)蹤(zōng)能(néng)力。如(rú)圖10（g）顯(xiǎn)示水暖(nuǎn)進(jìn)出水溫差(chà)，基(jī)於這一數據(jù)得出圖(tú)10（h）所示(shì)的(dí)水(shuǐ)暖(nuǎn)的供(gōng)暖(nuǎn)效率(shuài)，在水(shuǐ)暖(nuǎn)係(xì)統的(dí)運(yùn)行周期內(nèi)若無(wú)異(yì)常(cháng)情(qíng)況，這(zhè)一折(zhē)綫(xiàn)應當不產(chǎn)生較大波(bō)動。圖(tú)10（i）是對(duì)應水暖管(guǎn)的繼電(diàn)器開關(guān)，在(zài)檢修(xiū)時可以(yǐ)遠(yuǎn)程(chéng)控(kòng)製其通(tōng)斷(duàn)。

5 高校綜合能效(xiào)解決方(fāng)案

5.1校園電力(lì)監控與(yǔ)運維(wéi)

集成設備所有數據(jù)，綜合(hé)分(fēn)析，協同控製(zhì)，優化運(yùn)行(háng)，集中調控，集(jí)中(zhōng)監(jiān)控(kòng)，數字化(huà)巡檢(jiǎn)，移動(dòng)運維， 班組重新優化(huà)整(zhěng)合，減少人力(lì)配置。

5.2後(hòu)勤計(jì)費管理

采(cǎi)用的網(wǎng)絡抄(chāo)表付費管理(lǐ)技術(shù)，實現電，水(shuǐ)，氣等(děng)能(néng)源綜合(hé)計費(fèi)，實(shí)現遠程抄表(biǎo)，費(fèi)率(shuài)設置(zhì)， 賬單(dān)統計匯(huì)總等，支持微信，支付(fù)寶，一卡通(tōng)等充值(zhí)支付(fù)方(fāng)式，可設置(zhì)補貼方(fāng)案。通(tōng)過(guò)能源付費管理(lǐ)方式，培(péi)養用(yòng)能(néng)群(qún)體和部門(mén)的節(jié)能意識。

5.2.1宿舍用(yòng)電管(guǎn)理

針對(duì)學生(shēng)宿舍用電(diàn)進行(háng)管(guǎn)理(lǐ)控製(zhì)：可(kě)批量(liáng)下發基礎(chǔ)用電(diàn)額度和定時通斷(duàn)功能(néng)；可進(jìn)行惡性(xìng)負載識別(bié)，檢(jiǎn)測(cè)違規(guī)電氣(qì)，並可(kě)獲取違規用電(diàn)跳閘(zhá)記錄。

5.2.2商鋪(pū)水(shuǐ)電(diàn)收費

針對校園(yuán)超市，商鋪，食堂(táng)及其(qí)他(tā)針對(duì)個(gè)體(tǐ)的水電(diàn)用(yòng)能(néng)進行預付(fù)費管理(lǐ)。

5.2.3充電樁(zhuāng)管(guǎn)理(lǐ)平台

充電樁在(zài)“源，網，荷，儲，充”信息能源結(jié)構(gòu)中是必*。充電樁應(yīng)用管理(lǐ)同(tóng)樣(yàng)是校園生(shēng)活服務中必(bì)*一部分(fēn)。

5.2.4智(zhì)能照明(míng)管理(lǐ)

通(tōng)過(guò)對高(gāo)校(xiào)路燈的(dí)全局監測(cè)，提(tí)供(gōng)對路(lù)燈(dēng)靈活智(zhì)能的管理(lǐ)，實(shí)現校(xiào)園內(nèi)任一綫路，任(rèn)一個(gè)路燈的(dí)定時(shí) 開關，強(qiáng)製開關(guān)，亮度調節，以(yǐ)及(jí)定(dìng)時控(kòng)製方案靈(líng)活設置，確(què)保(bǎo)路(lù)燈照(zhào)明的智(zhì)能控製和高效節能(néng)。

5.3能(néng)源管理係統

針對校(xiào)園水(shuǐ)，電(diàn)，氣等各(gè)類接入(rù)能源進(jìn)行(háng)統計分(fēn)析，包(bāo)含同(tóng)比分析(xī)，環(huán)比分(fēn)分(fēn)析，損(sǔn)耗分析等(děng)。了(liǎo)解(jiě)用(yòng)能總(zǒng)量和(hé)能源(yuán)流向。

按校園(yuán)建築的分(fēn)類(lèi)進(jìn)行采(cǎi)集(jí)和統計的(dí)各類建築耗(hào)電(diàn)數據。如辦公類建築(zhù)耗電，教學(xué)類(lèi)建築耗電，學生宿舍耗電(diàn)等，對數據分門別(bié)類的(dí)分(fēn)析，提供領導決(jué)策，提(tí)高管理效能。

構(gòu)建(jiàn)符合(hé)校園節能監(jiān)管內容(róng)及要求的數(shù)據(jù)庫，能(néng)自(zì)動完成(chéng)能耗(hào)數據的采集(jí)工作(zuò)，自動生成(chéng)各種(zhǒng)形式的報表，圖表(biǎo)以及(jí)係統性的能(néng)耗審計報告(gào)，能夠(gòu)監測(cè)能耗設備(bèi)的運(yùn)行(háng)狀態，設置控製(zhì)策(cè)略(lüè)，達(dá)到(dào)節能(néng)目(mù)的(dí)。

5.4智慧消防係(xì)統

智慧(huì)消(xiāo)防雲平台(tái)基於物(wù)聯(lián)網(wǎng)，大數據，雲(yún)計(jì)算(suàn)等現代(dài)信息技術，將(jiāng)分(fēn)散的(dí)火(huǒ)災(zāi)自動報警(jǐng)設備(bèi)，電氣火災監控(kòng)設備，智(zhì)慧煙感探(tàn)測器，智(zhì)慧消(xiāo)防用(yòng)水等(děng)設備連接形成網(wǎng)絡，並對這些設(shè)備的(dí)狀(zhuàng)態(tài)進行(háng)智(zhì)能化感知，識別，定(dìng)位，實(shí)時動態采(cǎi)集消防(fáng)信息(xī)，通(tōng)過雲平(píng)台進行數(shù)據分析(xī)，挖(wā)掘(jué)和(hé)趨(qū)勢分析(xī)，幫助實(shí)現科學預警火災(zāi)，網格(gé)化管理(lǐ)，落實(shí)多元責任(rèn)監(jiān)管等(děng)目(mù)標。實(shí)現了無(wú)人化(huà)值(zhí)守智慧消防(fáng)，實現智(zhì)慧消(xiāo)防“自(zì)動化”，“智能(néng)化”，“係(xì)統(tǒng)化”需求。從火災預防，到火(huǒ)情報警(jǐng)，再(zài)到控(kòng)製(zhì)聯動(dòng)，在統(tǒng)一的(dí)係(xì)統大(dà)平台內運行，用(yòng)戶，安(ān)保(bǎo)人員，監(jiān)管單位都能夠通(tōng)過(guò)平台(tái)直(zhí)觀(guān)地看到每(měi)一(yī)棟建築(zhù)物中(zhōng)各類(lèi)消防(fáng)設備和傳感(gǎn)器(qì)的(dí)運行(háng)狀(zhuàng)況(kuàng)，並(bìng)能(néng)夠在出現細節(jié)隱患，發(fā)生火情等(děng)緊(jǐn)急(jí)和(hé)非(fēi)緊(jǐn)急情(qíng)況下(xià)，在(zài)幾(jī)秒時間內(nèi)，相(xiāng)關(guān)報警(jǐng)和事(shì)件(jiàn)信息通過手(shǒu)機短信，語音(yīn)電話(huà)，郵件提(tí)醒和(hé)APP推送(sòng)等手(shǒu)段，就(jiù)迅(xùn)速(sù)能夠迅速通知到達相(xiāng)關(guān)人(rén)員(yuán)。

6.平台(tái)部署(shǔ)硬(yìng)件(jiàn)選(xuǎn)型

6.1電(diàn)力監(jiān)控與運維(wéi)平(píng)台(tái)

6.2後勤計費管理(lǐ)

6.2.1宿舍/商(shāng)業預付費平(píng)台

6.2.2充電樁(zhuāng)管理平台(tái)

6.2.3智(zhì)能照(zhào)明(míng)管理

6.3能源管(guǎn)理(lǐ)係統

6.4智慧(huì)消防(fáng)係統

6.4.1電氣(qì)火災(zāi)監控係統

6.4.26.4.26.51f6.4.2  6.4.2消(xiāo)防設(shè)備(bèi)電(diàn)源監(jiān)控(kòng)係(xì)統

6.4.3防(fáng)火門(mén)監控(kòng)係統

6.4.4消防應急照明和(hé)疏散指(zhǐ)示(shì)係(xì)統(tǒng)

7 結束語(yǔ)

在節(jié)能減排的(dí)大背(bèi)景下，對能(néng)源(yuán)消耗占比較大(dà)的(dí)校(xiào)園(yuán)建築(zhù)進(jìn)行有效能效(xiào)監管意義重大。本(běn)文(wén)設計的(dí)基於物(wù)聯網技(jì)術(shù)的(dí)智慧校園(yuán)建築能(néng)效監管係統，實現(xiàn)了建(jiàn)築(zhù)能耗分(fēn)類(lèi)，分項(xiàng)和(hé)分戶監管(guǎn)等(děng)功(gōng)能，為優(yōu)化高(gāo)校建築(zhù)能源消(xiāo)耗管(guǎn)理和節(jié)能改造(zào)提(tí)供(gōng)依據(jù)。

【參考(kǎo)文獻】

【1】巫春玲，周 潛，任 凱(kǎi)，王致(zhì)垚(yáo).基於物聯網的(dí)智(zhì)慧(huì)校園(yuán)能效監管係統(tǒng)設計(jì)[J].建(jiàn)築電氣，2022，15（09）：64-69.

【2】中國(guó)建築節能(néng)協會.中國建築能(néng)耗研究報告2020[J].建(jiàn)築節能(néng)（中(zhōng)英文(wén)），2021，49（2）：1-6.

【3】高校(xiào)綜合(hé)能效(xiào)解決(jué)方案(àn)2022.5版(bǎn).

【4】企業微(wēi)電網設(shè)計與(yǔ)應用手冊(cè)2022.05版(bǎn).