摘要：為了營造低碳綠色校園，營造良好的學習環(huán)境，采用物聯(lián)網(wǎng)技術，構(gòu)建校園建筑能耗智能監(jiān)控平臺，特別是空調(diào)節(jié)能困難。通過設計空調(diào)監(jiān)控子系統(tǒng)，構(gòu)建空調(diào)監(jiān)控模型，實現(xiàn)空調(diào)等智能硬件設備根據(jù)環(huán)境自動調(diào)節(jié)溫度和濕度等多種控制模式，從而節(jié)能、降耗、降低成本。智能監(jiān)控云平臺的設計使用戶監(jiān)控電力數(shù)據(jù)和能耗信息，從而實現(xiàn)真正的節(jié)能、高效、安全和低消耗。

關鍵字：物聯(lián)網(wǎng)；建筑能耗；智能監(jiān)控；遠程管理；網(wǎng)關；能源消耗；

引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提高，因此人們越來越重視生活和工作的智能環(huán)境。目前，人們對建筑消費的重點已經(jīng)從“硬件(裝飾和耐用消費品)"消費轉(zhuǎn)向“軟件(功能和環(huán)境質(zhì)量)"消費。如何降低保證室內(nèi)空氣質(zhì)量所需的能耗(空調(diào)、通風、供暖、熱水供應)成為關注的焦點。狹義的建筑能耗，即建筑的運行能耗，是指人們?nèi)粘Ｊ褂玫哪芎?，如供暖、空調(diào)、照明、烹飪、洗衣等。，這是建筑能耗的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計，在建筑能耗中占比例。

近年來，隨著校園的不斷合并和擴建，中國校園空調(diào)的持有量不斷增加，相應的能耗也不斷增加。如果空調(diào)原有的能效得到維持，預計到2050年，中國校園空調(diào)的能耗將翻倍以上。因此，建設節(jié)能校園是低碳綠色城市建設的重要環(huán)節(jié)之一。校園建筑能耗智能監(jiān)控平臺，包括校園建筑能耗智能監(jiān)控平臺的整體設計和校園建筑能耗空調(diào)監(jiān)控模型的建設和子系統(tǒng)的設計，通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、自動控制和傳感等技術，實現(xiàn)智能消耗監(jiān)控，進一步提高校園建筑效率。

1校園建筑能耗存在的問題

學校是中國公共建筑節(jié)能和綠色建筑的重要領域。住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布的《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五"規(guī)劃》多次提到綠色節(jié)能校園建設。在的大力支持和學校的積極響應下，目前所有學校都在努力建設綠色節(jié)能校園。然而，目前學校的節(jié)能工作仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)，存在以下問題

（1）隨著我國城市化進程的加快和國家對教育領域的大力支持和投入，隨著校園建筑面積的擴大和空調(diào)、學生電腦等插電式設備的使用，能耗問題變得更加嚴重，造成建筑能源的巨大浪費。

（2）現(xiàn)有耗電設備智能化程度低。由于節(jié)能意識薄弱，一些學生離開教室或公共場所時往往不關閉空調(diào)等耗電設備。但這些耗電設備不會根據(jù)環(huán)境變化自動調(diào)整時間段、需求和人數(shù)，也不會根據(jù)溫度、濕度和光照度的變化調(diào)整各種控制模式，造成大量能耗浪費。

（3）現(xiàn)有校園建筑能耗監(jiān)測平臺技術水平不高。在平臺設計中，能耗信息與建筑信息關聯(lián)較少，數(shù)據(jù)可視化程度不高，能耗預測和監(jiān)測技術實際應用較少，無法達到節(jié)能、低消耗、安全和控制的目的。

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術、傳感技術和云計算技術的快速發(fā)展，考慮到學校巨大的建筑能耗，構(gòu)建校園建筑能耗智能監(jiān)控平臺，構(gòu)建綠色節(jié)約校園勢在必行。

2校園建筑能耗智能監(jiān)控平臺整體設計

通過物聯(lián)網(wǎng)相關通信技術的高效數(shù)字信號采集技術，構(gòu)成了智能監(jiān)控平臺，主要包括智能用電單相模塊、智能插座、智能網(wǎng)關、云平臺等。支持遠程管理和控制，聯(lián)動管理可以按照控制策略進行。校園建筑能耗智能監(jiān)控平臺整體設計如圖1所示。

該平臺采用物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)系統(tǒng)與云數(shù)據(jù)中心連接，采集人、溫度、濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)。通過無線傳感模塊，利用智能電源控制器實時、正確地掌握空調(diào)等智能硬件設備的工作狀態(tài)，建立各種安全策略，及時報警異常狀態(tài)，利用ZigBee技術訪問智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，采用4G、5G、WiFi，以太網(wǎng)等網(wǎng)絡通信技術可以訪問云平臺，實現(xiàn)智能設備的控制，無人或人少，按時間段、需求、環(huán)境等。，避免無人空調(diào)未關閉、溫度和濕度適宜、空調(diào)仍高速運行等現(xiàn)象。，從而實現(xiàn)空調(diào)根據(jù)環(huán)境自動調(diào)節(jié)溫度和濕度等多種控制模式，滿足節(jié)能降耗的要求。云平臺長期存儲電力數(shù)據(jù)和能耗信息，便于查詢，方便用戶了解用電量，實現(xiàn)校園建筑能耗的實時監(jiān)控。

3校園建筑能耗空調(diào)監(jiān)控子系統(tǒng)設計

根據(jù)現(xiàn)有校園的特點，溫度和濕度控制有兩種方式，即通過智能風扇控制終端管理風扇的速度和運行，允許遠程調(diào)節(jié)風扇檔位，或者通過溫度和濕度感知、環(huán)境智能控制終端和空調(diào)形成溫度和濕度控制系統(tǒng)，如圖2所示。

3.1空調(diào)監(jiān)控子系統(tǒng)

智能溫濕度環(huán)境系統(tǒng)(空調(diào))主要包括溫濕度智能感知模塊、環(huán)境智能控制終端、無線控制模塊(可控空調(diào)和自學功能)、由學?，F(xiàn)有的空調(diào)組成，可以擴大網(wǎng)關連接到智能環(huán)境控制平臺，支持移動終端和PC終端設備的遠程控制和管理。高速高精度檢測環(huán)境溫度和濕度后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)江h(huán)境智能控制終端。環(huán)境智能控制終端根據(jù)手動或遠程配置的控制策略控制空調(diào)的運行；無線控制模塊負責無線控制空調(diào)設備。子系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。

利用云計算技術，控制空調(diào)等智能硬件設備產(chǎn)生的監(jiān)控數(shù)據(jù)，通過云平臺實現(xiàn)傳感模塊實時數(shù)據(jù)的長期存儲和正確顯示，便于長期管理。

3.2空調(diào)監(jiān)控子系統(tǒng)功能要求

（1）支持在特定情況下手動設定運行溫度控制目標，設備自動控制環(huán)境溫度和濕度，直至達到手動設定目標值，根據(jù)環(huán)境的真實測量值；

（2）教室環(huán)境的溫度和濕度可以自動識別，空調(diào)的運行可以根據(jù)設定的目標參數(shù)自動調(diào)節(jié)，空調(diào)的制熱、制冷、除濕可以控制，保證教室環(huán)境始終處于恒定舒適狀態(tài)；

（3）支持空調(diào)等設備的遠程管理，可遠程配置空調(diào)管理策略，如溫度達到32℃后打開空調(diào)，設置時間關閉空調(diào)等；

（4）在保證環(huán)境舒適度的前提下，利用收集的環(huán)境數(shù)據(jù)進行自動分析，不斷優(yōu)化環(huán)境控制條件，節(jié)約能源，優(yōu)化人力維護和管理成本；實現(xiàn)風扇速度的調(diào)節(jié)和控制，支持風扇遠程關閉和開啟。

3.3校園建筑能耗空調(diào)監(jiān)控模式建設

根據(jù)建筑空調(diào)子系統(tǒng)的特點和原理，結(jié)合校園建筑的實際情況和用戶使用空調(diào)的行為習慣，采用物聯(lián)網(wǎng)等技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

模糊控制器是根據(jù)空調(diào)的運行原理設計的，通過對歷史數(shù)據(jù)進行分析，并與相關數(shù)據(jù)進行比較，建立知識庫，對可能出現(xiàn)的問題進行預警，對用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行診斷和預測，有效地降低建筑能耗，達到校園建筑節(jié)能的目的。

4高校綜合能效解決方案

校園電力監(jiān)控與運維；物流收費管理；能源管理系統(tǒng)；智能消防系統(tǒng)

5平臺部署硬件選擇

6結(jié)束語

為解決校園建筑能耗大、空調(diào)節(jié)能困難等問題，采用物聯(lián)網(wǎng)技術搭建校園建筑能耗智能監(jiān)控平臺，搭建空調(diào)監(jiān)控模型，設計空調(diào)監(jiān)控子系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)能降耗效果和顯著成本優(yōu)勢。云監(jiān)控平臺的應用實現(xiàn)了用戶電力數(shù)據(jù)和能耗信息的控制。校園建筑物聯(lián)網(wǎng)的巨大優(yōu)勢有助于實現(xiàn)節(jié)能、高效、安全、低消耗的真正目標，滿足國家建設節(jié)能社會的要求。

【參考文獻】

【1】 朱靜宜.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的校園建筑能耗智慧監(jiān)管平臺設計[J]浙江建設職業(yè)技術學院，2020,(8):38-40.

【2】 龍惟定.建筑節(jié)能與建筑能效管理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

【3】 高校綜合能效解決方案2022.5版.

【4】 企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.