基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧園區(qū)管控平臺建設

1、基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧園區(qū)管控平臺建設 摘要：物聯(lián)網(wǎng)作為一項新興的技術，給人們的工作生活帶來了巨大的變革，同時也給整個信息技術領域帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。本文重點介紹物聯(lián)網(wǎng)技術在智慧園區(qū)的應用，建設出一套新穎、先進的解決方案來解決當前的信息平臺信息化程度不高、信息響應速率低等問題。 關鍵字：物聯(lián)網(wǎng)智慧園區(qū)信息平臺管控平臺 一般而言，園區(qū)的管理涵蓋消防、治安、市政、道路、交通、綠化、城管、環(huán)境等眾多對象，職責部門繁多，管理條線復雜，專業(yè)化程度高，設施運營難度大。傳統(tǒng)的園區(qū)管理以“人”為載體，通過人工巡檢與重點設施的半自動管控結合的方式保障園區(qū)的運營，存在信息溝通不暢、反饋機制欠缺、管理比較被動等問題。傳

2、統(tǒng)的園區(qū)管控模式已越來越不能滿足現(xiàn)代服務性園區(qū)精細、實時、主動的管理要求。 物聯(lián)網(wǎng)主要分成3層：感知層、傳輸層和應用層。通過紅外感應器、射頻識別、全球定位系統(tǒng)、激光掃描等信息傳感設備，按一定的通訊協(xié)議，把相關聯(lián)的物體或人進行智能化連接，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡。對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)來說，發(fā)展的關鍵主要在于把現(xiàn)有的智能物體和子系統(tǒng)的有效鏈接，實現(xiàn)應用的大集成。 能效管控平臺架構概述 能源管控平臺是一個能源管理、控制、優(yōu)化的系統(tǒng)，通過企業(yè)內(nèi)部的專用網(wǎng)絡，將分布在現(xiàn)場的能源數(shù)據(jù)采集站、檢測站、現(xiàn)場控制站、操作管理控制中心的操作站以及管理控制站等聯(lián)系起來，共同完成能

3、源的分散控制和集中管理的綜合管理與控制系統(tǒng)。 能源管控平臺一般包含以下功能：1、能耗采集：基于真實抄表數(shù)據(jù)，按照用戶自定義的方式，計算出建筑物的能耗效率；2、能源分析：采用綜合的圖形化能源數(shù)據(jù)分析，包括重點能源消耗、能源累加等；3、財務分析：提供季節(jié)性或峰谷電價計費率，并以貨幣方式顯示能耗費用；4、超限預報警：采用報表、郵件等預警、報警通告機制；5、用戶管理：對應用權限、現(xiàn)場數(shù)據(jù)存取進行全面管理。 綜合能效管控平臺設計 平臺以地圖方式對某園區(qū)內(nèi)的電/水/氣能耗情況、環(huán)境監(jiān)測情況、節(jié)能減排效果評價進行統(tǒng)一綜合展示，地圖上標注建筑體的名稱、位置、建筑結構信息、當日/當月/當季度/當日能耗統(tǒng)計。在宏

4、觀展示能效管控工作的同時，平臺通過繪制分類表格，匯總建筑體不同時期的能耗總體情況，并以色彩豐富的圖形方式配合說明，使用戶通過本能效管控平臺對虹橋交通中心區(qū)域內(nèi)能耗情況做到基本全覆蓋掌握。 數(shù)據(jù)監(jiān)測 數(shù)據(jù)監(jiān)測可在不同的能源種類（電力、用水、燃氣）之間切換。以電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測為例，在平面圖上以不同的顏色來區(qū)分建筑體逐時用電負荷率的高低，并可按時間段顯示單位面積用電量、空調單位面積用電量以及逐時用電負荷，主要體現(xiàn)在在.1、各類監(jiān)測儀表的讀數(shù)。2、該建筑或區(qū)域能源消耗總量、單位面積均量、空調單位面積均量的逐時數(shù)據(jù)曲線。3、查看監(jiān)測園區(qū)各類能耗、各類分項能耗總量、單位面積均量、空調單位面積均量的歷史曲線

5、。4、查看各類能耗異常報警信息、數(shù)據(jù)通訊故障信息。 數(shù)據(jù)匯總 對經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的分類分項能耗數(shù)據(jù)進行分析匯總和整合，通過靜態(tài)表格或者動態(tài)圖表方式將能耗數(shù)據(jù)展示出來，為節(jié)能運行、節(jié)能改造、信息服務和制定政策提供信息服務。 1、數(shù)據(jù)報表和數(shù)據(jù)圖表 包括各類日常工作的數(shù)據(jù)報表，以及對應不同度量值不同展示維度的數(shù)據(jù)圖表。數(shù)據(jù)報表是反映不同類型建筑體的監(jiān)測狀況和分類分項能耗狀況的統(tǒng)計表格和分析說明文字，可分為日報表、周報表、月報表、季度報表、年報表等，格式相對固定。 數(shù)據(jù)圖表是反映各項采集數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢和分布情況的直觀圖形和對應表格，可分為餅圖、柱狀圖、曲線圖、儀表盤或動畫等，格式靈活，可交

6、互操作。數(shù)據(jù)圖表的度量值一般包括：能耗（或者總能耗）、單位建筑面積能耗、單位空調面積能耗和其他度量值（比如單位人均能耗）；展示維度一般包括：能耗分類、能耗分項、時間軸（可以細分為逐日、逐周、逐月、逐年、任選時間段等）、建筑體選擇。 2、數(shù)據(jù)分析預處理 數(shù)據(jù)分析預處理主要是對于確定的時間序列，自動生成數(shù)據(jù)報表和數(shù)據(jù)圖表。主要是考慮到數(shù)據(jù)量比較大的時候，即時數(shù)據(jù)分析展示比較困難，應對數(shù)據(jù)進行預處理。 平臺信息系統(tǒng) 平臺系統(tǒng)信息模塊主要是針對平臺需要的所有數(shù)據(jù)字典和建筑物概況等基礎信息、建筑用能支路及監(jiān)測儀表安裝等專業(yè)配置信息、時間同步信息和用戶權限信息等進行錄入和維護。 1、基礎信息維護 包括建筑

7、物基本信息、區(qū)域信息、建筑物類型、分類分項能耗數(shù)據(jù)字典及其他數(shù)據(jù)字典等基礎信息維護。所有的基礎信息都可更新維護。 2、專業(yè)配置信息維護 建筑物的用電回路配置信息對電力分項能耗的拆分計算特別關鍵。建筑物的電力分項計量方案中必須清晰地包含其配置信息，包括建筑物計量儀表信息、變配電回路信息、各用電回路計量儀表安裝信息、設備銘牌上的電器參數(shù)信息等。 3、時間信息維護 保持本平臺時間與標準時間的一致性，包括機房服務器時間、各建筑監(jiān)測儀表和數(shù)據(jù)采集設備的時間。 4、用戶權限管理系統(tǒng) 包括用戶組維護、用戶維護、授權管理、權限驗證。 能效管控各區(qū)域子平臺設計 根據(jù)業(yè)主方各區(qū)域物業(yè)管理的需要，對園區(qū)內(nèi)的電力、水

8、、氣等能源使用情況、建筑室內(nèi)環(huán)境狀況進行全方位的監(jiān)測、管理。為提高能源利用率、保證建筑內(nèi)人員健康、舒適提供信息支撐平臺。 能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)面向園區(qū)內(nèi)的ba系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)及空調/新風機組能耗采集。平臺通過opc通訊與ba、變配電系統(tǒng)鏈接，從中采集數(shù)據(jù)，opc是為了不同供應廠商的設備和平臺應用程序之間的軟件接口標準化，使其間的數(shù)據(jù)交換更加簡單可行。 建筑的設備運行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)值主要來自于ba系統(tǒng)，通過變配電系統(tǒng)對所有電力相關數(shù)據(jù)進行采集，以直接存儲或間接模型擬合的方式將結果值存儲至臨時數(shù)據(jù)緩沖池中，統(tǒng)一匯總處理后通過數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)送至平臺。 本文描述的園區(qū)內(nèi)總計有空調機組、新風機組

9、，在每臺機組的電控箱上安裝有數(shù)字電表，從中采集有功用電量、有功功率、三相電流等能耗數(shù)據(jù)，結合ba系統(tǒng)中的機組運行參數(shù)，對于判斷空調設備的運行工況、是否達到最優(yōu)運行方式，非常有益。采集方式如下： 1、電控箱上數(shù)字電表通過rs-485通訊線纜手拉手串聯(lián)的方式連接，就近連接到弱電機房。 2、弱電機房安裝有rs485集線器，從設備房接出的rs-485通訊線接人rs485集線器的通道中。 3、弱電機房安裝有前端能耗采集設備。設備可以看作是一臺小電腦，操作界面為觸摸屏，組態(tài)軟件，可設定ip地址，用于電能數(shù)據(jù)采集、本地數(shù)據(jù)保存查看。rs485集線器的出線端與能耗采集設備相連。 4、弱電機房中前端能耗采集設備

10、通過tcp/ip鏈入到網(wǎng)絡交換機，通過交通中心的主干網(wǎng)絡將電能數(shù)據(jù)發(fā)送到機房中的數(shù)據(jù)通訊服務器。 園區(qū)的客戶端主要擔負著將采集數(shù)據(jù)發(fā)往平臺的任務，作為園區(qū)和平臺的過渡端，主要實現(xiàn)園區(qū)的各類能源數(shù)據(jù)，通過可靠的途徑發(fā)向平臺的任務；該部分設計采用模塊定義的設計思路，首先確定作為通訊的核心系統(tǒng)（通訊系統(tǒng)client端）的基本協(xié)同運行模塊，其次以功能接口的定義，將內(nèi)部的數(shù)據(jù)供給劃分為數(shù)據(jù)源區(qū)域。 能耗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 平臺展示的園區(qū)的能耗數(shù)據(jù)并不是單一儀表采集的數(shù)據(jù)，也不是單一設備運行的數(shù)據(jù)，而是多個數(shù)據(jù)根據(jù)平臺指定的組合關系而成，對一些環(huán)境評價參數(shù)、空調效率系數(shù)等一些參數(shù)需要根據(jù)其他參數(shù)按照能耗模型進行

11、數(shù)學計算得出。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)根據(jù)平臺規(guī)則進行后臺數(shù)據(jù)處理，供平臺統(tǒng)計、分析展示之用。部分處理內(nèi)容羅列如下： 按照功能區(qū)、用途或樓層等方式劃分為小時、日、周、月、季度、年總用電量、用氣量和用水量，單位面積用電量、用氣量、用水量，設備運行指標評價等； 環(huán)境分析和環(huán)境評價； 電力分項計量數(shù)據(jù)：分項計量的一級目錄（空調、照明、動力、特殊）和二級目錄（細分）的小時、日、周、月、季度、年統(tǒng)計，指標為總量、單位面積均量、空調單位面積均量、人均量； 能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng) 對于每個樓層，包括地下空間，都有一張電子地圖，地圖上標明用電支路、設備安裝位置、設備服務區(qū)域、能耗計量儀表安裝位置的點位。顯示監(jiān)測能耗數(shù)

12、據(jù)時，按照能源關系從能耗數(shù)據(jù)中直接讀取并顯示在相應的圖表中。 設備運行監(jiān)測系統(tǒng) 設備運行監(jiān)測系統(tǒng)的總體目標是通過綜合集成技術，構造整個園區(qū)所有重要設備的狀態(tài)監(jiān)視和報警監(jiān)控，即通過對建筑物內(nèi)各種設備信息資源的采集、監(jiān)視和共享以及對這些信息的整理、優(yōu)化、判斷，給建筑物的各級管理者及時提供決策依據(jù)和管理的自動化。 系統(tǒng)提供整個園區(qū)的中央監(jiān)控與管理界面，通過可視化的、統(tǒng)一的圖形界面，管理人員可以十分方便、快捷地對系統(tǒng)所包容的所有子系統(tǒng)設備（空調、新風機組、排風機、照明、電梯、變配電、冷熱源、給排水）進行實時監(jiān)視和集中的統(tǒng)一管理，生動形象地顯示所有子系統(tǒng)設備的運行狀態(tài)；系統(tǒng)提供彩色動態(tài)圖形顯示，包括樓層

13、的平面圖及機電設備系統(tǒng)圖。 能耗數(shù)據(jù)分析系統(tǒng) 分項特征積累：通過長期積累實際末端數(shù)據(jù)及分項能耗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)各分項能耗客觀規(guī)律不斷修正分項能耗特征，補償實測過程中的偏差及錯誤。 對分類能耗的縱向（按時間）和橫向（按不同對象）的數(shù)據(jù)分析： 監(jiān)測對象（建筑、分項、單一單位、組合查詢的單位）在任一時間段（日，月，季度、年）分項能耗組成比例； 監(jiān)測對象在任一時間段（日，月，季度、年）分項能耗組成的比較； 監(jiān)測對象各分項能耗在任一時間段（時，日，周，月，年）總量、均量的比較。 根據(jù)當前的能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)，在外部環(huán)境（氣候溫濕度）大致相同的情況下，與昨日、環(huán)比的同期數(shù)據(jù)進行比較，如發(fā)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)偏差較大，則此設備可

14、能是工作異常。因為在環(huán)境溫濕度相同、作息時間不變的情況下，當前設備的能耗數(shù)據(jù)與昨日、環(huán)比的同期數(shù)據(jù)偏差不至于太大。系統(tǒng)如發(fā)現(xiàn)這樣的情況，則告知相關人員某些設備能耗數(shù)據(jù)有異常，請相關人員檢查處理，處理過后，記錄相關處理過程。 結論 系統(tǒng)管控平臺的建設能很好的解決傳統(tǒng)模式中信息量少、流通不暢、缺乏綜合分析、難以共享、應對突發(fā)事件反應遲緩、安全隱患較大等問題，讓常規(guī)園區(qū)管理更加智能順暢。項目的技術性能達到了國內(nèi)領先的水平。 參考文獻： 1周洪波.物聯(lián)網(wǎng)：技術、應用、標準和商業(yè)模式m.北京：電子工業(yè)出版社，2010. 2sarma s，brock d l，ashtonk.mit auto id wh-001：thenetworked physical world-proposalsfor engineering the next generation ofcomputing，commerce & automatic-identification.massachusetts：mitpress，2010. 3ye tian-chun，huang xiao-gang，wang wen-sheng petalthe annual blue book on chinais development of internet ofthings industry.publis