摘要：為了營造低碳綠色校園，營造良好的學習環境，采用物聯網技術，構建校園建筑能耗智能監控平臺，特別是空調節能困難。通過設計空調監控子系統，構建空調監控模型，實現空調等智能硬件設備根據環境自動調節溫度和濕度等多種控制模式，從而節能、降耗、降低成本。智能監控云平臺的設計使用戶監控電力數據和能耗信息，從而實現真正的節能、高效、安全和低消耗。

關鍵字：物聯網；建筑能耗；智能監控；遠程管理；網關；能源消耗；

引言

隨著社會經濟的快速發展，人們的生活質量不斷提高，因此人們越來越重視生活和工作的智能環境。目前，人們對建筑消費的重點已經從“硬件(裝飾和耐用消費品)"消費轉向“軟件(功能和環境質量)"消費。如何降低保證室內空氣質量所需的能耗(空調、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，是指人們日常使用的能耗，如供暖、空調、照明、烹飪、洗衣等。，這是建筑能耗的重要組成部分。據統計，在建筑能耗中占比例。

近年來，隨著校園的不斷合并和擴建，中國校園空調的持有量不斷增加，相應的能耗也不斷增加。如果空調原有的能效得到維持，預計到2050年，中國校園空調的能耗將翻倍以上。因此，建設節能校園是低碳綠色城市建設的重要環節之一。校園建筑能耗智能監控平臺，包括校園建筑能耗智能監控平臺的整體設計和校園建筑能耗空調監控模型的建設和子系統的設計，通過結合物聯網、自動控制和傳感等技術，實現智能消耗監控，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能和綠色建筑的重要領域。住房和城鄉建設部發布的《建筑節能與綠色建筑發展“十三五"規劃》多次提到綠色節能校園建設。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能校園。然而，目前學校的節能工作仍然面臨著巨大的挑戰，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、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）現有耗電設備智能化程度低。由于節能意識薄弱，一些學生離開教室或公共場所時往往不關閉空調等耗電設備。但這些耗電設備不會根據環境變化自動調整時間段、需求和人數，也不會根據溫度、濕度和光照度的變化調整各種控制模式，造成大量能耗浪費。

（3）現有校園建筑能耗監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較少，數據可視化程度不高，能耗預測和監測技術實際應用較少，無法達到節能、低消耗、安全和控制的目的。

近年來，隨著物聯網技術、傳感技術和云計算技術的快速發展，考慮到學校巨大的建筑能耗，構建校園建筑能耗智能監控平臺，構建綠色節約校園勢在必行。

2校園建筑能耗智能監控平臺整體設計

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

該平臺采用物聯網三層架構系統與云數據中心連接，采集人、溫度、濕度等環境數據。通過無線傳感模塊，利用智能電源控制器實時、正確地掌握空調等智能硬件設備的工作狀態，建立各種安全策略，及時報警異常狀態，利用ZigBee技術訪問智能物聯網網關，采用4G、5G、WiFi，以太網等網絡通信技術可以訪問云平臺，實現智能設備的控制，無人或人少，按時間段、需求、環境等。，避免無人空調未關閉、溫度和濕度適宜、空調仍高速運行等現象。，從而實現空調根據環境自動調節溫度和濕度等多種控制模式，滿足節能降耗的要求。云平臺長期存儲電力數據和能耗信息，便于查詢，方便用戶了解用電量，實現校園建筑能耗的實時監控。

3校園建筑能耗空調監控子系統設計

根據現有校園的特點，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，允許遠程調節風扇檔位，或者通過溫度和濕度感知、環境智能控制終端和空調形成溫度和濕度控制系統，如圖2所示。

3.1空調監控子系統

智能溫濕度環境系統(空調)主要包括溫濕度智能感知模塊、環境智能控制終端、無線控制模塊(可控空調和自學功能)、由學校現有的空調組成，可以擴大網關連接到智能環境控制平臺，支持移動終端和PC終端設備的遠程控制和管理。高速高精度檢測環境溫度和濕度后，將數據傳輸到環境智能控制終端。環境智能控制終端根據手動或遠程配置的控制策略控制空調的運行；無線控制模塊負責無線控制空調設備。子系統構成如圖3所示。

利用云計算技術，控制空調等智能硬件設備產生的監控數據，通過云平臺實現傳感模塊實時數據的長期存儲和正確顯示，便于長期管理。

3.2空調監控子系統功能要求

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

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

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

（4）在保證環境舒適度的前提下，利用收集的環境數據進行自動分析，不斷優化環境控制條件，節約能源，優化人力維護和管理成本；實現風扇速度的調節和控制，支持風扇遠程關閉和開啟。

3.3校園建筑能耗空調監控模式建設

根據建筑空調子系統的特點和原理，結合校園建筑的實際情況和用戶使用空調的行為習慣，采用物聯網等技術實現數據采集。

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

4高校綜合能效解決方案

校園電力監控與運維；物流收費管理；能源管理系統；智能消防系統

5平臺部署硬件選擇

6結束語

為解決校園建筑能耗大、空調節能困難等問題，采用物聯網技術搭建校園建筑能耗智能監控平臺，搭建空調監控模型，設計空調監控子系統，實現節能降耗效果和顯著成本優勢。云監控平臺的應用實現了用戶電力數據和能耗信息的控制。校園建筑物聯網的巨大優勢有助于實現節能、高效、安全、低消耗的真正目標，滿足國家建設節能社會的要求。

【參考文獻】

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

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【4】 企業微電網設計與應用手冊2022.05版.