基于云計(jì)算的建筑照明節(jié)能智慧管控平臺(tái)設(shè)計(jì)

摘 ?要： 針對(duì)目前建筑照明能耗高，能源利用率低等問題， 分析了建筑照明能耗特點(diǎn)與現(xiàn)狀，采用云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建建筑照明節(jié)能智慧管控平臺(tái)。用戶通過該平臺(tái)能實(shí)時(shí)地對(duì)照明設(shè)備的基本信息與能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)建筑照明更高的智能化，創(chuàng)造更加舒適的環(huán)境，達(dá)到動(dòng)態(tài)節(jié)能的效果。

關(guān)鍵詞： 云計(jì)算; 建筑照明; 節(jié)能; 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP311 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1006-8228（2021）08-60-03

Design of cloud computing based intelligent management and control platform

for energy conservation of building lighting

Zhu Jingyi

（Zhejiang College of Construction， Hangzhou， Zhejiang 311231， China）

Abstract： Aiming at the problems of high energy consumption and low energy utilization rate of building lighting， this paper analyzes the characteristics and current situation of building lighting energy consumption， and uses cloud computing technology to build intelligent management and control platform for energy conservation of building lighting. Through the platform， users can monitor the basic information and energy consumption data of lighting equipment in real time to realize higher intelligent building lighting， create a more comfortable environment， and achieve the effect of dynamic energy saving.

Key words： cloud computing; building lighting; energy conservation; design

0 引言

建筑能耗，即建筑的運(yùn)行能耗，人們?nèi)粘Ｓ媚苋绮膳⒖照{(diào)、照明、炊事、洗衣等能耗，是建筑能耗中的主導(dǎo)部分[1]。全球范圍內(nèi)建筑運(yùn)行能耗占全社會(huì)終端能耗的平均比例約為30%，相關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，廣義的建筑能耗總量占社會(huì)總能耗的50%左右，同時(shí)排放的二氧化碳約占全社會(huì)總排放量的50%[2]。全球每個(gè)國(guó)家都高度重視不斷增長(zhǎng)的建筑能耗問題。公共建筑中照明能耗占據(jù)建筑總能耗較大比重，因此，利用云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建建筑照明節(jié)能智能管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)建筑照明更高的智能化，舒適化，節(jié)能化。

1 建筑照明能耗現(xiàn)狀

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)節(jié)約型社會(huì)成為所有人的重要課題。在中國(guó)總發(fā)電量中，照明占10%～12%，而且大部分照明用電都是低效照明[3]。有數(shù)據(jù)顯示，用于照明的能源消耗占整個(gè)建筑大樓能源消耗的40%～50%[4]，其中多是采用傳統(tǒng)的照明控制方式，能耗高，能源利用率低。傳統(tǒng)照明控制方式高度依賴于人力，以至于經(jīng)常出現(xiàn)“長(zhǎng)明燈”，嚴(yán)重浪費(fèi)資源的同時(shí)也大大縮短了燈具的使用壽命，照明燈具管理、維護(hù)、檢修和更換都會(huì)耗費(fèi)人力、物力。所以傳統(tǒng)的照明控制方式已經(jīng)明顯不符合當(dāng)今節(jié)約型社會(huì)的國(guó)策。

照明節(jié)能不但具有節(jié)約能源，改善環(huán)境的作用，同時(shí)還能有效緩解高峰用電和電力供需矛盾的問題[5]。目前許多公共建筑都是全封閉空間模式，完全依靠人工操作，在上班時(shí)段，照明不間斷，消耗的能量大，也增加了室內(nèi)熱負(fù)荷。因此照明節(jié)能存在著非常大的發(fā)展空間[3]。人們一直研究通過選取高效光源和智能控制方式實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能。在耗能最少情況下滿足人們工作、學(xué)習(xí)和生活的需求。

2 建筑照明節(jié)能智慧管控平臺(tái)建設(shè)思想

在進(jìn)行建筑照明節(jié)能智慧管控平臺(tái)建設(shè)過程中，以建筑照明節(jié)能化、智慧化、舒適化為目標(biāo)，對(duì)建筑照明設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，集中控制與分區(qū)域控制相結(jié)合，方便后勤管理。具體建設(shè)思想包括以下幾點(diǎn)。

⑴ 24小時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)：管理者可以隨時(shí)隨地監(jiān)管建筑照明設(shè)備，一鍵開關(guān)，方便管理。

⑵ 設(shè)備、電流異常報(bào)警：設(shè)備故障、用電異常平臺(tái)自動(dòng)推送故障預(yù)警，讓管理更簡(jiǎn)單。

⑶ 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析：根據(jù)樓棟、園區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并形成日、月、年度報(bào)表。

⑷ 多用戶管理：可分為管理員權(quán)限及普通員工權(quán)限，不同區(qū)域可只有分配權(quán)限。

⑸ 實(shí)時(shí)顯示燈光工作狀態(tài)（故障、正常、待維護(hù)）、功率及使用壽命等。

⑹ 在線統(tǒng)計(jì)以辦公室、樓宇或園區(qū)等為單位的能源消耗情況、燈光工作狀態(tài)，并提供相關(guān)的報(bào)表。

根據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)思想與云計(jì)算的服務(wù)模型，我們提出了基于云計(jì)算技術(shù)的建筑照明節(jié)能智慧管控平臺(tái)模型架構(gòu)，如圖1所示。

3 建筑照明節(jié)能智慧管控平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

基于云計(jì)算的建筑照明節(jié)能智慧管控平臺(tái)建設(shè)方案其平臺(tái)架構(gòu)包括了以下五個(gè)層次，基礎(chǔ)物理層、數(shù)據(jù)資源層、模型層、服務(wù)支撐層和應(yīng)用層。平臺(tái)架構(gòu)圖如圖2所示。

⑴ 基礎(chǔ)物理層：包括了建筑照明節(jié)能管控平臺(tái)底層硬件服務(wù)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，操作系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)通訊和安全設(shè)備等應(yīng)用支撐，為上層數(shù)據(jù)的使用提供了統(tǒng)一的運(yùn)行環(huán)境。

⑵ 數(shù)據(jù)資源層：主要包括建筑照明能耗數(shù)據(jù)，照明設(shè)備與用戶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及智能數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等數(shù)據(jù)資源，對(duì)實(shí)時(shí)的各個(gè)照明設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、清洗、處理與分析，為用戶決策提供數(shù)據(jù)支撐。

⑶ 模型層：主要包括能耗特征模型、能耗預(yù)測(cè)模型和照明能耗模型等，對(duì)建筑照明能耗進(jìn)行特征分析，根據(jù)提供的模型對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)光控制，達(dá)到節(jié)能目的。

⑷ 服務(wù)支撐層：有建筑照明設(shè)備能耗大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析庫(kù)及預(yù)留分析接口組成，在模型層基礎(chǔ)上，針對(duì)能耗數(shù)據(jù)提供智能分析庫(kù)進(jìn)行分析處理等，同時(shí)預(yù)留第三方接口，最終為上層提供統(tǒng)一門戶服務(wù)。

⑸ 應(yīng)用層：包括平面類、報(bào)表、曲線等各種業(yè)務(wù)組件，以及對(duì)能耗、設(shè)備異常、用電異常等進(jìn)行預(yù)測(cè)分析與預(yù)警，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)照明設(shè)備產(chǎn)生的能耗。

4 建筑照明節(jié)能智慧管控平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

為了保證平臺(tái)的安全性、穩(wěn)定性和靈活性，我們采用了基于云計(jì)算技術(shù)的三層體系結(jié)構(gòu)B/S/S（Browser/WebServer/CloudServer）來實(shí)現(xiàn)建筑照明節(jié)能智慧管控平臺(tái)設(shè)計(jì)模型。即在前客戶端直接采用智能設(shè)備，中間服務(wù)器端運(yùn)用中間傳輸設(shè)備，后臺(tái)為云服務(wù)器，如圖3。采用這種結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)良好的兼容性、可擴(kuò)展性和可移植性，有效地對(duì)照明能耗資源進(jìn)行了整合。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)建筑照明能耗高，能源利用率低，照明系統(tǒng)能耗大等問題，利用云計(jì)算技術(shù)三層體系結(jié)構(gòu)，提出了建筑照明節(jié)能智慧管控平臺(tái)的建設(shè)思想，并搭建了平臺(tái)總體架構(gòu)與設(shè)計(jì)模型，通過該照明節(jié)能智慧管控平臺(tái)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了建筑照明節(jié)能化、智慧化和舒適化，可為企、事業(yè)單位的建筑照明能源管理部門如何進(jìn)行有效節(jié)能管控，提供了決策依據(jù)。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 全球新能源網(wǎng).什么是建筑能耗？[EB/OL].http：//www.xny365.com/news/article-1669.html，2021-02-06.

[2] 綠建社.超低能耗綠色建筑設(shè)計(jì)與案例分析——中新天津生態(tài)城公屋展示中心！[EB/OL].https：//www.sohu.com/a/246914246_782221，2018-08-13.

[3] 吳殿延，何龍娟，肖敏等.“十二五”規(guī)劃目標(biāo)三議[J].開發(fā)研究，2010.5：1-8

[4] 紀(jì)力得.淺談建筑電氣照明節(jié)能設(shè)計(jì)與研究[J].《吉林省土木建筑學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集》，2013.12：45-47

[5] 紀(jì)力得.建筑照明節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].吉林建筑大學(xué)，2015.

收稿日期：2021-02-22

基金項(xiàng)目：浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2020年省屬高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（20200600601）

作者簡(jiǎn)介：朱靜宜（1982-），女，浙江杭州人，碩士，副教授，主要研究方向：物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)。