摘要

隨著能源管理的重要性日益凸顯，能耗監(jiān)測系統(tǒng)成為實現(xiàn)能源高效利用的關(guān)鍵手段。本文詳細介紹了基于安科瑞Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺的能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設計架構(gòu)與應用實踐。該平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)，涵蓋感知層、網(wǎng)絡層、平臺層和應用層，通過對各類能源數(shù)據(jù)的精準采集、高效傳輸、深度管理及智能分析，實現(xiàn)了對企業(yè)能耗的全方位監(jiān)測與分析。文中闡述了系統(tǒng)各層的功能特點、關(guān)鍵技術(shù)以及在實際項目中的應用案例，展示了該平臺在提升能源管理水平、助力企業(yè)節(jié)能減排方面的顯著優(yōu)勢，為相關(guān)領(lǐng)域的能源管理提供了可借鑒的解決方案。

關(guān)鍵詞

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺；能耗監(jiān)測；分層分布式結(jié)構(gòu)；節(jié)能減排

一、引言

在全球倡導節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的大背景下，能源管理對于企業(yè)和社會的重要性愈發(fā)突出。準確掌握能源消耗情況，優(yōu)化能源使用效率，成為各行業(yè)降低成本、減少碳排放的關(guān)鍵舉措。傳統(tǒng)的能源管理方式因數(shù)據(jù)采集不全面、分析手段有限等問題，難以滿足現(xiàn)代企業(yè)對精細化能源管理的需求。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，為能源管理領(lǐng)域帶來了新的解決方案。安科瑞Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺應運而生，其通過構(gòu)建完善的能耗監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對能源數(shù)據(jù)的實時、精準監(jiān)測與深入分析，為企業(yè)能源管理決策提供有力支持，助力企業(yè)實現(xiàn)綠色、高效發(fā)展。

二、Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺架構(gòu)

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)，這種架構(gòu)設計使得系統(tǒng)具有良好的擴展性、穩(wěn)定性和可維護性，能夠適應不同規(guī)模企業(yè)的能源管理需求。平臺主要由感知層、網(wǎng)絡層、平臺層和應用層四部分組成，各層之間協(xié)同工作，形成一個有機的整體。

2.1 感知層

感知層作為數(shù)據(jù)采集核心，部署多功能儀表、預付費電表、物聯(lián)網(wǎng)水 / 電表等多樣化傳感器。多功能儀表監(jiān)測電力參數(shù)，預付費電表實現(xiàn)計量與費用管理，多回路儀表提升采集效率，物聯(lián)網(wǎng)表具支持遠程自動抄表。充電樁與路燈控制器分別記錄充電能耗、實現(xiàn)智能照明控制，為能源管理提供全面數(shù)據(jù)支撐。

2.2 網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層承擔數(shù)據(jù)傳輸重任，通過 Wi-Fi、4G/5G 等無線技術(shù)及智能網(wǎng)關(guān)，滿足不同場景需求。無線技術(shù)適用于布線困難區(qū)域，蜂窩網(wǎng)絡保障廣域傳輸；智能網(wǎng)關(guān)集成數(shù)據(jù)匯聚、協(xié)議轉(zhuǎn)換與邊緣計算功能，可預處理數(shù)據(jù)、過濾異常，確保能源數(shù)據(jù)快速、準確上傳至云平臺。

2.3 平臺層

平臺層作為系統(tǒng)核心，實現(xiàn)終端物聯(lián)管理、數(shù)據(jù)整合與高效處理。通過統(tǒng)一界面集中管控海量設備，涵蓋注冊、配置、遠程維護等功能；運用大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)，整合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，消除數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、檢索與深度挖掘，為應用層提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)支持。

2.4 應用層

應用層構(gòu)建智慧能源服務體系，提供能耗監(jiān)測、分析與優(yōu)化功能。實時監(jiān)測各類能源消耗，超標自動報警；通過趨勢、同環(huán)比分析挖掘用能規(guī)律；復費率統(tǒng)計輔助電價策略優(yōu)化；能源流向圖可視化展示能源分配；多樣數(shù)據(jù)報表支持財務核算與決策；分項用能統(tǒng)計助力精準節(jié)能，實現(xiàn)能源高效利用與成本控制。

三、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)貫穿感知層與網(wǎng)絡層。感知層中，傳感器通過內(nèi)置模塊實現(xiàn)網(wǎng)絡連接，其低功耗特性延長設備續(xù)航、降低維護成本，自組網(wǎng)能力保障復雜環(huán)境下數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡快速搭建。網(wǎng)絡層依托無線通信協(xié)議與智能網(wǎng)關(guān)，在偏遠弱信號區(qū)域采用強穿透性技術(shù)，確保數(shù)據(jù)高效、穩(wěn)定傳輸至平臺層。

3.2 大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

面對海量能源數(shù)據(jù)，平臺采用分布式文件系統(tǒng)（如 HDFS）與分布式數(shù)據(jù)庫（如 Cassandra）結(jié)合的存儲方案，兼顧容錯性、擴展性與高并發(fā)讀寫需求。經(jīng)數(shù)據(jù)清洗提升質(zhì)量后，運用關(guān)聯(lián)規(guī)則、聚類分析等算法挖掘數(shù)據(jù)價值，為能源管理提供多維度決策依據(jù)。

3.3 云計算技術(shù)

平臺層借助虛擬化技術(shù)構(gòu)建虛擬資源池，實現(xiàn)計算、存儲和網(wǎng)絡資源的動態(tài)調(diào)配，平衡高負載與低功耗場景。同時基于 IaaS、PaaS、SaaS 三層服務架構(gòu)，分別提供基礎(chǔ)設施支撐、應用開發(fā)環(huán)境與終端服務，以高擴展性、可用性及低成本滿足多元能源管理需求。

四、應用案例分析

4.1 項目背景

某大型商業(yè)綜合體，占地面積廣，擁有眾多商業(yè)店鋪、寫字樓、酒店等功能區(qū)域，能源消耗種類多、數(shù)量大。以往采用傳統(tǒng)的能源管理方式，無法實時、準確地掌握各區(qū)域、各類型能源的消耗情況，導致能源浪費現(xiàn)象較為嚴重，能源成本居高不下。為了提升能源管理水平，降低運營成本，該商業(yè)綜合體引入了基于Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺的能耗監(jiān)測系統(tǒng)。 更多資料請聯(lián)系安科瑞陳芳芳136/119655/14

4.2 系統(tǒng)實施

在感知層，根據(jù)商業(yè)綜合體的能源使用特點，部署了大量的多功能儀表、物聯(lián)網(wǎng)電表、物聯(lián)網(wǎng)水表等傳感器。在各樓層的配電箱、電表箱中安裝多功能儀表，用于監(jiān)測電力參數(shù)；在每個商戶和公共區(qū)域的用水點安裝物聯(lián)網(wǎng)水表，實現(xiàn)對水資源消耗的精準計量 。網(wǎng)絡層則通過在各區(qū)域部署智能網(wǎng)關(guān)，采用有線和無線相結(jié)合的方式，將感知層采集到的數(shù)據(jù)傳輸至云平臺。在一些布線困難的區(qū)域，如露天停車場、部分商鋪等，采用無線通信技術(shù)（如4G）進行數(shù)據(jù)傳輸；而在建筑內(nèi)部的主要區(qū)域，則通過有線網(wǎng)絡連接智能網(wǎng)關(guān)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性 。平臺層和應用層則利用Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺的現(xiàn)有功能，并根據(jù)商業(yè)綜合體的具體需求進行定制化開發(fā)。在應用層，為商業(yè)綜合體的管理人員提供了專門的能源管理界面，集中展示能耗監(jiān)測、能耗分析、能源流向圖、數(shù)據(jù)報表等功能模塊，方便管理人員實時了解能源使用情況，進行決策分析 。

4.3 應用效果

通過該能耗監(jiān)測系統(tǒng)的應用，商業(yè)綜合體取得了顯著的能源管理效果。在能耗監(jiān)測方面，管理人員能夠?qū)崟r掌握各區(qū)域、各類型能源的消耗情況，及時發(fā)現(xiàn)能源異常消耗點。例如，通過實時監(jiān)測發(fā)現(xiàn)某樓層的一家餐廳在非營業(yè)時間仍有較高的電力消耗，經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)是部分設備未關(guān)閉，及時進行整改后，該餐廳的月耗電量明顯降低 。能耗分析功能幫助商業(yè)綜合體發(fā)現(xiàn)了能源消耗的規(guī)律，如夏季空調(diào)用電占總用電量的比例較高，且在每天的12:00 - 16:00時段達到用電高峰?；谶@些分析結(jié)果，商業(yè)綜合體采取了一系列節(jié)能措施，如優(yōu)化空調(diào)運行策略，在高峰時段適當提高空調(diào)溫度設定值，同時加強對商戶的節(jié)能宣傳和管理 。復費率統(tǒng)計功能使得商業(yè)綜合體能夠根據(jù)不同時段的電價調(diào)整用電策略，在低谷時段安排一些可調(diào)整的用電設備運行，如夜間對部分儲能設備進行充電等，有效降低了用電成本 。通過能源流向圖，清晰地展示了能源在商業(yè)綜合體內(nèi)的分配和使用情況，發(fā)現(xiàn)部分公共區(qū)域的照明系統(tǒng)存在能源浪費現(xiàn)象，對其進行了節(jié)能改造，更換為節(jié)能燈具并優(yōu)化照明控制策略 。數(shù)據(jù)報表功能為商業(yè)綜合體的財務核算和能源管理決策提供了準確的數(shù)據(jù)支持，方便對能源成本進行精細化管理 。經(jīng)過一段時間的運行，該商業(yè)綜合體的能源消耗得到了有效控制，整體能源成本降低了15%左右，取得了良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

五、結(jié)論

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺通過其創(chuàng)新的分層分布式結(jié)構(gòu)，融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等先進技術(shù)，為能耗監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建提供了強大的支撐。從感知層的數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)傳輸，再到平臺層的數(shù)據(jù)管理和應用層的數(shù)據(jù)價值創(chuàng)造，各層協(xié)同工作，實現(xiàn)了對能源數(shù)據(jù)的全方位、精細化管理 。通過實際應用案例可以看出，基于該平臺的能耗監(jiān)測系統(tǒng)能夠幫助企業(yè)準確掌握能源消耗情況，深入分析能源使用規(guī)律，及時發(fā)現(xiàn)能源浪費問題，并采取針對性的節(jié)能措施，從而有效降低能源成本，提高能源利用效率，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力保障 。隨著能源管理需求的不斷增長和信息技術(shù)的持續(xù)進步，Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應用，并不斷完善和發(fā)展，為推動能源管理的智能化、高效化發(fā)展做出更大貢獻。在未來的研究和應用中，可以進一步探索將人工智能技術(shù)融入平臺，實現(xiàn)更加智能化的能源預測和優(yōu)化控制；同時，加強與其他能源管理系統(tǒng)的互聯(lián)互通，構(gòu)建更加完善的能源生態(tài)體系，以滿足日益復雜的能源管理需求 。

審核編輯 黃宇