校园能源使用无线监控技术现状及发展趋势

杨滨峰

摘要：为了解决高校校园中存在的能源浪费情况，近年来校园能源使用监控技术取得了较大的发展。本文着重从能源审计，数据采集，控制方式等多个方面对目前的校园能源使用监控技术进行了介绍和总结。最后通过分析目前监控技术存在的问题，探讨了校园能源使用监控技术的发展趋势。

关键词：能源使用；监控技术；控制方式

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）11-0230-02

1 引言

随着国家“十三五”规划的全面展开，建设智慧型、资源节约型、环境友好型社会已经成为了全社会的共识。作为先进知识的传播者，高校本应是社会学习的资源节约典范，但由于我国学校普遍实行免费用电供应的用电模式，学校内部的个人和单位用电随意性较大，建筑物、实验设施、个人等用电设备每年都呈数量级增长，浪费电的情况时有发生，造成了大量能源浪费的情况。因此，目前高校都在积极地探索和实践能够实现有效节约校园能源的监控技术。

2 校园能源监控技术现状

2.1 能源审计

能源审计是指用能单位自己或者委托从事能源审计的机构，根据国家有关节能规定，对能源使用过程进行检测、核查、分析和评价的活动。为了提高节约效果，有人提出将应用于企业的能源审计制度应用于高校，从而实现能源的节约。比如同济大学的宋亚超[1]等人提出了对于校园建筑节能的能源审计问题，针对于校园内常有“重监测，轻审计”的现象提出了要对高校的能源消耗情况进行监督，并进行合理的限制来降低能耗。西安建筑科技大学的杨才兴[2]比较了校园能源审计和企业能源审计之间区别和联系，构建了校园能源审计的指标体系，分析并总结了多种评价方法，为高校的能源审计提供了新的思路。

2.2 有线能耗数据采集

为了能更好地获取高校的各种能耗数据，南昌大学的周亚东[3]等人利用基于总线和以太网的高校建筑能耗监测平台来采集各种电能表、水表和气表的数据并进行监管，从而降低建筑的能耗。太原理工大学的张国琦[4]等人，则通过485总线方式来采集智能表具，如智能电表、智能水表等的数据，并通过数据网关，将数据采集到数据采集服务器中，最终在能源管理平台上进行显示。山东大学的张承刚[5]则以校园网为基础，综合地理信息系统、能源监控系统等，来实现对校园能源的监控。

2.3 无线能耗数据采集

由于有线能耗数据采集需要建设相应的传输总线或依托于已有网络，不仅需要对已有线路进行改造，工程巨大，而且不能灵活地适应各种场景。而采用无线方式对能耗数据进行采集则可以解决上述问题。北京交通大学的张晓亮[6]应用无线传输和网络传输方案解决了远程电能计量计费系统的电能数据采集问题。东北电力大学的关博文[7]利用无线传感网络的无线数据传输特性，结合数据库技术采集水电消耗数据，来实现对校园水电能耗的监控。广东技术师范学院的曾海均[8]同样采用物联网技术来实现对校园用电设备的自动抄表和智能化管理，并设计了基于校园物联网的软件系统，来统一实现对校园用电设备的数据监测。

2.4 应用场景分类与控制

随着高校校园中，能源系统的使用和种类越来越复杂，通过对能源系统进行分类，并进行自动化控制成为了节约能源的一种新思路。安徽理工大学的陈杰[9]利用光照度传感器采集的光照度信息和热释电红外传感器采集的人员信息来控制可调光的LED日光灯的工作状态，来实现针对教室不同工作模式和分区域控制设计的需要。哈尔滨商业大学的李彬彬[10]依靠照度传感器、振动传感器和人体红外传感器对教室信息进行采集，并应用自适应模糊模型参考学习控制算法进行融合分析，最终实现对灯具的智能控制。山东大学的聂丽锦[11]采用摄像头采集教室的图像，用深度学习算法对图像进行处理与分析，从而获得教室中实际自习的学习人数和位置等数据信息，再根据自习教室中实际的光照度来对教室中的灯具进行控制从而实现节约能源的目的。

3 发展趋势

随着国家“智慧城市”建设的不断发展，作为重要组成部分的高校“智慧节约型校园”建设也必将越来越受到重视。在新的替代性能源技术得到广泛应用之前，利用成熟的电子信息和自动化技术可以很大程度地实现能源利用效率的提高和能源消耗的减少。目前校园能源监控技术虽然种类多样，原理可行，但却不可避免地需要一定的实施条件，这也导致了其应用性较差，如一般要求是智能仪表，这本身就是重新设计和投资；数据采集系统的有线网络结构，需要重新布线和设计；数据采集系统的无线传输距离比较短；软件平台只能在电脑端显示，不能进行数据分析和移动应用等。因此，以后的监控技术必然朝着多种措施并用，系统精细化分类，应用控制智能化，学科应用交叉化的方面发展，比如能源审计和技术控制同时施行；校园用电分为路灯用电，实验用电，教室用电等；用电控制采用人工智能算法；控制技术与材料、能源學科相互结合等。随着社会的进步和电子信息技术的发展，校园能源监控技术必将成为建设“智慧节约型校园”的重要组成部分，从而为建设绿色校园，绿色社会做出巨大的贡献。

参考文献

[1]宋亚强，谭洪卫，庄智.高等学校校园建筑节能监管体系中能源审计问题探讨[J].建筑节能，2012，40（2）：50-53.

[2]杨才兴.高校能耗监测与能源审计研究[D].西安：西安建筑科技大学，2016.

[3]周亚东.基于总线和以太网的高校建筑能耗监测平台系统的规划与应用[D].南昌：南昌大学，2012.

[4]张国琦，刘杰，张兴忠.太原理工大学能源管理平台建设研究[J].太原理工大学能源管理平台建设研究，2012，20（2）：50-53.

[5]张承刚.高校校园能耗监管系统设计与实现[D].济南：山东大学，2014.

[6]张晓亮.基于无线数据传输和ARM的网络抄表系统[D].北京：北京交通大学，2007.

[7]关博文.基于无线传感网络的校园水电管理系统开发[D].吉林：东北电力大学，2014.

[8]曾海均.基于物联网技术的校园电能管理系统设计与研究[D].广州：广东技术师范学院，2014.

[9]陈杰.高校教室智能照明控制系统的研究设计[D].淮南：安徽理工大学，2014.

[10]李彬彬.基于Zigbee的高校教室智能照明控制系统的研究[D].哈尔滨：哈尔滨商业大学，2012.

[11]聂丽锦.高校公共教室照明控制和智能化改进研究[D].济南：山东大学，2016.

Abstract：In order to solve the waste of energy in campus， the energy usage monitoring technology in campus has made great progress in recent years. This paper mainly introduces and summarizes the current energy usage monitoring technology in campus， including energy audit， data acquisition， control methods and so on. Finally， by analyzing the existing problems of monitoring technology， the development trend of energy usage monitoring technology in campus is discussed.

Key Words：Energy usage； Monitoring technology； Control methods；endprint