安科瑞陳偉 acrelchenwei

在保證建筑使用舒適度的情況下，為對建筑電力能耗情況實時監(jiān)測與預測，本研究探索基于物聯(lián)網(wǎng)技術的建筑能耗感知預測系統(tǒng)的建設方法，提出系統(tǒng)架構及相關配置情況，闡述系統(tǒng)的典型應用，為能耗感知預測系統(tǒng)的研發(fā)提供思路，助力實現(xiàn)建筑運行過程中節(jié)約能耗、提高能源使用效率的目的，提高現(xiàn)代化城市管理能力。

21世紀以來，物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展迅速，已經(jīng)成為我國信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)技術主要通過前端設備的布置，將采集到的信號與網(wǎng)絡進行連接，通過有線或者無線方式將信號實時傳輸[4] ，實現(xiàn)對物體的有效定位、識別等功能。物聯(lián)網(wǎng)技術架構主要分為三層，即：感知層、網(wǎng)絡層和應用層[4] 。感知層依靠安裝布置在物體上的傳感器設備，對物體信息采集與發(fā)送，網(wǎng)絡層在接收到信息后，使用互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡等技術將信息傳送到應用層，通過應用層對信息進行智能處理，實現(xiàn)物體實時監(jiān)控或控制的智能化管理體系。

建筑能耗感知預測系統(tǒng)主要依托于物聯(lián)網(wǎng)技術以及智慧城市管理平臺（見圖1），整體系統(tǒng)架構根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)基本架構分為感知層、傳輸層和應用層三部分，應用層依據(jù)系統(tǒng)實際應用功能分為能耗數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)及能耗預測子系統(tǒng)兩部分。

本文研究對象為建筑物的電力耗能，能耗管理子系統(tǒng)對建筑物已發(fā)生的耗能進行有效記錄與存儲，能耗預測子系統(tǒng)根據(jù)傳感設備采集到的預測指標對建筑物能耗進行預測，便于建筑管理人員對能耗進行有效把控。

物聯(lián)網(wǎng)技術的本質(zhì)是通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物與物之間的相互連接，并實現(xiàn)物與物之間的信息聯(lián)通和交互[5] 。建筑物能耗的實時感知依賴互聯(lián)網(wǎng)設備的布置，能耗數(shù)據(jù)通過傳感器設備采集后，利用無線通信技術傳輸?shù)椒掌?，服務器將?shù)據(jù)進行處理后存儲在后臺數(shù)據(jù)庫，并在能耗管理平臺展示能耗情況。

傳感裝置用于采集各類數(shù)據(jù)，包括能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)用于建筑物能耗實時感知，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)用于能耗預測。能耗感知模塊會對房間的能耗實時監(jiān)測對比，當房間內(nèi)的耗能超過歷史消耗能耗的高值時，則會在系統(tǒng)頁面對建筑管理人員提示，建筑管理人員不僅可以查看能耗實時數(shù)據(jù)，還可對歷史數(shù)據(jù)進行分類篩選、搜索等操作，便于管理人員的決策。

能耗預測模塊配合能耗管理系統(tǒng)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對建筑物未來能耗進行準確預測，合理優(yōu)化用電配置，減少建筑用電浪費和碳排放。本研究基于物聯(lián)網(wǎng)技術采集能耗預測所需指標 ，構建 BP（Back propagation 反向傳播）神經(jīng)網(wǎng)絡進行建筑物能耗預測，其基本流程如圖2所示，通過傳感器采集室外溫度等所需信息，將采集到的信息傳輸?shù)焦芾砥脚_，將模型數(shù)據(jù)擬合后便得到建筑能耗預測結果，將結果返回用戶界面。BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法是一種多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡，基于下降法進行求解[6] ，能夠模擬人的思維模式對機制進行學習，被廣泛地應用于建筑領域的能耗預測。

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綜上所述，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的進步和智慧城市的發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)技術構建建筑物能耗感知預測系統(tǒng)，可以使建筑物能耗可視化、存儲歷史數(shù)據(jù)、賦能城市管理水平、提高建筑管理能力以及能源使用效率。