摘要：研究基于物联网的绿色校园智能化节能系统，以高校绿色校园建设工作为出发点，探索如何在建筑物日常运行管理中，在保持建筑物舒适、便利、高效的前提下，在建筑物节能减排与功能保障之间找到最佳平衡点，以人为本地实现绿色低碳校园建设目标。

关键词：物联网;绿色建筑;智能化

碳达峰碳中和工作是推动经济社会高质量发展的重要引擎，中国提高国家自主贡献力度，力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这表明，需要在各行业持续深入地开展绿色低碳行动。

本文针对高校校园特定的建筑使用场景，采用计算机网络技术、物联网技术、传感器技术、暖通与空调等技术等，打造面向设备的、拥有人工智能的、高校校园一站式能耗管理云平台，助力绿色校园的创建，向学生宣扬健康、节约、绿色、环保的价值理念。

1、主要内容

传统上我国绝大部分建筑都属于高能耗建筑，建筑物日常运行消耗大量能源，综合能耗是同纬度发达国家的三倍。据统计，在普通高校校园建筑物的耗能构成中，暖通空调耗能约占55%，照明耗能约占20%，插座及动力耗能约占25%，建设绿色校园，主要就是开展对校园各类建筑的空调、照明等方面的能耗管控。

通过建设智能化“绿色校园能耗管理平台”，采用物联网技术对校内各主要建筑物的日常运行进行能耗监控、节能控制，实现对建筑内用电、照明、空调的智能化管控。建设坚持以人为本，并不一味追求低能耗而采用一刀切的形式牺牲建筑物的舒适性与功能性，而是在提升使用者舒适度与工作效率的同时达到节能减排的效果，真正构建绿色低碳智能化校园的建筑体系。

2、具体方案

本文研究校园建筑的空调、照明等方面的智能化能耗管控方法，以物联网的基本框架为基础建设动态节能控制系统，具体设计和实现了分体空调集中控制系统、智能照明控制系统、智能用电管理平台系统。

（1）分体空调集中控制系统

分体式空调安装方便、布置灵活，所以当前高校教室、实验实训室、办公室、宿舍楼等主要以分体式空调为主。在日常管理运行中，较为常见的问题主要是温度设置过低、人走空调不关、门窗大开使用空调等，能源浪费情况较为严重。

分体空调集中控制系统按照物联网的基本架构，分为感知层、网络层和应用层。感知层由空调采集控制器及传感器组成，通过传感器实时获取室内当前的环境质量数据，完成环境温度、实时温度、湿度、人体感应、门窗状态等参数采集，接受并执行上层决策向调节设备发布的控制命令，从而控制调节设备，对室内进行环境调控;网络层由TCP/IP、RS-485网络转换器组成，完成RS-485与TCP/IP信号的转换;应用层是管理控制中心PC中的Web中心服务器。系统拓扑图如下所示。

根据丹麦Fanger教授提出的PMV（热舒适）方程：

影响人体热舒适的因素有空气温度、空气流速、相对湿度、平均辐射温度、人体代谢率（活动量）、服装热阻等六个因素，空调节能和舒适性的理想状态的实质就是找到人群的舒适性和节能之间一个相对合理的平衡点。

我们为江南地区高校各类建筑物在不同条件下设定PMV方程相应的数据模型，通过软件分析计算，可以得出每种建筑物在不同季节条件、不同功能场景、不同时间段下，兼顾舒适性、低能耗、环境健康等因素的最佳温湿度设定值。

另外通过微波双鉴探测器、门磁探测器和窗磁探测器等，可以有效判断现场是否有人员活动、是否关闭门窗等，有效杜绝人走不关空调、开空调大开门窗等浪费能源的行为。

（2）智能照明控制系统

高校校园里，由于灯光控制仍主要采用手动开关、定时器等传统控制方式，因此经常出现空教室灯常亮、办公室实验室下班后不关灯、白天光线很好走廊等公共区域却亮着灯、食堂就餐人不多却整个大厅开着灯、巨大体育馆或操场没人锻炼却开着很多高功率金卤灯......等等在照明方面由于管理不善导致的电能的浪费，以及同步产生的灯具使用寿命的损耗，经济损失相当可观，是绿色校园的建设过程中必须解决的问题。

本文研究基于物联网技术的智能照明控制系统，采用现代化数字控制技术和网络技术，集成了多种照明控制方式。系统采用光照度传感器解决公共区域白天亮灯问题;采用微波双鉴探测器解决教室/办公室人离开不关灯的问题;采用人流量统计摄像机与热成像动态检测技术解决大型场馆/操场灯光闲置问题;采用DALI技术以数字控制方式解决灯光按需自动调节强弱的问题，DALI能实时反馈每个灯光节点的健康状况从而解决灯具报修不及时影响正常使用的问题。

以高校图书馆阅览室智能灯控为例，通过研究图书馆阅览室读者的行为习惯，提出了基于读者行为习惯的图书馆照明节能控制系统设计方案，力求在达到节能、高效的绿色照明要求的同时，用以人为本的理念为读者提供方便、舒适的照明环境。

（3）智能用电管理平台系统

高校校园智能用电管理平台采用个性化定制首页，校园数据、综合能耗数据分析图表等信息综合地进行展示，直观展示校园能耗情况、反映节能效果。根据校区地图搭建模型，采用3D技术对校区进行多维可视化展示，将复杂抽象的数据信息以直观的视觉元素及视角去呈现，便于管理者宏观掌握校园能耗情况。

平台将实时监测校内用电设备的运行状态，实时采集设备相关能耗数据，针对异常状态和异常数据实时预警。告警信息实时推送展示，便于管理人员第一时间定位报警源头、排查异常问题。

平台将从分户分项分类多个维度展示能耗数据，大数据分析能耗走势，优化节能改进思路、改善能耗现状认知、減少能耗管理盲区、避免能源浪费、提升节能效果、提高管理效率。

3、小结

“绿色校园智能化节能系统”积极响应国家“碳达峰、碳中和”行动目标，积极响应教育部关于“绿色学校创建”等一系列政策号召，采用物联网技术对校园建筑物的日常运行进行能耗监控、节能控制，实现对建筑内用电、照明、空调的智能化管控，能够在保障好师生日常工作生活前提下，极大降低建筑物运行能耗，经济和社会效益巨大。

参考文献：

[1]建筑电气设计中智能化技术应用存在的问题及对策[J].王颖光，王君伟，洪作全.  江西建材. 2021（05）

[2]智能化技术在建筑中的作用探析[J].刘志坚.  中国战略新兴产业. 2018（20）

[3]智能化技术在住宅小区中的应用研究[J].王宝树.  智能建筑与智慧城市. 2019（04）

作者简介：李博，1980年10月，男，汉族，籍贯：江西省，学历：研究生，职称：讲师，研究方向：建筑智能化工程技术。