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摘 要： 针对目前建筑照明能耗高，能源利用率低等问题， 分析了建筑照明能耗特点与现状，采用云计算技术，构建建筑照明节能智慧管控平台。用户通过该平台能实时地对照明设备的基本信息与能耗数据进行监控，实现建筑照明更高的智能化，创造更加舒适的环境，达到动态节能的效果。
关键词： 云计算; 建筑照明; 节能; 设计
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：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，即建筑的运行能耗，人们日常用能如采暖、空调、照明、炊事、洗衣等能耗，是建筑能耗中的主导部分[1]。全球范围内建筑运行能耗占全社会终端能耗的平均比例约为30%，相关统计表明，广义的建筑能耗总量占社会总能耗的50%左右，同时排放的二氧化碳约占全社会总排放量的50%[2]。全球每个国家都高度重视不断增长的建筑能耗问题。公共建筑中照明能耗占据建筑总能耗较大比重，因此，利用云计算技术，构建建筑照明节能智能管控平台，实现建筑照明更高的智能化，舒适化，节能化。
1 建筑照明能耗现状
随着我国经济快速发展，可持续发展和建设节约型社会成为所有人的重要课题。在中国总发电量中，照明占10%～12%，而且大部分照明用电都是低效照明[3]。有数据显示，用于照明的能源消耗占整个建筑大楼能源消耗的40%～50%[4]，其中多是采用传统的照明控制方式，能耗高，能源利用率低。传统照明控制方式高度依赖于人力，以至于经常出现“长明灯”，严重浪费资源的同时也大大缩短了灯具的使用寿命，照明灯具管理、维护、检修和更换都会耗费人力、物力。所以传统的照明控制方式已经明显不符合当今节约型社会的国策。
照明节能不但具有节约能源，改善环境的作用，同时还能有效缓解高峰用电和电力供需矛盾的问题[5]。目前许多公共建筑都是全封闭空间模式，完全依靠人工操作，在上班时段，照明不间断，消耗的能量大，也增加了室内热负荷。因此照明节能存在着非常大的发展空间[3]。人们一直研究通过选取高效光源和智能控制方式实现照明节能。在耗能最少情况下满足人们工作、学习和生活的需求。
2 建筑照明节能智慧管控平台建设思想
在进行建筑照明节能智慧管控平台建设过程中，以建筑照明节能化、智慧化、舒适化为目标，对建筑照明设备进行实时监控，集中控制与分区域控制相结合，方便后勤管理。具体建设思想包括以下几点。
⑴ 24小时远程监测：管理者可以随时随地监管建筑照明设备，一键开关，方便管理。
⑵ 设备、电流异常报警：设备故障、用电异常平台自动推送故障预警，让管理更简单。
⑶ 数据统计与分析：根据楼栋、园区进行数据统计，并形成日、月、年度报表。
⑷ 多用戶管理：可分为管理员权限及普通员工权限，不同区域可只有分配权限。
⑸ 实时显示灯光工作状态（故障、正常、待维护）、功率及使用寿命等。
⑹ 在线统计以办公室、楼宇或园区等为单位的能源消耗情况、灯光工作状态，并提供相关的报表。
根据平台设计思想与云计算的服务模型，我们提出了基于云计算技术的建筑照明节能智慧管控平台模型架构，如图1所示。
3 建筑照明节能智慧管控平台总体设计
基于云计算的建筑照明节能智慧管控平台建设方案其平台架构包括了以下五个层次，基础物理层、数据资源层、模型层、服务支撑层和应用层。平台架构图如图2所示。 ⑴ 基础物理层：包括了建筑照明节能管控平台底层硬件服务器，数据存储设备，操作系统以及网络基础通讯和安全设备等应用支撑，为上层数据的使用提供了统一的运行环境。
⑵ 数据资源层：主要包括建筑照明能耗数据，照明设备与用户基础数据及智能数据仓库等数据资源，对实时的各个照明设备能耗数据进行采集、存储、清洗、处理与分析，为用户决策提供数据支撑。
⑶ 模型层：主要包括能耗特征模型、能耗预测模型和照明能耗模型等，对建筑照明能耗进行特征分析，根据提供的模型对照明设备进行动态调光控制，达到节能目的。
⑷ 服务支撑层：有建筑照明设备能耗大数据应用分析库及预留分析接口组成，在模型层基础上，针对能耗数据提供智能分析库进行分析处理等，同时预留第三方接口，最终为上层提供统一门户服务。
⑸ 应用层：包括平面类、报表、曲线等各种业务组件，以及对能耗、设备异常、用电异常等进行预测分析与预警，实时监测照明设备产生的能耗。
4 建筑照明节能智慧管控平台的实现
为了保证平台的安全性、稳定性和灵活性，我们采用了基于云计算技术的三层体系结构B/S/S（Browser/WebServer/CloudServer）来实现建筑照明节能智慧管控平台设计模型。即在前客户端直接采用智能设备，中间服务器端运用中间传输设备，后台为云服务器，如图3。采用这种结构，实现了平台良好的兼容性、可扩展性和可移植性，有效地对照明能耗资源进行了整合。
5 结束语
本文针对建筑照明能耗高，能源利用率低，照明系统能耗大等问题，利用云计算技术三层体系结构，提出了建筑照明节能智慧管控平台的建设思想，并搭建了平台总体架构与设计模型，通过该照明节能智慧管控平台的设计，实现了建筑照明节能化、智慧化和舒适化，可为企、事业单位的建筑照明能源管理部门如何进行有效节能管控，提供了决策依据。
参考文献（References）：
[1] 全球新能源网.什么是建筑能耗？[EB/OL].http：//www.xny365.com/news/article-1669.html，2021-02-06.
[2] 绿建社.超低能耗绿色建筑设计与案例分析——中新天津生态城公屋展示中心！[EB/OL].https：//www.sohu.com/a/246914246_782221，2018-08-13.
[3] 吴殿延，何龙娟，肖敏等.“十二五”规划目标三议[J].开发研究，2010.5：1-8
[4] 纪力得.浅谈建筑电气照明节能设计与研究[J].《吉林省土木建筑学会2013年学术年会论文集》，2013.12：45-47
[5] 纪力得.建筑照明節能系统设计[D].吉林建筑大学，2015.
收稿日期：2021-02-22
基金项目：浙江建设职业技术学院2020年省属高校基本科研业务费项目（20200600601）
作者简介：朱静宜（1982-），女，浙江杭州人，硕士，副教授，主要研究方向：物联网与大数据。
关键词： 云计算; 建筑照明; 节能; 设计
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：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，即建筑的运行能耗，人们日常用能如采暖、空调、照明、炊事、洗衣等能耗，是建筑能耗中的主导部分[1]。全球范围内建筑运行能耗占全社会终端能耗的平均比例约为30%，相关统计表明，广义的建筑能耗总量占社会总能耗的50%左右，同时排放的二氧化碳约占全社会总排放量的50%[2]。全球每个国家都高度重视不断增长的建筑能耗问题。公共建筑中照明能耗占据建筑总能耗较大比重，因此，利用云计算技术，构建建筑照明节能智能管控平台，实现建筑照明更高的智能化，舒适化，节能化。
1 建筑照明能耗现状
随着我国经济快速发展，可持续发展和建设节约型社会成为所有人的重要课题。在中国总发电量中，照明占10%～12%，而且大部分照明用电都是低效照明[3]。有数据显示，用于照明的能源消耗占整个建筑大楼能源消耗的40%～50%[4]，其中多是采用传统的照明控制方式，能耗高，能源利用率低。传统照明控制方式高度依赖于人力，以至于经常出现“长明灯”，严重浪费资源的同时也大大缩短了灯具的使用寿命，照明灯具管理、维护、检修和更换都会耗费人力、物力。所以传统的照明控制方式已经明显不符合当今节约型社会的国策。
照明节能不但具有节约能源，改善环境的作用，同时还能有效缓解高峰用电和电力供需矛盾的问题[5]。目前许多公共建筑都是全封闭空间模式，完全依靠人工操作，在上班时段，照明不间断，消耗的能量大，也增加了室内热负荷。因此照明节能存在着非常大的发展空间[3]。人们一直研究通过选取高效光源和智能控制方式实现照明节能。在耗能最少情况下满足人们工作、学习和生活的需求。
2 建筑照明节能智慧管控平台建设思想
在进行建筑照明节能智慧管控平台建设过程中，以建筑照明节能化、智慧化、舒适化为目标，对建筑照明设备进行实时监控，集中控制与分区域控制相结合，方便后勤管理。具体建设思想包括以下几点。
⑴ 24小时远程监测：管理者可以随时随地监管建筑照明设备，一键开关，方便管理。
⑵ 设备、电流异常报警：设备故障、用电异常平台自动推送故障预警，让管理更简单。
⑶ 数据统计与分析：根据楼栋、园区进行数据统计，并形成日、月、年度报表。
⑷ 多用戶管理：可分为管理员权限及普通员工权限，不同区域可只有分配权限。
⑸ 实时显示灯光工作状态（故障、正常、待维护）、功率及使用寿命等。
⑹ 在线统计以办公室、楼宇或园区等为单位的能源消耗情况、灯光工作状态，并提供相关的报表。
根据平台设计思想与云计算的服务模型，我们提出了基于云计算技术的建筑照明节能智慧管控平台模型架构，如图1所示。
3 建筑照明节能智慧管控平台总体设计
基于云计算的建筑照明节能智慧管控平台建设方案其平台架构包括了以下五个层次，基础物理层、数据资源层、模型层、服务支撑层和应用层。平台架构图如图2所示。 ⑴ 基础物理层：包括了建筑照明节能管控平台底层硬件服务器，数据存储设备，操作系统以及网络基础通讯和安全设备等应用支撑，为上层数据的使用提供了统一的运行环境。
⑵ 数据资源层：主要包括建筑照明能耗数据，照明设备与用户基础数据及智能数据仓库等数据资源，对实时的各个照明设备能耗数据进行采集、存储、清洗、处理与分析，为用户决策提供数据支撑。
⑶ 模型层：主要包括能耗特征模型、能耗预测模型和照明能耗模型等，对建筑照明能耗进行特征分析，根据提供的模型对照明设备进行动态调光控制，达到节能目的。
⑷ 服务支撑层：有建筑照明设备能耗大数据应用分析库及预留分析接口组成，在模型层基础上，针对能耗数据提供智能分析库进行分析处理等，同时预留第三方接口，最终为上层提供统一门户服务。
⑸ 应用层：包括平面类、报表、曲线等各种业务组件，以及对能耗、设备异常、用电异常等进行预测分析与预警，实时监测照明设备产生的能耗。
4 建筑照明节能智慧管控平台的实现
为了保证平台的安全性、稳定性和灵活性，我们采用了基于云计算技术的三层体系结构B/S/S（Browser/WebServer/CloudServer）来实现建筑照明节能智慧管控平台设计模型。即在前客户端直接采用智能设备，中间服务器端运用中间传输设备，后台为云服务器，如图3。采用这种结构，实现了平台良好的兼容性、可扩展性和可移植性，有效地对照明能耗资源进行了整合。
5 结束语
本文针对建筑照明能耗高，能源利用率低，照明系统能耗大等问题，利用云计算技术三层体系结构，提出了建筑照明节能智慧管控平台的建设思想，并搭建了平台总体架构与设计模型，通过该照明节能智慧管控平台的设计，实现了建筑照明节能化、智慧化和舒适化，可为企、事业单位的建筑照明能源管理部门如何进行有效节能管控，提供了决策依据。
参考文献（References）：
[1] 全球新能源网.什么是建筑能耗？[EB/OL].http：//www.xny365.com/news/article-1669.html，2021-02-06.
[2] 绿建社.超低能耗绿色建筑设计与案例分析——中新天津生态城公屋展示中心！[EB/OL].https：//www.sohu.com/a/246914246_782221，2018-08-13.
[3] 吴殿延，何龙娟，肖敏等.“十二五”规划目标三议[J].开发研究，2010.5：1-8
[4] 纪力得.浅谈建筑电气照明节能设计与研究[J].《吉林省土木建筑学会2013年学术年会论文集》，2013.12：45-47
[5] 纪力得.建筑照明節能系统设计[D].吉林建筑大学，2015.
收稿日期：2021-02-22
基金项目：浙江建设职业技术学院2020年省属高校基本科研业务费项目（20200600601）
作者简介：朱静宜（1982-），女，浙江杭州人，硕士，副教授，主要研究方向：物联网与大数据。