BEMS如何管理智能建筑中的能源？ - 广州国际建筑电气展

能源是人类生活与长久发展的关键，但它也有其成本。因此，过度或不必要的能源使用会对整个社会产生经济影响，也会在环境层面产生重要的全球后果。

众所周知，建筑物是社会的能耗大户，我们绝大部分的能耗都是消耗在不同类型与功能的建筑物中。随着科技的发展，与能源效率和减少能源消耗相关的技术发展为新建筑模式的出现创造了条件：智能建筑。

智能建筑定义了不久的将来将出现的新能源场景。在智能建筑中，集成和互联是设计的关键点。由智能建筑组成的生态系统，称为智能建筑，代表了一个具有多种优势的系统，特别是在能源方面。还有许多与人们的舒适度和安全性相关的好处和优势。

楼宇自动化将智能应用于整个楼宇系统，涵盖各个应用领域。此类建筑的控制系统可以实时管理和监控其他设备的运行情况。在智能建筑中，利用最新一代技术来连接原本独立且分散运行的各种子系统。

借助系统监督和控制基础设施，建筑能源管理系统 (BEMS) 的自动化流程可实现对建筑运营的集中控制。安装在建筑物内的计算机控制系统监控建筑物的机械和电气设备。通过新的楼宇自动化技术，建筑物正在逐步发展为智能建筑。

例如，让我们考虑一下暖通空调技术，它可以创建互联的智能结构，从而保证舒适度优化以及能源和安全的高效管理和控制。“智能建筑”是指配备完善的通信服务、管理和监控数据网络系统，为住户提供共享服务的建筑。在能源转型时代，为了将不断增长的能源需求与环境可持续性结合起来，所有建筑都必须拥有有效的能源管理系统，以低投资、高使用率营造能源舒适的氛围。

智能建筑能源管理系统被称为BEMS，负责调节服务系统，例如，供暖，锅炉和泵，热调节以达到所需的最佳室温，调节灯光或其他消耗能源的设备，以及从电能表记录数据。例如，它可以通过冷却系统使用风扇等设备在整个建筑物内分配冷空气来调节建筑物内的空调。

如今，硬件和软件的进步，以及所用电子设备和网络协议、传感器的可靠性、向无线的过渡以及物联网的大规模普及，显然使各种智能网络和先进的控制功能成为可能通过传感器实现物体和系统的互连。

物联网对于智能建筑所有系统的互联具有决定性作用。事实上，借助物联网传感器，可以收集有用的数据来了解例如房间内人员的实际存在情况，从而调节灯光和气候参数。智能建筑中应用的传感器有助于管理和节省能源和消耗，并允许通过在发生故障时激活有针对性的干预措施来监控系统的性能。这意味着能够进行预测性维护。如果发送错误消息，系统会收集可以确定问题原因的数据。根据安装的平台，系统还可以进行编程以自动适应各种问题。

智能建筑还应该使用可再生能源来满足大部分能源需求。通过先进的分析软件实现高水平的集成和网络连接，帮助建筑业主获取大量信息，利用这些信息做出明智的决策，从而提高建筑本身的能源性能。

用于智能建筑能源管理和提升能源效率的BEMS

当我们使用术语“BEMS”时，我们指的是用于建筑物能源管理的高效系统，其唯一目标是在系统运行期间获得最低的能耗，因为我们的大部分能源需求来自于精确地来自建筑物的能源消耗，无论是住宅还是商业用途，用于执行各种工作活动。然而，BEMS 主要用于商业建筑、医院、酒店、教育机构、大型办公室、工业或购物中心。

BEMS与其他模型无缝集成，例如楼宇管理系统 (BMS) 和楼宇自动化系统 (BAS)。鉴于建筑物的使用强度，即使是出于工作目的，建筑物现在也承担着很大一部分能源消耗和CO 2排放。基于BEMS的精细能源监控有助于实现能源系统和能源供应的自动化管理。这一场景为创建智能建筑模型打开了大门。

那么，BEMS如何工作？从本质上讲，它们是极其复杂的解决方案，可以集成硬件、软件和ICT服务，以确保对建筑物能源需求的监控、自动化、管理和控制。通过BEMS，可以监控和自动控制消耗能源的电气和机械设备（单个建筑物或一组建筑物内的恒温器、HVAC 和照明系统）。建筑物中自动化的主要用途是暖通空调、照明、监控、访问控制、火灾探测和监视系统。

智能建筑自动化系统的运行方案（图片来源：Mouser）

所有这些都提高了能源效率和舒适度。通过这种方式，可以控制空调、照明、锅炉、热水器和管道等系统。收到信息后，除了湿度和温度参数之外，还可以从单个集中平台控制系统的开启和关闭时间。

BEMS系统的设计是一项复杂的任务，包括传感器或执行器等不同组件，并且基于理论原理，如果人们想到技术创新在我们今天的生活中所扮演的重要性，就不能再忽视这些原理。就楼宇自动化系统架构而言，有多层管理和控制。管理层负责从中央位置管理和控制智能建筑、记录和优化数据。问题检测是实时发生的。控制层负责在硬件层面控制楼宇设备。智能传感器和执行器收集现场数据并执行任务。

BEMS 的一个极其重要的方面是与其他软件的集成。BEMS通常与BMS和BAS连接和集成，这是现代智能建筑运行的两个标准平台。这些系统已经存在于建筑物中，并且很可能不需要BEMS创建临时传感器。通过这种集成，BEMS可以收集和分析额外的数据，从而获得建筑物随时间推移的更完整、更准确的能源使用情况。

实现智能建筑技术的因素是硬件和软件的进步，这简化了智能管理和控制功能的开发。在现代建筑BEMS应用中，这可转化为控制器、传感器、I/O 和执行器、可编程逻辑控制器和电机/运动控制器或使用电平处理器和高级微控制器的分布式控制系统。

传感器可以是数字的或模拟的，通常用于测量温度、湿度、通风和房间的占用水平。执行器可用于门锁、窗户警报器、安全摄像头放置、太阳能电池板、卷帘和其他运动机构。控制器接收来自现场传感器的输入，处理输入数据并驱动适当的执行器。

传感器和执行器可以通过有线或无线网关与控制中心进行通信。它们由电池或有线直流电压供电，通常在 5V 至 24V+ 范围内。无线传感器通过网关连接到监控系统，以感测湿度、HVAC 和室温。最新一代的传感器和执行器配备了内部处理器，能够在本地做出决策，而无需将其转发给控制器，从而提高生产率和系统效率。

无线传感器（来源：Mouser）

BEMS 的优势

在现代建筑中实施 BEMS 可能是实现智能电网和智慧城市模型的重要一步。事实上，BEMS 可以监督多余累积电力的存储和随后的释放，例如由现场安装的可再生能源发电厂产生的电力。因此，所有这些都有助于更好地对当地电网进行监管。

BEMS可以更轻松地识别系统异常和问题，从而降低电涌、停机以及电气和机械设备故障的风险。另外值得一提的是，由于能源效率的提高，降低账单成本的重要优势。因此，采用BEMS可以带来一系列好处，因为它的实施可以帮助建筑物获得可持续性和能源效率的认证，从而可以采取旨在提高人们舒适度和安全性的行动。

云软件平台的不断发展提供了性能监控、数据分析、可视化、故障检测和诊断以及高效的能源管理。通过将设备数据发送到云端，它可以利用人工智能的进步进行分析，以确定要采取的行动。

总结

能源效率、可持续交通和可再生能源是现代可持续发展无可争议的焦点。现代楼宇自动化系统通过分析历史数据来实时监控多个变量以调整设备。

随着时间的推移，各种能源效率模式、技术和创新解决方案层出不穷。其中，BEMS是极其重要的系统，因为它们还可以验证能源消耗随时间的波动，从而可以根据真实和具体的数据制定能源优化策略。智能建筑利用现代控制和自动化技术以及完全集成和自动化的管理，可以显著节省能源，保护环境并改善健康、安全和生活质量。

智能建筑中的传感器和执行器管理能量和数据流，而参数可以通过显示器轻松监控和控制。正如智慧建筑市场的最新趋势所示，硬件和软件的进步正在加速楼宇自动化的发展。楼宇自动化的趋势伴随着社会走向脱碳进程以及新的城市和能源模式。考虑到建筑物占全球能源消耗总量的很大一部分，技术挑战是到 2030 年减少建筑物的能源消耗，直至未来达到完全碳中和。能源场景发生了巨大变化，但最重要的是，这是近期生态和数字转型的重要一步。