總所周知，物聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)了物流、制造和零售等眾多行業(yè)的流程自動(dòng)化和運(yùn)營(yíng)效率。而如今消費(fèi)者和企業(yè)特別關(guān)注能源領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，特別是近年來(lái)有關(guān) CO ₂排放管理的相關(guān)法規(guī)進(jìn)一步強(qiáng)化了這一點(diǎn)。

除了電力供應(yīng)鏈的眾多優(yōu)勢(shì)之外，物聯(lián)網(wǎng)能源管理系統(tǒng)還為新型、更智能的基礎(chǔ)設(shè)施鋪平了道路，有望顯著節(jié)省成本、提高安全性和提高效率。

財(cái)務(wù)收益是企業(yè)研究物聯(lián)網(wǎng)功能以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的主要原因之一。借助智能電表、實(shí)時(shí)能源監(jiān)控和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)，所有行業(yè)參與者都可以更好地管理成本和投資并減少浪費(fèi)。

為了跟上通常旨在減少排放的新法規(guī)，能源行業(yè)經(jīng)歷了巨大的變革。企業(yè)越來(lái)越多地將用于能源消耗和管理的物聯(lián)網(wǎng)軟件和硬件以及其他解決方案集成到其運(yùn)營(yíng)中，以減少碳足跡并制定面向未來(lái)的戰(zhàn)略，目標(biāo)是成為100%綠色公司。

一般來(lái)說(shuō)，房主不會(huì)主動(dòng)每天或?qū)崟r(shí)監(jiān)控他們的能源消耗：月度報(bào)告和公用事業(yè)賬單說(shuō)明了過(guò)去的能源消耗，但立即采取行動(dòng)至關(guān)重要。在商業(yè)建筑中，參與度和意識(shí)同樣重要，但自動(dòng)化監(jiān)控提供了最大的價(jià)值。

支持Wi-Fi的LED燈可根據(jù)慣例、動(dòng)作或聲音進(jìn)行編程以打開和關(guān)閉，以節(jié)省能源。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)的可定制性，企業(yè)可以從更節(jié)能的照明解決方案中受益，并減少燈光和電器的開啟時(shí)間。能源的大幅減少對(duì)財(cái)務(wù)產(chǎn)生積極影響，并有助于打造可持續(xù)的工作場(chǎng)所。

能源管理

建筑物占全球能源使用量的40%以上和電力使用量的70%以上。鑒于我們大部分時(shí)間都在其中度過(guò)，這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可能并不令人震驚。

為了信守承諾并實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，減少對(duì)從全球氣候變化到對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的關(guān)注等大大小小的問(wèn)題的影響，越來(lái)越多的垂直行業(yè)企業(yè)正在制定戰(zhàn)略，使其設(shè)施對(duì)環(huán)境更加敏感。

在可行的情況下，可以通過(guò)使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備測(cè)量能源來(lái)制定計(jì)劃來(lái)減少能源使用，這將節(jié)省資金和資源。商業(yè)領(lǐng)域是物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控廣泛采用的行業(yè)之一。零售店客流量的變化常常導(dǎo)致對(duì)空調(diào)等大型能耗設(shè)備的需求發(fā)生變化。

例如，臺(tái)灣一家重要的移動(dòng)電話服務(wù)提供商在其零售店安裝了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。通過(guò)將每家商店連接到中央監(jiān)控系統(tǒng)，他們能夠快速監(jiān)控每家商店的能源使用情況和客流量，并且能夠相應(yīng)地調(diào)節(jié)空調(diào)的使用，以在減少用電量的同時(shí)保持舒適的環(huán)境（圖1） 。

物聯(lián)網(wǎng)解決方案為智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施鋪平道路

圖 1：SRG-3352 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在臺(tái)灣的一座建筑中實(shí)施，用于跟蹤和管理每個(gè)商店的電力使用情況。(Source: AAEON)

遠(yuǎn)程監(jiān)控

基于物聯(lián)網(wǎng)的能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含傳感器、調(diào)制解調(diào)器、微控制器和其他相關(guān)組件，以增強(qiáng)能源管理流程。

如果沒有工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT)，收集有關(guān)機(jī)器狀態(tài)和性能的操作數(shù)據(jù)就需要人工訪問(wèn)。遠(yuǎn)程監(jiān)控是一種獲取全面、實(shí)時(shí)性能數(shù)據(jù)的方法。然后可以檢查該信息以找出影響設(shè)備的整體效率和輸出的趨勢(shì)和關(guān)系。

人工智能的用途之一是預(yù)測(cè)將產(chǎn)生多少能源。在這種情況下，可以利用深度學(xué)習(xí)方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在預(yù)測(cè)家電消耗和預(yù)測(cè)用戶行為方面進(jìn)行更精確的分析。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的能效解決方案可以記錄每臺(tái)工業(yè)機(jī)器的能源使用信息，以及溫度、壓力和運(yùn)行速度等過(guò)程運(yùn)行參數(shù)。可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，以找到聯(lián)系和潛在應(yīng)用，以逐步改變能源使用并制定公司可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

例如，Silicon Labs在德克薩斯州的大型建筑中開發(fā)了一個(gè)數(shù)字化項(xiàng)目。這些建筑每天有800多人使用，需要消耗大量電力。營(yíng)業(yè)時(shí)間內(nèi)的峰值能源使用量可能超過(guò)800千瓦。據(jù)Silicon Labs稱，2019 年，每年消耗的能源超過(guò)8500兆瓦時(shí)。按0.09美元/千瓦時(shí)計(jì)算，每年的電力費(fèi)用超過(guò)100萬(wàn)美元。

據(jù)Silicon Labs稱，物聯(lián)網(wǎng)政策改善了消費(fèi)和年度支出。該建筑安裝了Silicon Labs的數(shù)百個(gè)傳感器，包括具有互聯(lián)網(wǎng)連接功能的儀表和占用傳感器。

Silicon Labs與附近的德克薩斯州企業(yè)SmarteBuilding合作，開始收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以識(shí)別潛在的能源概況。改變建筑物的供暖和制冷時(shí)間表就是其中之一。為了實(shí)現(xiàn)供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 控制的自動(dòng)化，額外的算法和云服務(wù)正在應(yīng)用于建筑能源管理數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)解決方案的優(yōu)勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)存在了足夠長(zhǎng)的時(shí)間，足以為大城市獲得基于網(wǎng)格的智能物聯(lián)網(wǎng)能源管理的回報(bào)。世界各地的企業(yè)都采用了智能能源管理系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈儽葌鹘y(tǒng)技術(shù)提高了能源效率。

過(guò)去兩年，能源價(jià)格以創(chuàng)紀(jì)錄的速度上漲。根據(jù)地點(diǎn)的不同，從2021年上半年到2022年底，能源價(jià)格上漲了13%至135%。成本大幅上漲，節(jié)能成為許多企業(yè)的首要任務(wù)，這是可以理解的。因此，削減能源成本對(duì)于降低管理費(fèi)用和提高收入至關(guān)重要。

例如，當(dāng)照明系統(tǒng)在提供適當(dāng)?shù)恼彰魉降耐瑫r(shí)消耗盡可能最少的能源時(shí)，就會(huì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新和執(zhí)行器的快速動(dòng)作。執(zhí)行器響應(yīng)時(shí)間的延遲會(huì)導(dǎo)致能源浪費(fèi)。許多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)都在客戶端-服務(wù)器模型上運(yùn)行，其中所有通信都通過(guò)中央云服務(wù)器進(jìn)行，這可能會(huì)導(dǎo)致通信延遲。

持續(xù)監(jiān)控和修改能源使用的能力是能源管理中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的另一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。例如，跟蹤 HVAC 系統(tǒng)的能源使用情況使您能夠確定其是否運(yùn)行效率低下或未能按計(jì)劃關(guān)閉。此信息可用于提醒維護(hù)人員，以便他們提供必要的支持。

當(dāng)檢測(cè)到問(wèn)題時(shí)，由于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的連接，智能HVAC系統(tǒng)可以立即將通知傳輸?shù)骄S護(hù)人員的智能手機(jī)或智能手表。這意味著這些小工具可以通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信或通過(guò)云上的集中式系統(tǒng)直接相互通信。這意味著您可以使用 PC 甚至智能手機(jī)遠(yuǎn)程檢查物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的能源使用情況。

物聯(lián)網(wǎng)解決方案為智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施鋪平道路

圖 2：基于物聯(lián)網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)的拓?fù)洌▉?lái)源：Phoenix Contact）

儲(chǔ)能

基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備在不可預(yù)見的情況下可以很好地利用能源存儲(chǔ)。由于智慧城市中物聯(lián)網(wǎng)的最新進(jìn)展，儲(chǔ)能市場(chǎng)正在不斷擴(kuò)大。必須實(shí)施適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能系統(tǒng)來(lái)控制可再生能源并降低能源生產(chǎn)和輸送的成本。

在停電或其他問(wèn)題的情況下，存儲(chǔ)通常可以幫助消費(fèi)者保持能源獨(dú)立性和耐用性。由于可再生能源的波動(dòng)性，電力設(shè)施必須延長(zhǎng)負(fù)載周期以滿足需求，這會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本產(chǎn)生影響。儲(chǔ)能的眾多好處包括減少負(fù)載需求、電壓穩(wěn)定性、應(yīng)急電源和能量平衡。

未來(lái)的趨勢(shì)

由于其明顯的優(yōu)勢(shì)，物聯(lián)網(wǎng)能源管理市場(chǎng)正在以驚人的速度擴(kuò)張。專家預(yù)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)能源行業(yè)的年復(fù)合增長(zhǎng)率將高于25%。也就是說(shuō)，市場(chǎng)每年將以25%左右的速度增長(zhǎng)。

節(jié)能解決方案的采用可能會(huì)因兼容性而延遲，這是能源管理中一個(gè)特別令人煩惱的問(wèn)題。因此，提高各種設(shè)備、應(yīng)用和系統(tǒng)之間的互操作性的需求是目前最大的物聯(lián)網(wǎng)主題之一。換句話說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的任何設(shè)備都不應(yīng)該需要任何額外的軟件、硬件或設(shè)置來(lái)以即插即用的方式與任何其他設(shè)備或物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)連接。

制造組織徹底數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要組成部分之一是降低能源成本和優(yōu)化生產(chǎn)流程。通過(guò)實(shí)施現(xiàn)代智能制造和節(jié)能技術(shù)，企業(yè)可以提高機(jī)械效率、縮短生產(chǎn)時(shí)間并生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品。