IEEE 1888标准在建筑节能系统中的应用

许紫晗　张艺丹

内蒙古大学电子信息工程学院（010000）

IEEE 1888标准在建筑节能系统中的应用

许紫晗张艺丹

内蒙古大学电子信息工程学院（010000）

建筑能耗是我国能源消耗的重要组成部分，利用由中国企业主导制定的IEEE 1888标准能够很好地实现能耗监控网络中各传感器设备的互通互联，实现通信组件、数据库、应用端间的智能信息交互、远程监控和集中管理，最终实现节能减排的目的。这里介绍了IEEE 1888在建筑节能领域的简单应用，并对其发展前景作了简要讨论。

IEEE 1888；建筑节能；传感器网络

2008年中国电信携手天地互联等国内企业牵头成立了IEEE 1888工作组，致力于研究节能环保领域的绿色标准，并于2011年3月被正式发布成为IEEE 1888标准。IEEE 1888泛在绿色社区控制网络协议（UGCCNet）是以绿色环保为宗旨，采用全IP的思路，深度融合IPv6、物联网、云计算等信息通信技术，能够将所有传感数据和控制数据进行自由传输与交互的应用层面的通信协议。IEEE 1888所具有的开放性、可扩展性、兼容性、可控可管性等优点赋予了其广阔的应用空间，在楼宇节能、环境监测、工业监测、区域能源管理以及智能表计等领域均可有深入应用，商业价值和市场潜力巨大。

1　IEEE 1888标准协议系统结构

IEEE 1888是面向应用的控制协议，采用分层通讯协议系统结构，不同的层次分别支持不同的通讯协议。IEEE 1888是基于TCP/IP的时间，继承了TCP/IP的显著特点，融合了各种无线以及有线的远范围与近距离通信方式，使得IEEE 1888在底层网络的接入方式上有很大的包容性，可以接入各种现场总线协议，诸如Lonworks、Modbus、ZigBee等。

IEEE 1888系统由以下各项构成（见图1）：

图1　IEEE 1888系统构成图

1）网关（GW）

在网关下面链接传感器和执行器，网关屏蔽了各种跟不同访问网络的规格差异，在统一的IEEE 1888通讯协议的帮助下，可以在互联网上起到在线化的作用。

2）储存器（Storage）

储存器在IEEE 1888中将在线化的传感数据或状态信息长期保存，可在任意时间读取。此外，储存器也可作为组件数据共享的服务器使用。

3）应用单元（APP，Application）

根据应用方式不同，应用单元有很多功能和开发方式。可以进行可视化应用，即从IEEE 1888组件中读取数据，将传感器数据转化成PNG（Portable Network Graphics）等图像文档，然后作为网页服务器的一部分部署；也可以进行统计应用，用于处理庞大的观测元数据，并保存各种运算处理的结果。

4）负责IEEE 1888组件之间交互的IEEE 1888注册器（Registry）

注册器和上述三种组件有根本不同。注册器在网络中维护着“在哪里的哪个组件，对应着那些数据信息”的绑定关系，并能依照条件检索到相应的组件。当大量数据在不同的储存器上分别进行保存时，应用单元通过使用注册器可以找到对应的储存器，进而找到所需的数据。

其中网关、储存器和应用单元统称为IEEE 1888组件。组件之间有通用的通信接口，注册器与组件之间有不同的通信接口，能够充分实现网络设备间的交互和协同工作。

2　简单建筑节能系统构建

本系统的目标是实现办公楼能耗设备能耗状况的实时监控，并根据实际情况提醒办公现场或远程控制能耗设备，实现能源的优化管理和合理调配，最终达到节能减排的效果。

IEEE 1888系统的构建一般包括如下流程步骤：

系统需求定义、点列表及网络的设计、安装工程、工作测试。

2.1办公楼设备现状以及系统要求

本系统为一栋5层楼20个办公室电力管理系统。各个办公室都安装有独立的电力表计，这些电力表计的值通过Modbus（RS 485）现场总线集中进行记录。

2.2统整体构成

系统整体构成如图2所示

根据系统整体构成图设计系统点列表见表1。

图2　系统整体构成图

根据系统整体构成图设计系统网络见表2。

表1　系统点列表

表2　系统网络

2.3系统配置及测试

由于篇幅限制，本文只介绍电力表计的网关配置方法：

IEEE 1888网关从设置20个办公室的Modbus （RS485）电力表计上分别取得累计电量（kWh），将其以WRITE程序发送到IEEE 1888服务器。此外，电力表计遵循10 000时清零的循环计算。

满足如上要求的IEEE 1888网关配置文档如代码所示，根据此设定，各办公室电力表计值被传送到IEEE 1888的Storage服务器上。

3　测试结果与讨论

经测试系统通过分布在各个办公室的电力表计以及传感器进行数据采集，分别对室内的用电量、温度、换气扇开关状态、窗户开关状态、百叶窗开关状态、房门开关状态进行实时监测，很好地反应了当前室内的能耗状态及能源利用效率，为建筑节能环保提供了一种可行的全新方案。

在传统的建筑节能系统中，由于各个系统之间所采用的网络设备功能不能关联、信息不共享，易产生信息孤岛的现象。如何实现系统集成、数据互联共享，如何满足远程监控、远程管理的需求，是当前技术发展急需解决的主要问题。IEEE 1888就是在这一大背景下提出的全新网络控制协议，尤其能在楼宇设备管理、建筑节能领域发挥重要作用。

IEEE 1888最大的特点就是实现了信息交互、协同服务、集中监测和统一管理。通过统一的远程信息采集信令和远程控制信令，为数据信息的交互提供了统一的平台，提高了设备之间的兼容性以及协议之间的一致性。随着传感器技术以及网络通信技术的进一步发展，IEEE 1888技术将广泛应用于智能建筑、生态社区和城市数字生态的建设中去，为节能环保，创建美好明天提供坚实的技术基础。

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