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基于物联网的建筑能耗数据采集与传输协议标准化研究1

基于物联网的建筑能耗数据采集与传输协议标准化研究

摘要

随着全球能源危机日益严峻和”双碳”目标的提出，建筑能耗已成为能源消耗的主要

领域之一。本研究聚焦于基于物联网技术的建筑能耗数据采集与传输协议标准化问题，

旨在解决当前建筑能耗监测系统中存在的数据孤岛、协议不统一、互操作性差等关键问

题。通过系统分析国内外建筑能耗监测现状，结合物联网技术发展趋势，本研究提出了

分层次、模块化的协议标准化框架，涵盖了感知层、网络层和应用层的完整数据链路。

研究采用理论分析与实证验证相结合的方法，构建了包含数据采集、传输、存储和应用

的全流程标准化体系。预期成果将形成一套完整的建筑能耗数据采集与传输协议标准，

为智慧建筑和城市能源管理提供技术支撑，推动建筑行业向绿色低碳方向发展。本研究

具有重要的理论价值和实践意义，可为相关政府部门制定政策提供参考，为行业企业提

供技术解决方案。

引言与背景

研究背景与意义

建筑行业作为全球能源消耗的主要领域，约占全球总能耗的40%，在中国这一比例

更是高达45%以上。随着城镇化进程加快和人民生活水平提高，建筑能耗仍呈持续增

长趋势。在此背景下，国务院发布的《“十四五”节能减排综合工作方案》明确提出要”强

化建筑节能”，住建部《建筑节能与可再生能源利用通用规范》也对建筑能耗监测提出

了更高要求。物联网技术的快速发展为建筑能耗精细化监测提供了新的技术手段，通过

部署各类传感器和智能设备，可以实现对建筑用能情况的实时、全面感知。然而，当前

建筑能耗监测系统普遍存在数据采集标准不统一、传输协议各异、系统互操作性差等问

题，严重制约了建筑节能工作的深入开展。因此，开展基于物联网的建筑能耗数据采集

与传输协议标准化研究，对于打破数据壁垒、提升监测效率、促进建筑节能具有重要意

义。

国内外研究现状

国外在建筑能耗监测标准化方面起步较早，欧美等发达国家已形成了较为完善的

标准体系。美国国家标准与技术研究院(NIST)发布的《智能电网互操作性标准框架》

涵盖了建筑能耗数据采集相关内容；欧盟的EN15232标准规定了建筑能源性能的自动

化控制要求；国际标准化组织(ISO)的ISO50001能源管理体系标准也涉及建筑能耗

监测。在传输协议方面，MQTT、CoAP、LoRaWAN等物联网协议已被广泛应用于建

筑能耗监测领域。国内方面，近年来也加快了相关标准制定工作，GB/T283502012《建

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筑能源管理系统技术规范》、JGJ/T2852014《公共建筑节能监测标准》等标准相继发

布。然而，现有标准多集中于宏观层面，针对物联网环境下建筑能耗数据采集与传输的

专项标准仍显不足，特别是在协议互操作性、数据格式统一性等方面存在明显短板。

研究目标与内容

本研究旨在构建一套完整的基于物联网的建筑能耗数据采集与传输协议标准体系，

具体目标包括：第一，系统分析建筑能耗数据特点及采集传输需求；第二，研究物联网

环境下数据采集与传输的关键技术；第三，设计分层次的协议标准化框架；第四，制定

具体的数据采集和传输协议规范；第五，通过实验验证协议的可行性和有效性。研究内

容将涵盖建筑能耗分类与特性分析、物联网感知技术选型、数据采集协议设计、传输协

议优化、安全机制构建等多个方面，最终形成一套技术先进、实用性强、可推广的建筑

能耗数据采集与传输协议标准。

研究概述

研究定位与范畴

本研究定位为应用基础研究，聚焦于物联网技术在建筑能耗监测领域的标准化问

题。研究范畴限定于民用建筑（包括公共建筑和居住建筑）的能耗数据采集与传输环节，

不涉及工业建筑和特殊用途建筑。在技术层面，研究涵盖从传感器感知到数据上传至云

平台的完整数据链路，重点解决数据采集的准确性、传输的可靠性和系统的互操作性问

题。研究将遵循”需求分析技术选型协议设计实验验证”的技术路线，确保研究成果的科

学性和实用性。

研究思路与方法

本研究采用系统化思维，将建筑能耗监测视为一个复杂的系统工程，从整体架构入

手，逐层分解研究问题。在方法论上，综合运用文献研究法、比较分析法、系统建模法、

实验验证法等多种研究方法。首先通过文献研究梳理国内外相关标准和研究成果；然后

采用比较分析法评估不同技术方案