物联网技术在建筑电气设备远程运维管理中的应用

引言

建筑电气设备是建筑正常运转的重要保障，其运维管理质量直接影响建筑的使用安全与效率。传统的运维管理模式依赖人工，存在响应不及时、故障预判难等问题，已难以满足现代建筑的运维需求。基于此，本文从相关理论与技术基础出发，探讨物联网技术在建筑电气设备远程运维管理中的核心应用场景及系统架构设计，以期为提升建筑电气设备运维管理水平提供有力支持。

一、相关理论与技术基础

1.1 物联网核心技术体系

物联网的核心技术体系构成可简要地表示为：感知层、传输层、应用层，感知层主要是利用传感器获取设备运行过程中的信息，例如利用温度传感器检测设备运行温度、利用电流传感器检测电路状态、利用射频识别给设备粘贴标签，并获得其运行过程的指纹。在物联网中，传输层应该适用较复杂的建筑环境，具有低功耗的广域网可实现远距离传输以及对频率不高的数据获取，对于需求实时数据传输的场合，即通过网关和中继器对没有信号的部位进行有效消除，以便更有效地发送和传输数据。

1.2 建筑电气设备运维管理特性

强弱电设备运维复杂，强电运维设备与弱电运维设备的运行参数不相同，运维方案要差异设置——强电设备要关注其绝缘状况，弱电设备要关注回路运行稳定性。运维要兼顾应急性与预防性——如对于电梯、消防水泵等系统设备故障会引发安全事故，需要应急响应；而空调机组等设备系统则需提前进行预防性检修，不能产生意外停机。此类运维工作在采用传统人力进行现场巡查中无法兼顾，容易发生故障后延误发现的问题或是发生无故障过度运维的现象。

二、物联网技术在远程运维管理中的核心应用场景

2.1 设备状态实时监测与预警

以智能感知为基础，以物联网技术来实现电气设备状态全天候的自动检测，不再受人工巡检时间和周期的限制。在电气设备如配电柜内的触头位置和变频器内的接触器触头位置安装温度传感器，实时监视电气触头温升和三相电流不平衡；在配电柜内变频器电机轴承处安装振动传感器，分析轴承的振动频率监测其磨损情况；在电气设备电缆接头处的内部绝缘层安装绝缘监测装置，监测绝缘层的绝缘电阻降低的速率等。从传输层将数据上传到应用层，系统自动与阈值数据比较，达到阈值就报警。趋势分析实现故障的预先防范预警机制。系统通过对历史数据建模形成设备健康模型，分析变压器负载率和温升曲线，得到未来 3 个月绝缘状态，考虑季节因素设置不同的预警阈值，防止绝缘老化、过热等现象受季节因素影响导致误报。对于慢变化故障形成阶段预警机制，实现运维人员故障预判，提前排计划，由被动检修提前预防为主，此种场景主要适合于隐藏设备以及重点设备管理。

2.2 远程故障诊断与处置

故障诊断需要依靠数据的辅助及协同支持，而物联网技术支持智能化的故障诊断数据辅助。出现故障报警时，系统将当前状态的该故障设备的过去所有故障信息、当前实时运行状态数据及关联设备的相关状态数据都抓取出来，然后根据不同参数经过算法模型判定产生该故障的根本原因。譬如本区域的某个照明回路多次报警跳闸时，结合此区域相关回路的电流曲线、漏电信息、现场天气状况等判断出为线路短路还是设备漏电，对于一些疑难故障时，还可以通过 AR 远程协助对现场人员进行可视化视频远程协助指导，通过画面显示与口述相关设备的状态信息对故障现场进行指导排查，降低等待维修人员上门的时间，以及设备故障异常处理所耗费的时间和费用。而有些设备，如果具备智能控制接口，可以在设备故障发生时，第一时间通过远程控制直接排除，不必等设备维护人员到现场处理。譬如当设备发生空调、风机等可调设备等运行负荷异常情况时，通过远程手段，远程调整运行参数，降低过载情况的发生，减少设备频繁故障启动的风险。在现场对设备故障进行远程处理可以解决以往工作时在高空进行工作和带电操作时面临的安全风险，以及重复维修处理设备故障，减少不必要的高空风险和带电隐患。远程故障排除之后将故障处置的过程和处置后的结果录入故障流程中，形成完整的故障处理和处置记录。此段时间的数据能够为后续故障排查诊断提供数据支持，不断地完善和提高故障诊断的准确性，不断提高故障的远程处置成功率。

2.3 设备全生命周期运维管理

设备的全生命周期数据得以连接起来应用于设备的管理过程。在设备安装的过程中，通过 RFID 标签记录设备的型号、出厂日期、安装位置等基本信息；运行过程中，产生的实时监测数据和维修改造信息与这些信息自动连接到一起形成动态记录；在设备的报废阶段，将设备的故障次数、维修改造成本、使用寿命等记录汇总起来，为新设备的选型提供数据参考。通过将设备的这些全生命周期数据整合起来，克服了传统纸质记录多头、信息孤立的弊端。通过结合全生命周期数据的维护策略更具合理性。通过对设备的运行时间、故障次数、运行性能衰减规律等形成设备的个性化维修改造方案，将运行情况较为稳定的配电柜尽可能延长维护周期，将故障多次出现的电机设备等提前列入维护计划；系统将根据设备所处的重要程度及故障的影响范围自动形成维修改造工单并优先下发重要设备的维修改造计划；系统将维修改造的人员进行处置效率、处置质量的记录，从而实现设备维修改造工作绩效的定量评估，推动运维团队的建

设与发展。

三、物联网远程运维系统架构设计

3.1 硬件层感知与传输设备部署

硬件的安装与被测物的类型、周围环境相适应，高温环境下选择耐高环境温度的传感器、有水环境中选择具有防水功能的传感器、大电流、强磁环境中尽量使用光纤传感器；监测传感器的安装位置结合实际环境经过精确测量固定好，电流传感器接入主回路，振动传感器贴在设备外壳表面；信号发送设备同时要考虑覆盖范围与价格，在每层的弱电井内集中布放网关接收信息，在信号死角放置中继器，中继器的布点避开大电流电缆以减小干扰；硬件有扩展接口以便后期添加监测点的位置，在安装时保证硬件稳固和线路的保护，考虑安全和美观。

3.2 软件层数据处理与应用平台

第一层次为算法，算法是数据有效应用的重要环节，数据中台是对各种品牌、各种协议采集的设备进行数据格式变换和清洗处理，将设备运行数据形成标准的数据集，通过缓冲区确保在断网情况下的数据不会丢失。算法包括基础算法和场景化算法，基础算法侧重于数据的清洁和设备的状态评估，场景化算法更倾向于场景化应用，如对电机的磨损场景、电缆的老化场景进行针对性计算，能对设备自我学习并加以优化。

结语

物联网技术为建筑电气设备远程运维提供了系统性解决方案，三层技术体系实现设备状态监测、故障诊断与全生命周期管理的智能化。系统架构中，硬件层保障数据采集质量，软件层提升决策科学性，安全层筑牢运行防线。实际应用需结合建筑与设备特性优化方案，避免技术与管理脱节。未来融合人工智能、数字孪生技术后，系统将更智能协同，进一步提升运维效率与安全性，为智慧建筑发展奠定基础。

参考文献：

[1] 刘 峥 . 物 联 网 技 术 在 智 能 电 气 安 装 中 的 应 用 研 究 [J]. 中 国 宽带 ,2024,20(12):165-167.

[2] 陈涛 . 基于物联网技术的建筑电气智能化系统设计与优化 [J]. 绿色建造与智能建筑 ,2023,(08):78-81.