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淺談建筑能耗管理云平臺(tái)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

更新時(shí)間：2020-12-28點(diǎn)擊次數(shù)：864

霍麗麗

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

 

摘要：本文以建筑能耗為研究對(duì)象，分析并設(shè)計(jì)了基于云服務(wù)平臺(tái)的建筑能耗管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可輔助企業(yè)多維度（即縱向時(shí)間緯度、不同專業(yè)指標(biāo)緯度、不同權(quán)限緯度等）監(jiān)測(cè)企業(yè)建筑能耗情況，并基于其對(duì)海量數(shù)據(jù)、復(fù)雜數(shù)據(jù)的挖掘及分析能力，支持企業(yè)追根溯源，探尋建筑能耗存在的根本問題，從而實(shí)現(xiàn)建筑能耗的優(yōu)化管理，有效降低企業(yè)因能耗帶來的利益損失，保證企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：能耗管控；建筑能耗管控；云服務(wù)平臺(tái)；能耗管控系統(tǒng)

 

0 引言

目前我國(guó)是*二大能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)建筑能耗約占全國(guó)總能耗的28%。在我國(guó)每年新建的20億平方米建筑中，其中99%是高能耗建筑，而既有的約430 億平方米建筑中，僅有4%采取了節(jié)能措施。按目前能耗增長(zhǎng)速度推算，到2020年，建筑能耗將超過現(xiàn)在的3倍以上。大型公共建筑不但能耗密度高，而且能耗浪費(fèi)非常嚴(yán)重，具有巨大的節(jié)能空間。我國(guó)建筑節(jié)能的推廣已勢(shì)在必行。

然而，建筑能耗涉及的范圍十分廣泛且復(fù)雜（見圖 1），故而實(shí)施對(duì)建筑能耗的管控十分困難。借助于大數(shù)據(jù)分析手段，通過對(duì)建筑能耗大數(shù)據(jù)的廣泛收集分析，無疑為建筑能耗的有效管控提供了良好的基礎(chǔ)。本文旨在借助于大數(shù)據(jù)分析手段，研究基于云服務(wù)下的建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑能耗多方位、多維度的管控，

從而支撐企業(yè)的利益較大化。

 

圖 1 建筑能耗縱覽

本文首先討論建筑能耗監(jiān)控實(shí)施的背景及大數(shù)據(jù)時(shí)代下實(shí)施建筑能耗監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)。其次，本文進(jìn)一步討論了基于云服務(wù)的建筑能耗管控的特點(diǎn)。然后，研究了基于云服務(wù)的建

筑能耗管控系統(tǒng)的需求分析及設(shè)計(jì)思路。后，給出了基于云服務(wù)的建筑能耗管控系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景。

 

1 能耗監(jiān)控研究現(xiàn)狀

能耗監(jiān)控是當(dāng)前響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策的重要手段之一。當(dāng)前，對(duì)能耗監(jiān)控的研究和應(yīng)用眾多，主要集中在行業(yè)的能耗監(jiān)控方案研究、能耗監(jiān)控的技術(shù)優(yōu)化、能耗監(jiān)控的手段及大數(shù)據(jù)時(shí)代下能耗監(jiān)控研究等方面。

一些學(xué)者基于能耗監(jiān)控的不同對(duì)象，分別研究了能耗監(jiān)控在電信行業(yè)、公共交通行業(yè)等的應(yīng)用情況，并提出了不同的能耗監(jiān)控實(shí)施方案。

此外，在能耗監(jiān)控技術(shù)優(yōu)化研究方面，一些學(xué)者從能耗評(píng)價(jià)的指標(biāo)優(yōu)化或能耗監(jiān)測(cè)的算法優(yōu)化方面做出了一定的貢獻(xiàn)，為能耗監(jiān)控提供了創(chuàng)新性的測(cè)量及監(jiān)控方法。同時(shí)一些學(xué)者認(rèn)為能耗監(jiān)控?zé)o疑涉及了眾多的評(píng)價(jià)指標(biāo)及海量的數(shù)據(jù)，為了對(duì)能耗實(shí)施監(jiān)控和科學(xué)的管理，借助于信息化手段。大量的文獻(xiàn)研究了能耗監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，提升了能耗的管理水平。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，大數(shù)據(jù)技術(shù)的涌現(xiàn)，賦予了能耗管理更大的優(yōu)化空間，同時(shí)也帶來了新的能耗問題。一些學(xué)者根據(jù)大數(shù)據(jù)時(shí)代的特點(diǎn)，研究并提出了一套基于大數(shù)據(jù)的能耗監(jiān)控方法。

能耗監(jiān)控方面的研究眾多，對(duì)大數(shù)據(jù)背景下的能耗監(jiān)控也討論較多。然而，在云平臺(tái)的應(yīng)用方面，主要還是側(cè)重討論云平臺(tái)本身存在的能耗問題及其管控。而作為能耗監(jiān)控的關(guān)鍵，能耗數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和分析均離不開云平臺(tái)的應(yīng)用。本文以建筑能耗為研究對(duì)象，以云服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)中心為重要媒介，研究了具有應(yīng)用價(jià)值的能耗監(jiān)控系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，以期提升建筑能耗的監(jiān)控水平。

 

2 基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

2.1 基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控特點(diǎn)

基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控可輔助企業(yè)多維度（即縱向時(shí)間緯度、不同專業(yè)指標(biāo)緯度、不同權(quán)限緯度等）監(jiān)測(cè)企業(yè)建筑能耗情況。同時(shí)，基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控因其對(duì)海量數(shù)據(jù)、復(fù)雜數(shù)據(jù)的挖掘及分析能力，可支持企業(yè)追根溯源，探尋建筑能耗存在的根本問題，從而實(shí)現(xiàn)建筑能耗的優(yōu)化管理，有效降低企業(yè)因能耗帶來的利益損失，保證企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；谠品⻊(wù)的能耗監(jiān)控有如下特點(diǎn)：

（1）快速搭建網(wǎng)絡(luò)：應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，幫助客戶快速組建能源數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

（2）精細(xì)化能源管控：對(duì)于能源數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分項(xiàng)計(jì)量，可以掌握建筑各個(gè)功能區(qū)域的用能情況，找出用能問題。

（3）科學(xué)的能耗基準(zhǔn)、節(jié)能評(píng)估的尺子：通過大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，建立建筑整體能耗基線模型和各設(shè)備能耗基線模型，為將來實(shí)施節(jié)能改造形成數(shù)據(jù)模型支撐。

（4）操作模式多樣：提供手動(dòng)控制、定時(shí)任務(wù)、聯(lián)動(dòng)任務(wù)、情景模式等多種控制模式，貼合物業(yè)管理人員實(shí)際操作。

2.2 基于云服務(wù)的建筑能耗監(jiān)控設(shè)計(jì)思路

2.2.1 基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于云服務(wù)的能耗監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)主要分為數(shù)據(jù)采集層、 數(shù)據(jù)傳輸層及應(yīng)用層三個(gè)部分。

2.2.2 基于云服務(wù)的建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于云服務(wù)的建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)功能模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、評(píng)估模塊和智能控制系統(tǒng)四個(gè)部分。各項(xiàng)系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)目標(biāo)及思路如下。

（1）用能監(jiān)測(cè)功能模塊設(shè)計(jì)目標(biāo)：對(duì)各類用能（電能、水能、熱能）實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。

功能特點(diǎn)：

1）對(duì)水、電、熱等各類建筑能耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2）電能監(jiān)測(cè)將采用分項(xiàng)計(jì)量方式，關(guān)注電耗較大的設(shè)備和支路。

3）平臺(tái)將對(duì)建筑進(jìn)水口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，關(guān)注水耗較大的支路。

4）熱能監(jiān)測(cè)對(duì)供熱進(jìn)水、回水側(cè)裝溫度傳感器，并結(jié)合各樓層溫度情況進(jìn)行需量調(diào)節(jié)。

5）細(xì)化各個(gè)用能節(jié)點(diǎn)，清楚掌握管轄范圍內(nèi)用能狀況及變化情況。

（2）能耗數(shù)據(jù)分析功能模塊

設(shè)計(jì)目標(biāo)：統(tǒng)一數(shù)據(jù)，分析管理。即將各類能耗進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理，結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗建模分析，優(yōu)化用能習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)管理性節(jié)能提升。

功能特點(diǎn)：

1）平臺(tái)將各類能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行能耗格式統(tǒng)一設(shè)計(jì)，形成企業(yè)自己的能耗規(guī)范，方便后期數(shù)據(jù)提取利用。

2）用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)相關(guān)能耗進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理并重新定義。

3）建立數(shù)據(jù)管理體系，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，使數(shù)據(jù)的生命周期可管控、可量化考核。

4）通過大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，將能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，建立基線模型及分析模型，輔助管理，支撐決策。

5）發(fā)現(xiàn)不良用能情況，優(yōu)化用能習(xí)慣，改善管理性節(jié)能，提高用能效率。

（3）節(jié)能措施評(píng)估功能模塊

設(shè)計(jì)目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造效果量化評(píng)估，并支撐動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)分析節(jié)能量。同時(shí)，支撐企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品綠色采購(gòu)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造受益評(píng)估提供決策支撐。

功能特點(diǎn)：

1）動(dòng)態(tài)的統(tǒng)計(jì)、分析節(jié)能措施的節(jié)能量、評(píng)估其節(jié)能效果。

2）為采購(gòu)環(huán)節(jié)的廠家選擇、措施選型提供量化數(shù)據(jù)參考，利于科學(xué)決策。

3）為合同能源管理項(xiàng)目的節(jié)能效果，雙方收益評(píng)估提供決策支撐。

4）系統(tǒng)可生成節(jié)能項(xiàng)目的量化評(píng)估報(bào)告。

（4）智能控制系統(tǒng)功能模塊

設(shè)計(jì)目標(biāo)：通過智能照明控制系統(tǒng)、智能空調(diào)控制系統(tǒng)和智能節(jié)水控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管理控制，技術(shù)節(jié)能。

功能特點(diǎn)：

1）照明空調(diào)自控系統(tǒng)：結(jié)合人員數(shù)量，以及光照、溫度等環(huán)境因素，制定個(gè)性化自動(dòng)控制方案。

2）節(jié)水控制系統(tǒng)：進(jìn)行人體監(jiān)測(cè)，無人自控關(guān)閥，杜絕跑冒滴漏等現(xiàn)象。

3）可無縫對(duì)接外部樓控系統(tǒng)，也可由平臺(tái)新裝相應(yīng)智能控制系統(tǒng)。

 

3 安科瑞能耗云平臺(tái)介紹

3.1系統(tǒng)架構(gòu)介紹

安科瑞能耗云平臺(tái)在變電所或配電室等現(xiàn)場(chǎng)安裝多功能電力計(jì)量?jī)x表；在各用能現(xiàn)場(chǎng)可安裝水表，氣表等各類儀表，通過網(wǎng)關(guān)經(jīng)無線（3G/4G）或有線的方式將采集的儀表數(shù)據(jù)上傳至公司租賃的云服務(wù)器上，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理。具有權(quán)限的用戶可通過PC、PAD等各類終端設(shè)備訪問數(shù)據(jù)、接收告警信息，方便用戶及時(shí)知曉各個(gè)點(diǎn)位的用能情況，及時(shí)管理各個(gè)點(diǎn)位用能。

 

圖 2 能耗云平臺(tái)架構(gòu)示意圖

3.2 系統(tǒng)功能介紹

 

圖3 能耗云平臺(tái)用能統(tǒng)計(jì)示意圖

 

3.2.1支路用能

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)各支路某段時(shí)間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。系統(tǒng)可查看各支路用能趨勢(shì)，可根據(jù)已有的日期或者自定義時(shí)間進(jìn)行查詢，并可以將支路用能顯示合計(jì)，以圖表形式顯示。

3.2.2分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)可以按照分項(xiàng)進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)與顯示。其中，日分項(xiàng)用能同比分析圖顯示不同分項(xiàng)的當(dāng)日與昨日能耗柱狀圖；用能餅圖顯示各分項(xiàng)過去31天的用能占比；堆積圖顯示各分項(xiàng)過去31天的能耗趨勢(shì)；分項(xiàng)用能排名圖顯示被選中分項(xiàng)對(duì)應(yīng)能耗值*位的支路。

3.2.3分項(xiàng)用能報(bào)表

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)各分項(xiàng)某段時(shí)間內(nèi)逐日、逐周、逐月、逐季、逐年用能。可查看分項(xiàng)中各支路用能趨勢(shì)，可根據(jù)已有的日期或者自定義時(shí)間進(jìn)行查詢，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel。

3.2.4能耗的同比環(huán)比分析

系統(tǒng)可將各主要耗能設(shè)備的能耗與去年同期值和上月值進(jìn)行同比環(huán)比分析，檢驗(yàn)節(jié)能效果，根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績(jī)效考核，以及節(jié)能目標(biāo)的修正。統(tǒng)計(jì)各支路當(dāng)年每月用能及去年同期用能。

3.2.5用能數(shù)據(jù)檢查

系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)某段時(shí)間內(nèi)各回路與下級(jí)支路的用能差值，超過一定百分比后醒目顯示，確保計(jì)量體系的完整性、準(zhǔn)確性。

3.3系統(tǒng)設(shè)備選型

 

4 結(jié)束語(yǔ)

作為能耗的主要來源之一，建筑能耗是當(dāng)前能耗管控的重要對(duì)象。然而，建筑能耗涉及的內(nèi)容繁多，涉及的人員眾多，涉及的指標(biāo)各異。為了對(duì)建筑能耗實(shí)施有效管控，本文以云

服務(wù)平臺(tái)為依托，分析并設(shè)計(jì)了建筑能耗管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑能耗各項(xiàng)數(shù)據(jù)、多維度的采集、存儲(chǔ)、處理和分析。多個(gè)應(yīng)用案例表明，本文的建筑能耗管控系統(tǒng)對(duì)能耗問題的追根溯源、能耗的監(jiān)控及能耗管理的優(yōu)化提升起到了顯著的效果，為企業(yè)的價(jià)值提升起到了積極的作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 李道陽(yáng).基于云服務(wù)平臺(tái)的建筑能耗管控系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[J].技術(shù)與實(shí)踐，2017,10.

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.

 

作者簡(jiǎn)介：

霍麗麗，女，主要研究方向?yàn)闇\談建筑能耗管理云平臺(tái)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)。