CN103838937B - 一种能耗仿真建模系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种能耗仿真建模系统，包括前端图形化单元和后台处理单元，前端图形化单元中的用户界面单元负责接收录入参数以及供用户进行仿真建模，绘图核心单元存储了与用户建模操作相关的用于支持用户的操作的功能函数，前端事件总调度单元接收用户的操作信息，并调用对应的功能函数响应用户的该操作，后台处理单元中的需求响应调度单元接收前端图形化单元的数据请求，例如请求计算能效相关指标，则对应的会将该请求发送给数学模型单元，由其完成能效相关指标的计算并反馈给最终用户。使用本申请的系统，可以自定义用能系统的模型，并由数学模型单元计算模型的能效相关指标，使用户更加清晰的了解用能系统的能效水平。

Description

一种能耗仿真建模系统

技术领域

本申请涉及能耗建模技术领域，更具体地说，涉及一种能耗仿真建模系统。

背景技术

在当前全球节能减排、能源安全的巨大挑战下，发展节能服务产业、开展节能改造成为促进经济转型和低碳环保的重要手段。而众多用能系统大量使用，例如空调、电机、锅炉等，由于其使用量大、使用范围广、具有很大的节能空间，成为了节能服务公司实施节能改造的主要对象。

而节能系统包括多个组件，典型的好比空调由冷水机组、水泵等多个组件构成，其每个组件均有能耗，多个组件共同组成的用能系统也有一个总体的能耗。目前，缺乏一种有效的手段，能够对这些用能系统的能耗有一个清晰的认识，很难对其能耗水平做出合理的评估，也就使得节能工作的开展具有一定的盲目性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种能耗仿真建模系统，用于解决现有技术缺乏一种有效计算用能系统的能耗值的手段的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种能耗仿真建模系统，包括：

至少由用户界面单元、绘图核心单元和前端事件总调度单元组成的前端图形化单元，其中，

所述用户界面单元用于与用户进行交互，接收用户输入的参数以及供用户进行仿真建模；

所述绘图核心单元用于存储与仿真建模操作相关的多种功能函数，所述多种功能函数能够支持用户的仿真建模操作；

所述前端事件总调度单元用于接收所述用户的各种操作信息，并调用对应的功能函数来响应用户的操作；

至少由需求响应调度单元和数学模型单元组成的后台处理单元，其中，

所述需求响应调度单元用于接收所述前端图形化单元发送的数据请求，并当所述数据请求为计算能效相关指标时，将该数据请求发送给所述数学模型单元，以及将反馈信息返回给所述前端图形化单元；

所述数学模型单元用于按照预设的计算模型，完成能效相关指标的计算。

优选地，所述用户界面单元包括：

组件库单元，用于分类存储多种用能系统的各组件元；

建模区单元，用于供用户进行建模操作，该建模操作包括：对所述各组件元进行排列、连接、删除或选中等；

属性单元，用于供用户输入各组件元的参数信息以及显示各组件元的参数信息。

优选地，所述前端事件总调度单元包括事件触发分析器和数据通信触发器，其中，

所述事件触发分析器用于，在所述绘图核心单元存储的功能函数可以独立响应用户的操作时，调用所述绘图核心单元存储的对应的功能函数来响应用户的操作；

所述数据通信触发器用于，在所述绘图核心单元存储的功能函数不能够独立响应用户的操作时，将所述操作信息发送给所述后台处理单元，则所述后台处理单元结合所述绘图核心单元存储的功能函数，共同响应用户的操作。

优选地，所述数学模型单元还用于将计算得出的能效相关指标与能效相关指标基准值进行比较，并输出比较结果。

优选地，还包括：

数据库单元，所述数据库单元包括：用于以XML文件的形式将典型的用能系统的基本信息，如型号、类型、额定功率等进行存储的基本信息数据库子单元，用于存储鼠标位置信息的空间数据库子单元，用于存储能效相关指标基准值的能效基准值数据库子单元。

优选地，所述数据库单元还包括：

模板数据库子单元，用于对典型的用能系统各组件元之间的拓扑连接关系进行存储。

优选地，所述后台处理单元还包括：

模板读取单元，用于读取所述模板数据库子单元中的数据，传递给所述前端图形化单元。

优选地，所述数据库单元还包括：

计算数据库子单元，用于存储能效相关指标的计算结果。

优选地，所述数学模型单元包括：

组件元能效指标计算单元，用于对组成用能系统的各组件元分别进行能效相关指标的计算；

用能系统能效指标计算单元，用于对各组件元共同构成的用能系统进行能效相关指标的计算。

优选地，所述后台处理单元还包括：

存储过程单元，用于将所述前端图形化单元发送来的所有需要进行存储的数据存储到所述数据库单元中。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开的能耗仿真建模系统，包括前端图形化单元和后台处理单元，前端图形化单元中的用户界面单元负责接收录入参数以及供用户进行仿真建模，绘图核心单元则存储了与用户建模操作相关的多种功能函数，用来支持用户的操作，前端事件总调度单元接收用户的操作信息，并调用对应的功能函数来响应用户的该操作，后台处理单元中的需求响应调度单元用来接收前端图形化单元的数据请求，例如请求计算所建立的模型的能效相关指标，则对应的会将该请求发送给数学模型单元，由数学模型单元按照预设计算模型，完成能效相关指标的计算，然后将该计算结果反馈给最终用户。使用本申请所提供的能耗仿真建模系统，用户可以自定义用能系统的模型，并由数学模型单元计算所建立的模型的能效相关指标。由于模型是用户自定义的，其可以是组成用能系统的多个组件中的某一个或多个，因此所计算的能效相关指标对应的是某一个组件或多个组件连接后的能效相关指标，能够使用户更加清晰的了解用能系统整体或单个组件的能效指标，更加准确的评估用能系统的能耗水平。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例公开的一种能耗仿真建模系统结构图；

图2为本申请实施例公开的用户界面单元组成图；

图3为本申请实施例公开的前端事件总调度单元的组成图；

图4为本申请实施例公开的另一种能耗仿真建模系统结构图；

图5为本申请实施例公开的后台处理单元组成图；

图6为本申请实施例公开的数学模型单元组成图；

图7为本申请实施例公开的又一后台处理单元组成图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

首先，我们先介绍一下用能系统的概念：

所谓用能系统其指的是：多个消耗能量的组件所集体构成的一种系统，该系统中每一个组件均是一个耗能体，它们之间通过一定的组合及连接构成一个完整的系统，举例来说：一台空调即是一个用能系统，其包括的组件为冷水机组和水泵等。当然，也可能存在一个用能系统仅仅包括一个组件的情况，例如一台水泵也可以认为其是一个用能系统。

为解决节能服务公司在实施节能技改项目中遇到的难题，提升节能技改项目的有效性，本申请的主体思想是：将图模库一体化技术与用能系统能效相关指标计算等进行有机结合，构建了一种图模化、一体化、可视化的用能系统能耗仿真建模系统，将能耗仿真模型转换成易于被人接受和理解的图形或图像的形式，同时为用户提供展示界面，方便用户在复杂的系统和海量的数据（包括潜在的信息）中准确掌握用能系统的用能规律和特征。

实施例一

参见图1，图1为本申请实施例公开的一种能耗仿真建模系统结构图。

如图1所示，该系统包括：

前端图形化单元11，其至少包括用户界面单元111、绘图核心单元112和前端事件总调度单元113，其中，

用户界面单元111用于与用户进行交互，包括接收用户输入的各种参数以及供用户进行仿真建模操作；

绘图核心单元112用于存储与用户仿真建模时的各种操作相关的多种功能函数，这些功能函数能够支撑用户的仿真建模操作。

具体地，用户在建模操作时，每一个操作都必须有相应的功能函数来支持。

前端事件总调度单元113用于接收用户的各种操作信息，并调用对应的功能函数来响应用户的操作；

后台处理单元12，其至少包括需求响应调度单元121和数学模型单元122，其中，

需求响应调度单元121用于接收前端图形化单元11发送的数据请求，并当该数据请求为计算能效相关指标时，将该数据请求发送给数学模型单元122，以及将反馈信息返回给前端图形化单元11；

数学模型单元122,用于按照预设的计算模型，完成能效相关指标的计算。

具体地，这里数学模型单元122既可以对用能系统的各组件进行能效相关指标的计算，也可以对整个用能系统模型进行能效相关指标的计算。

本申请公开的能耗仿真建模系统，包括前端图形化单元11和后台处理单元12，前端图形化单元11中的用户界面单元111负责接收录入参数以及供用户进行仿真建模，绘图核心单元112则存储了与用户建模操作相关的多种功能函数，用来支持用户的操作，前端事件总调度单元113接收用户的操作信息，并调用对应的功能函数来响应用户的该操作，后台处理单元12中的需求响应调度单元121用来接收前端图形化单元11的数据请求，例如请求计算所建立的模型的能效相关指标，则对应的会将该请求发送给数学模型单元122，由数学模型单元122按照预设计算模型，完成能效相关指标的计算，然后将该计算结果反馈给最终用户。使用本申请所提供的能耗仿真建模系统，用户可以自定义用能系统的模型，并由数学模型单元122计算所建立的模型的能效相关指标。由于模型是用户自定义的，其可以是组成用能系统的多个组件中的某一个或多个，因此所计算的能效相关指标对应的是某一个组件或多个组件连接后的能效相关指标，能够使用户更加清晰的了解用能系统整体或单个组件的能效指标，更加准确的评估用能系统的能耗水平。

实施例二

参见图2，图2为本申请实施例公开的用户界面单元组成图。

如图2所示，用户界面单元111包括组建库单元1111、建模区单元1112和属性单元1113，其中，

组件库单元1111用于分类存储多种用能系统的各组件元。

具体地，组件库单元1111其存储的各组件元，是预先将现有的各种用能系统的构成组件元进行存储，当然存储的组件元仅仅是一组图标，每个图标都代表着一个组件元。例如我们可以存储冷水机组的图标、水泵的图标、冷却塔的图标等。

建模区单元1112用于供用户进行建模操作，该建模操作包括：对各组件元进行排列、连接、删除或选中等。

具体地，用户可以将组件库单元1111中的组件元图标拖动到建模区，对多个组件元进行连线或者删除某个组件元等。

属性单元1113用于供用户输入各组件元的参数信息以及显示各组件元的参数信息。

具体地，当用户选中某一个组件元后，可以通过属性单元1113来添加该组件元的参数信息或者对已有的参数信息进行更改，删除等操作。这里组件元的参数信息可以是常量，例如水的密度等，也可以是用户测量的结果或查阅工作手册、铭牌等得知的，例如冷水机组的功率等。对于一些公知的参数我们可以预先进行存储，这样就无需用户后续的再次录入，而对于用户测量的和查阅得出的结果，需要够通过属性单元1113进行录入。

需要说明的是，用户界面单元111还增设一些常用的工具栏面板，用于提供保存、另存、新建文档等常用功能。

实施例三

用户的操作信息可以分为两种，一种是由绘图核心单元112存储的功能函数可以独立的完成响应，另一种是需要后台处理单元12和绘图核心单元112相结合才能够完成响应。针对这种情况，前端事件总调度单元113可以进一步的细分。

参见图3，图3为本申请实施例公开的前端事件总调度单元的组成图。

如图3所示，包括：

事件触发分析器1131，用于在绘图核心单元112所存储的功能函数可以独立响应用户的操作时，调用该绘图核心单元112存储的对应的功能函数来响应用户的操作；

具体地，绘图核心单元112存储的功能函数包括很多，例如：图元绘制函数、图元关系构建、分析函数、图元移动函数、图元尺寸变化函数、图元参数验证函数、文档类型、文档基础参数管理函数、文档配置结果处理函数、生成计算数据报表函数等等，其中用户的某些操作可以单独由绘图核心单元112存储的功能函数进行响应，例如用户的操作时改变图元的尺寸，则完全可以由绘图核心单元112存储的图元尺寸变化函数来独立响应。但是，用户的某一些操作有时并不能够单独依靠绘图核心单元112存储的功能函数来完成响应，这时就用到了下述过程。

数据通信触发器1132，用于在绘图核心单元112存储的功能函数不能独立响应用户的操作时，将所述操作信息发送给后台处理单元12，由后台处理单元12结合绘图核心单元112存储的功能函数，共同完成响应用户的操作。

具体地，当用户的某一些操作有时并不能够单独依靠绘图核心单元112存储的功能函数来完成响应时，由数据通信触发器1132将该操作信息发送给后台处理单元12，由后者结合功能函数共同完成响应操作。例如：用户的当前操作是生成计算数据报表，则仅仅通过绘图核心单元112中存储的生成计算数据报表函数是不能够响应该操作的，此时需要用到后台处理单元12把计算所得的数据结果发送给绘图核心单元112，此时由数据和函数相结合，才能够完成该用户操作的响应。

实施例四

参见图4，图4为本申请实施例公开的另一种能耗仿真建模系统结构图。

在实施例一的基础上，本申请实施例进一步增加了数据库单元13，该数据库单元13还可以进一步分为：

用于以XML文件的形式将典型的用能系统的基本信息，如型号、类型、额定功率等进行存储的基本信息数据库子单元131；

具体地，对于一些比较典型的用能系统的基本信息，例如空调系统的冷水机组型号、额定功率等信息，我们可以预先进行存储，为用户提供更大的方便。

用于存储鼠标位置信息的空间数据库子单元132；

用于存储能效相关指标基准值的能效基准值数据库子单元133。

具体地，将能效相关指标基准值进行存储，使得数学模型单元122可以调用该基准值，然后将计算得出的能效相关指标与该基准值进行对比，从而得出对比结果，我们可以将该对比结果以图表的形式展现给用户。同时，还可以设置计算数据库子单元134，用于存储能效相关指标的计算结果，或者将对比结果也可以存储在该单元中。

需要说明的是，数据库单元13还可以包括模板数据库子单元135，用于对典型的用能系统各组件元之间的拓扑连接关系存储为模板。这样缩短了建模时间，为不了解系统结构的用户提供了参考。

在此基础上，参见图5，图5为本申请实施例公开的后台处理单元组成图。后台处理单元12即可以增加模板读取单元123，通过模板读取单元123读取模板数据库子单元135中的模板数据，然后传递给前端图形化单元11，简化了建模过程。

实施例五

参见图6，图6为本申请实施例公开的数学模型单元组成图。

如图6所示，数学模型单元122包括：

组件元能效指标计算单元1221，用于对组成用能系统的各组件元分别进行能效相关指标的计算；

用能系统能效指标计算单元1222，用于对各组件元共同构成的用能系统进行能效相关指标的计算。

目前针对用能系统能效相关指标的计算方法很多，在本申请中是基于各用能系统的物理构造，对其进行组件划分，以最易实施的方法建立能够描述组件运行能耗的数学模型，在此基础之上根据系统能量流建立系统级能耗数学模型，从而完成了对各组件及用能系统的能效相关指标的计算。

实施例六

参见图7，图7为本申请实施例公开的又一后台处理单元组成图。

本实施例中，在上述实施例的基础上，还可以在后台处理单元12中增设存储过程单元124作为存储通道，通过存储过程单元124将前端图形化单元11发送来的需要进行存储的信息存储到数据库单元13中。

实施例七

使用本申请提供的系统进行能耗仿真建模的过程如下：

第一步，图形化建模：了解实际用能系统的结构，在本申请系统中依据实际构造选取组件，拖动到建模区，对组件依据实际连接关系进行连接。

第二步，参数输入：用户通过查询和测量实际系统相关参数，对上述各组件进行参数设定，当然某些公知的参数本系统已经提前设定了，此时就无需用户重新设定。

第三步，仿真运行：完成图形化连接以及参数输入后，对连接方式和参数形式等进行检查，若通过检查则对系统模型进行仿真运行，若未通过连接和参数检查则报错。

第四步，结果输出：对顺利通过仿真运行的模型，进行能效相关指标的计算和对标（对标即将计算值与基准值进行比较），并将计算结果在数据库中存储，以表格和图形的方式在界面输出。其中，表格用来显示相应的数据，图形则可以是柱形图或饼图的形式来形象化的展示数据。

通过以上四步，即可完成使用本申请提供的系统进行仿真建模的过程。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种能耗仿真建模系统，其特征在于，包括：

至少由用户界面单元、绘图核心单元和前端事件总调度单元组成的前端图形化单元，其中，

所述用户界面单元用于与用户进行交互，接收用户输入的参数以及供用户进行仿真建模；

所述绘图核心单元用于存储与仿真建模操作相关的多种功能函数，所述多种功能函数能够支持用户的仿真建模操作；

所述前端事件总调度单元用于接收所述用户的各种操作信息，并调用对应的功能函数来响应用户的操作；

至少由需求响应调度单元和数学模型单元组成的后台处理单元，其中，

所述需求响应调度单元用于接收所述前端图形化单元发送的数据请求，并当所述数据请求为计算能效相关指标时，将该数据请求发送给所述数学模型单元，以及将反馈信息返回给所述前端图形化单元；

所述数学模型单元用于按照预设的计算模型，完成能效相关指标的计算。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用户界面单元包括：

组件库单元，用于分类存储多种用能系统的各组件元；

建模区单元，用于供用户进行建模操作，该建模操作包括：对所述各组件元进行排列、连接、删除或选中；

属性单元，用于供用户输入各组件元的参数信息以及显示各组件元的参数信息。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述前端事件总调度单元包括事件触发分析器和数据通信触发器，其中，

所述事件触发分析器用于，在所述绘图核心单元存储的功能函数可以独立响应用户的操作时，调用所述绘图核心单元存储的对应的功能函数来响应用户的操作；

所述数据通信触发器用于，在所述绘图核心单元存储的功能函数不能够独立响应用户的操作时，将所述操作信息发送给所述后台处理单元，则所述后台处理单元结合所述绘图核心单元存储的功能函数，共同响应用户的操作。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数学模型单元还用于将计算得出的能效相关指标与能效相关指标基准值进行比较，并输出比较结果。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：

数据库单元，所述数据库单元包括：用于以XML文件的形式将典型的用能系统的基本信息进行存储的基本信息数据库子单元，所述基本信息包括型号、类型和额定功率，用于存储鼠标位置信息的空间数据库子单元，用于存储能效相关指标基准值的能效基准值数据库子单元。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据库单元还包括：

模板数据库子单元，用于对典型的用能系统各组件元之间的拓扑连接关系进行存储。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述后台处理单元还包括：

模板读取单元，用于读取所述模板数据库子单元中的数据，传递给所述前端图形化单元。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据库单元还包括：

计算数据库子单元，用于存储能效相关指标的计算结果。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述数学模型单元包括：

组件元能效指标计算单元，用于对组成用能系统的各组件元分别进行能效相关指标的计算；

用能系统能效指标计算单元，用于对各组件元共同构成的用能系统进行能效相关指标的计算。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述后台处理单元还包括：

存储过程单元，用于将所述前端图形化单元发送来的所有需要进行存储的数据存储到所述数据库单元中。