CN105373971A - 基于大数据的建筑能效管理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于大数据的建筑能效管理的方法，包括基于大数据的建筑能效管理系统架构，其分为用户层、主站层、接口层、设备层等4个层次；所述用户层为：用户通过系统门户单点登录或直接登录到主站系统；所述主站层：分为应用层和数据层。所述应用层主要包括建筑能效管理系统及大数据平台，大数据平台与建筑能效管理系统主站进行对接，将各类数据上传至建筑能效管理系统，建筑能效管理系统最终进行各类数据的实时展示、历史分析对比、形成报表、节能诊断意见，为节能改造提供相关的分析建议；所述大数据平台能对输到其中的数据进行下发，也可以进行进一步的数据分析处理，为更高级的功能应用提供数据依据。
Description
技术领域
本发明属于信息通信领域，尤其是一种涉及基于大数据的建筑能效管理的方法。
背景技术
建筑业是资源消耗量最大的行业之一，在建筑设计中提倡节能建筑设计会大量地减少对自然资源的消耗，减少对环境造成的污染和破坏，有助于生态平衡。所谓建筑节能设计，是指在规划、设计、新建、改造和使用建筑物的过程中，一方面要满足建筑的使用功能及符合人们审美性，另一方面还要结合节能技术运用到设计中，尽可能地降低建筑能源的消耗。从可持续发展战略的提出到低碳环保的提倡，人们保护环境的意识不断增强。故而，在倡导绿色环保理念的今天，建筑节能设计势必成为未来建筑设计的主流发展方向。
在我国，建筑能耗约占总能耗的27%以上，建筑能耗继工业能耗、交通能耗成为我国能源消耗的第三大主要部分，我国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80%以上为高能耗建筑，即有建筑面积近400亿平方米，其中95%以上是高能耗建筑。
我国在建筑节能方面起步较晚，建筑不仅能耗高，而且能源利用效率很低，单位建筑能耗比同等气候条件下的国家高出2-3倍。早期的大型公共建筑对节能相关问题考虑不多，建筑的节能量监测、审查确认缺乏必要的技术手段，需要定期派员到现场检测，耗费大量精力和费用。本世纪初，随着能源价格的上涨、环境问题的凸显，政府对节能服务发展的支持力度逐年增大，国内逐渐开始重视建筑节能。但当前大多数建筑存在“重建设，轻维护”的问题，节能改造完成后缺乏对节能成果、效果的分析和跟进，造成节能效果难以持续的问题。随着建筑节能改造的深入，对于建筑节能，未来不再仅仅关注节能改造的监测和分析，更重要的是节能后评估，如何运用大数据技术，最大限度的挖掘节能潜力，使节能效益最大化。
数据挖掘是当前信息领域的重点方向，国内外根据数据挖掘的多样性和不同特征维度，已出现了包括查询分析、批处理计算、迭代计算、图计算在内的多种典型大数据计算模式，研发了与不同计算模式相适应的数据挖掘系统和工具。总体而言，当前数据挖掘技术发展的雏形已经成型，但尚未形成完备的技术体系及成熟的标准框架，国家电网公司内部对数据挖掘的研究也正处于起步阶段。本专利将在此技术与应用背景下，开展一种基于大数据的建筑能效管理系统的典型场景应用研究工作。
以往能耗数据统计往往只通过人工对电、水、热、煤、油等能源费用单据的审核进行统计，这种统计的缺点在于：缺乏实时性：往往只能通过月末的各种能源费用单据进行统计，无法得知实时的动态用电信息；缺乏分类细项：往往只能统计总量，对分类分项的用能无法得知；缺乏持续性：每年都要进行统计，缺乏长期有效的监测体系。以上的缺点造成了能耗数据的不准确，既无法完整的描述建筑的用能特征，也无法为能源审计、能耗分析诊断等工作提供更多的依据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据的建筑能效管理的方法。
本发明的目的是这样实现的，所述的一种基于大数据的建筑能效管理的方法，包括基于大数据的建筑能效管理系统架构，其分为用户层、主站层、接口层、设备层等4个层次；
1）所述用户层为：用户通过系统门户单点登录或直接登录到主站系统；
2）所述主站层：分为应用层和数据层；
所述应用层主要包括建筑能效管理系统及大数据平台，A）建筑能效管理系统包括信息总览、能耗监测、节能量评估、节能分析决策、能耗分析、电能质量、节能管理、告警管理、系统管理子功能模块，主要实现对建筑节能的各类能耗信息进行抽取、分类和预处理，并提供能耗统计分析功能，为国网节能公司项目管控、节能对标分析和节能改造服务提供数据支撑；B）大数据平台包括数据整合、数据分析、数据计算、数据存储等子功能模块，作为平台服务，主要负责数据的整合、分析和处理；
所述数据层主要包括基础数据、能耗数据、设备数据和运行数据；
3）接口层：主要包括前置机部分，前置机作为中间件负责数据采集、数据同步、与数据处理，同时需要通过数据读写模块与设备层进行对接通信；
4）设备层：主要由各种前端的采集设备组成,包括前端表计，前端表计包括电表、水表、电能质量表和环境监测仪；
其建筑能效管理方法包括如下步骤：1）通过电表、水表采集设备进行实时采集建筑基础能耗数据、重点耗能设备运行数据；而环境数据通过环境监测仪进行定时采集；电能质量数据通过电能质量表进行实时采集；2）上述前端表计通过RS-485线与采集器连接，将前端表计的采集数据传送到采集器，进行数据的集中、整合；3）采集器与前置机进行对接，将集中的基础能耗数据传至前置机，前置机进行简单的数据采集、数据同步和数据处理；4）前置机与大数据平台进行对接，将处理后的数据传输至大数据平台，进行进一步深度的数据分析、挖掘，从而得出各类数据；5）大数据平台与建筑能效管理系统主站进行对接，将各类数据上传至建筑能效管理系统，建筑能效管理系统最终进行各类数据的实时展示、历史分析对比、形成报表、节能诊断意见，为节能改造提供相关的分析建议。
所述大数据平台可以对输到其中的数据进行下发，也可以进行进一步的数据分析处理，为更高级的功能应用提供数据依据。
本发明的特点和优点是：本发明针对目前建筑能耗大，能源存在大量浪费问题，究其原因主要是没有可靠的技术手段支持建筑能耗的监控管理，更没有建立相适应的能耗评估体系，导致建筑能耗难监控、节能效果难评估、节能改造难进行的局面。
本发明基于大数据的建筑能效管理系统，可以实现能源数据远程实时传输、能源动态监测、分项分类分户计量、能耗定额和指标考核、能效分析评估、能源使用可视化管理、用能情况分析、配网运行管理、设备运行控制、节能目标预测与控制、用能优化策略和能源管理决策支持。从而可提高建筑能源管理运营素质，大大降低能源费用实现绿色建筑创建和管理的目标；
本发明采用多维度的分析对比方法能够提供多种能耗分析如同比、环比、排名等方式，可实现对区域能耗、具体能耗类型、设备类型能耗进行分析，分析时段可提供日分析、周分析、月分析、年分析以及任意指定时段内的数据分析；
本发明能够建立多种能耗评估标准，如建筑能耗密度标准值、建筑能耗评分等级标准、设备运行状态评分标准等评估标准，根据现实中建筑的能耗情况与能耗评估标准之间的比较得出评估结论；
本发明基于大数据平台及对应的数据挖掘算法，能够提供可优化的策略方案，给管理决策者主动调整建筑运行能耗的改善性措施和方向，实现建筑能源使用效率逐步优化的目的。系统提供对不同能源使用管理方案的能耗评估，不断完善最优能源使用路线。
本发明的建筑能效管理系统，通过对主要用能设施、设备进行能耗分项计量，包括电量、水量、气量、冷量、暖量等，为建筑用能情况进行诊断。对空调机组、水泵、风机、照明回路等安装分类能耗计量表，可以实时、准确、详细地掌握每个用能终端的能源消耗数据。在此基础上，通过有线/无线网络，将实时数据传送至后台数据库，后台大型数据库对实时获取和传输的能耗数据按能耗数据库模型进行存储并建立能耗模型，对建筑物从多个角度进行统计、分析、评判，采用动态曲线、图表的形式，及时反馈能耗漏洞，协助建筑管理人员发现建筑用能系统存在的问题，找到能耗过高或者不合理运行的设备或系统，并给出改进节能运行管理的建议。最终目的就是通过智能化系统集成来实现对既有系统的能源消耗进行节约与改善。
附图说明
图1为本发明的系统架构图。
图2为本发明的系统实施部署图。
图3为数据交互图。
图4为本发明的数据流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1、图2、图3所示，本发明所述的基于大数据的建筑能效管理的方法，包括基于大数据的建筑能效管理系统架构，如图1所示，分为用户层、主站层、接口层、设备层等4个层次。
1）用户层：用户通过系统门户单点登录或直接登录到主站系统。
2）主站层：分为应用层和数据层。
应用层主要包括2大系统模块，包括建筑能效管理系统及大数据平台，是实际应用系统的核心部分。A）建筑能效管理系统包括信息总览、能耗监测、节能量评估、节能分析决策、能耗分析、电能质量、节能管理、告警管理、系统管理等7个子功能模块，主要实现对建筑节能的各类能耗信息进行抽取、分类和预处理，并提供能耗统计分析功能，为国网节能公司项目管控、节能对标分析和节能改造服务提供数据支撑；B）大数据平台包括数据整合、数据分析、数据计算、数据存储等子功能模块，作为平台服务，主要负责数据的整合、分析和处理。
数据层主要包括基础数据、能耗数据、设备数据、运行数据。
3）接口层：主要包括前置机部分，前置机作为中间件负责数据采集、数据同步、与数据处理，同时需要通过数据读写模块与设备层进行对接通信。
4）设备层：主要由各种前端的采集设备组成,比如：电表、水表、电能质量表和环境监测仪。
本发明所述的建筑能效管理系统，除了包括上述的子功能模块，还包括前置服务器、主站服务器、数据库服务器、交换机、路由器、防火墙、数据采集器等一些网络设备外，还包括能耗计量表计、环境监测仪、电能质量监测仪以及数据转换模块等一系列的设备，通过数据采集器采集环境监测数据、电能质量监测数据、直读远传水平数据、热能表数据，可以通过RS486或射频通信模块如射频433采集上述数据，采集的数据通过交换机、路由器传输到数据库服务器、主站服务器和前置服务器进行处理。
建筑能效管理系统按照一套系统多级应用的方式建设，根据不同用户权限进行功能模块区分，省、地市、县用户可查看对应区域内的建筑总体情况，排名等信息，并可进入区域内任意单体建筑进行信息查看，单体建筑用户只能使用对应单体建筑功能模块。建筑可按照国家的相关标准规范对日常运转用能进行分类、分项，利用深入到建筑内部的分类用能信息采集，采集建筑的水、电、燃气、冷/热、电能质量、内/外环境等数据，细致掌握建筑日常运行过程中的电负荷及其他用能特性，为建筑管理者提供一个实时掌握建筑耗能情况便利平台。在此基础上为用户提供能效诊断和相应的能效优化策略，为业主制定节能改造计划和相应的用能管理制度提供有力的数据依据和技术支撑，引导建筑业主/管理者更为科学、经济、安全、高效用能。
建筑能效管理系统的数据交互过程如图3所示，系统通过前端采集设备（或前端设备），电表、水表、电能质量表等数据实时采集上报相关基础数据至大数据平台，进行对应的数据整合、数据存储、数据计算、数据分析等处理，将处理后的数据上传至建筑能效管理系统，为系统的能耗监测、能耗分析、节能管理、电能质量管理、系统管理和节能分析决策等提供相应的数据支持。其中当数据上传至大数据平台后，基于大数据处理技术，大数据建模技术，根据不同建筑的能耗数据特征，对应不同影响因素，建立相适应的专家库、节能分析改造模型，深入挖掘建筑能耗数据的潜在联系，最终为相应建筑的节能改造提供决策建议；同时建筑能效管理系统上的数据也能下发至大数据平台进行进一步的分析处理，为更高级的功能应用提供数据依据。
如图4所示，1）本发明的通过前端的表计：如电表、水表等采集设备进行实时采集建筑基础能耗数据、重点耗能设备运行数据；而环境数据通过环境监测仪表进行定时采集；电能质量数据通过电能质量表进行实时采集；2）上述前端表计通过RS-485线与采集器连接，将前端表计的采集数据传送到采集器，进行数据的集中、整合；3）采集器与前置机进行对接，将集中的基础能耗数据传至前置机，前置机进行简单的数据采集、数据同步和数据处理；4）前置机与大数据平台进行对接，将处理后的数据传输至大数据平台，进行进一步深度的数据分析、挖掘，从而得出更有价值的数据；5）大数据平台与建筑能效管理系统主站进行对接，将各类数据上传至建筑能效管理系统，建筑能效管理系统最终进行各类数据的实时展示、历史分析对比、形成报表、节能诊断意见等，为节能改造提供相关的分析建议；6）大数据平台可以对输到其中的数据进行下发，也可以进行进一步的数据分析处理，为更高级的功能应用提供数据依据。
Claims (2)
1.一种基于大数据的建筑能效管理的方法，包括基于大数据的建筑能效管理系统架构，其分为用户层、主站层、接口层、设备层等4个层次；
1）所述用户层为：用户通过系统门户单点登录或直接登录到主站系统；
2）所述主站层：分为应用层和数据层；
所述应用层主要包括建筑能效管理系统及大数据平台，A）建筑能效管理系统包括信息总览、能耗监测、节能量评估、节能分析决策、能耗分析、电能质量、节能管理、告警管理、系统管理子功能模块，主要实现对建筑节能的各类能耗信息进行抽取、分类和预处理，并提供能耗统计分析功能，为国网节能公司项目管控、节能对标分析和节能改造服务提供数据支撑；B）大数据平台包括数据整合、数据分析、数据计算、数据存储等子功能模块，作为平台服务，主要负责数据的整合、分析和处理；
所述数据层主要包括基础数据、能耗数据、设备数据和运行数据；
3）接口层：主要包括前置机部分，前置机作为中间件负责数据采集、数据同步、与数据处理，同时需要通过数据读写模块与设备层进行对接通信；
4）设备层：主要由各种前端的采集设备组成,包括前端表计，前端表计包括电表、水表、电能质量表和环境监测仪；
其建筑能效管理方法包括如下步骤：1）通过电表、水表采集设备进行实时采集建筑基础能耗数据、重点耗能设备运行数据；而环境数据通过环境监测仪进行定时采集；电能质量数据通过电能质量表进行实时采集；2）上述前端表计通过RS-485线与采集器连接，将前端表计的采集数据传送到采集器，进行数据的集中、整合；3）采集器与前置机进行对接，将集中的基础能耗数据传至前置机，前置机进行简单的数据采集、数据同步和数据处理；4）前置机与大数据平台进行对接，将处理后的数据传输至大数据平台，进行进一步深度的数据分析、挖掘，从而得出各类数据；5）大数据平台与建筑能效管理系统主站进行对接，将各类数据上传至建筑能效管理系统，建筑能效管理系统最终进行各类数据的实时展示、历史分析对比、形成报表、节能诊断意见，为节能改造提供相关的分析建议。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的建筑能效管理的方法，其特征在于：所述大数据平台可以对输到其中的数据进行下发，也可以进行进一步的数据分析处理，为更高级的功能应用提供数据依据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160302 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |