CN105700492A - 建筑能源管理系统 - Google Patents

Abstract

建筑能源管理系统，涉及一种管理系统。我国建筑管理方没有建立规范的能效管理模式，对设备及用能系统的运行情况了解不充分，导致能源利用效率低，能耗居高不下。本发明包括与数据采集模块无线相连主站，数据采集模块通过有线或无线方式采集现场设备的用能数据和/或运行参数，并通过无线网络上传至主站，主站对数据采集模块的采集数据进行分析处理，对建筑物及设备的能耗进行综合评价，通过图形、数字、模型三合一的方式直观展现现场。本技术方案实现建筑能源精细的科学化管理，持续节能运行及建筑群能源调度与优化匹配，达到节能的目的。

Description

建筑能源管理系统

技术领域

本发明涉及一种管理系统。

背景技术

随着我国城市建设的快速迅猛的发展，建筑能耗逐年大幅攀升，已占全社会能源消耗总能量的30%左右，庞大的建筑能耗已成为国民经济的沉重负担，但是，我国建筑管理方没有建立规范的能效管理模式，对设备及用能系统的运行情况了解不充分以及缺乏对各种能耗数据的统计、分析、对比等，也没有做到评价建筑的节能效果和发展趋势。导致能源利用效率低，能耗居高不下。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供建筑能源管理系统，以达到监管能耗的目的。为此，本发明采取以下技术方案。

建筑能源管理系统，其特征在于：包括与数据采集模块无线相连主站，数据采集模块通过有线或无线方式采集现场设备的用能数据和/或运行参数，并通过无线网络上传至主站，主站对数据采集模块的采集数据进行分析处理，对建筑物及设备的能耗进行综合评价，通过图形、数字、模型三合一的方式直观展现现场；主站设有查询模块、展示模块和多个功能模块，所述的功能模块包括信息总览模块、能耗分析模块、能耗告警模块、节能管理模块、能耗监测模块、系统管理模块，查询模块设权限管理单元，权限管理单元将功能权限分为多级，包括总部级别和用能单位级别，展示模块根据功能权限展示对应功能模块内容，不同级别的单位依权限对功能模块进行查询处理。本技术方案可对建筑物内不同种类用能设备，在无法获知用能情况时，对能源在建筑中的分配与消耗情况，将用能情况进行全面的采集、计量、监测，实现对能耗运行情况的感知，对能耗数据进行评估分析；实现建筑能源精细的科学化管理，持续节能运行及建筑群能源调度与优化匹配，达到节能的目的。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。

节能管理模块针对进行过节能改造的建筑，汇总展示出本单位日节能减排量，本年度累计节能减排量，历史累计节能减排量，记录录入节能减排开始时间，累计添加节能天数。

能耗监测模块用于记录分类实时能耗情况、分项实时能耗情况、分户实时能耗情况及重点用能设备实时能耗情况；当数据异常时，发出告警信息。

功能模块还包括暖通系统能效管理模块、能耗对标模块、能耗分解模块、能耗查询对比模块、能耗报表生成模块、节能足迹模块、新能源管理模块、节能建议书出具模块中的一个模块或多个模块；

暖通系统能效管理模块用于根据采集暖通系统的电量和非电量参数，通过采集数据能效对标，判断其运行工况，给出能效诊断意见以提高暖通系统运行效率；

能耗对标模块用于根据设定能耗指标库，按时间维度，将采集到的能耗数据与标杆值进行对比，从而判定能耗情况，并对建筑进行能耗星级评定；

能耗分解模块用于按配电支路，对能耗进行分解，以图的形式展示，对一条回路下面带不同用能设备的情况能进行负荷特性分析，对回路的总能耗进行拆分；

能耗查询对比模块用于按不同时间维度，查询建筑分类能耗、分项能耗、分户能耗、分项能耗占比情况；

能耗报表生成模块用于根据用户需求修改或添加报表模板，对不同的模块进行合理组合配置，生成自定义报表；系统预置能耗报表包括：分类能耗报表、分项能耗报表、分户能耗报表、设备能耗报表；

节能足迹模块用于针对进行过节能改造的建筑，预先把建筑节能设计的各项技术统一设计到页面中，以时间进度为线索，展示项目采用的节能技术，统计该项节能技术应用后的节能量及减排量；新能源管理模块用于对加装分布式能源系统的建筑，展示分布式系统的基本情况，包括形式、装机容量信息，并以时间维度以图表的形式展示其发电量、上网电量、减排量；

节能建议书出具模块用于结合建筑的能耗情况，设备的运行情况，以月、季度、年的时间维度给建筑管理方出具节能建议书，指导节能改造工作。

主站设有能耗指标库及能效指标库，按照气候条件、建筑功能类别、用电分项建立能耗指标值；指标库包括设备层面的能效指标库和楼宇宏观层面的能耗指标库。通过对比建筑的实际能耗与指标值，评定能耗级别，为业主提供节能建议和节能措施。建立建筑能效指标库，按照用能设备、系统分类对比实际能效值与指标值，评价设备、系统的能效水平，指导运行节能和管理节能，避免出现“节能设备不节能”的情况。

能耗指标库将建筑物内的各种能耗进行分类、分项、分户的计量汇总与展现，为管理部门提供决策依据。按照分类、重点用能设备、分项、分户等多维度统计，使客户对建筑能耗情况一目了然，实现建筑能耗监测，指导用户行为节能。

主站的数据采集包括建筑物内的水、电、气、供热、供冷的用能数据及建筑环境参数，主站根据采集的进行监测、分析和诊断，对设备能耗运行进行评估及经济性和状态进行监测。

主站通过展示模块动态展现建筑用户的能耗监测、平均能耗、对标分析、能耗变化趋势的分析结果。

主站根据得到的分析结果对相关设备自动进行控制，实现最优化运行。

所述的主站包括前置机、数据库服务器、与数据库服务器相连的应用服务器，所述的数据采集模块包括能效采集终端，能效采集终端通过RS-485方式采集现场安装的计量设备、自带通讯接口的用能设备的用能数据和运行参数，并通过GPRS、CDMA或以太网将采集数据上传至主站。

有益效果：本技术方案通过对能源信息与设备信息的采集、基础分析展示与高级应用分析，实现能源信息的可视化监测、能耗数据管理、系统运行监视，为建筑能源监测管理体系提供技术支撑，为建筑运行提供能源与运行监视手段，为管理决策部门提供管理决策依据。

附图说明

图1是本发明结构拓扑图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

本发明包括与数据采集模块无线相连主站，数据采集模块通过有线或无线方式采集现场设备的用能数据和/或运行参数，并通过无线网络上传至主站，主站对数据采集模块的采集数据进行分析处理，对建筑物及设备的能耗进行综合评价，通过图形、数字、模型三合一的方式直观展现现场；主站设有查询模块、展示模块和多个功能模块，所述的功能模块包括信息总览模块、能耗分析模块、能耗告警模块、节能管理模块、能耗监测模块、系统管理模块，查询模块设权限管理单元，权限管理单元将功能权限分为多级，包括供电单位级别和用能单位级别，展示模块根据功能权限展示对应功能模块内容，不同级别的单位依权限对功能模块进行查询处理。本技术方案可对建筑物内不同种类用能设备，在无法获知用能情况时，对能源在建筑中的分配与消耗情况，将用能情况进行全面的采集、计量、监测，实现对能耗运行情况的感知，对能耗数据进行评估分析；实现建筑能源精细的科学化管理，持续节能运行及建筑群能源调度与优化匹配，达到节能的目的。

其中：节能管理模块针对进行过节能改造的建筑，汇总展示出本单位日节能量及节能减排量，本年度累计节能量及节能减排量，历史累计节能量及节能减排量，记录录入节能减排开始时间，累计添加节能天数。能耗监测模块用于记录分类实时能耗情况、分项实时能耗情况、分户实时能耗情况及重点用能设备实时能耗情况；当数据异常时，发出告警信息。

为了更方便管理，功能模块还包括暖通系统能效管理模块、能耗对标模块、能耗分解模块、能耗查询对比模块、能耗报表生成模块、节能足迹模块、新能源管理模块、节能建议书出具模块中的一个模块或多个模块；暖通系统能效管理模块用于根据采集暖通系统的电量和非电量参数，通过采集数据能效对标，判断其运行工况，给出能效诊断意见以提高暖通系统运行效率；能耗对标模块用于根据设定能耗指标库，按时间维度，将采集到的能耗数据与标杆值进行对比，从而判定能耗情况，并对建筑进行能耗星级评定；能耗分解模块用于按配电支路，对能耗进行分解，以图的形式展示，对一条回路下面带不同用能设备的情况能进行负荷特性分析，对回路的总能耗进行拆分；能耗查询对比模块用于按不同时间维度，查询建筑分类能耗、分项能耗、分户能耗、分项能耗占比情况；能耗报表生成模块用于根据用户需求修改或添加报表模板，对不同的模块进行合理组合配置，生成自定义报表；系统预置能耗报表包括：分类能耗报表、分项能耗报表、分户能耗报表、设备能耗报表；节能足迹模块用于针对进行过节能改造的建筑，预先把建筑节能设计的各项技术统一设计到页面中，以时间进度为线索，展示项目采用的节能技术，统计该项节能技术应用后的节能量及减排量；新能源管理模块用于对加装分布式能源系统的建筑，展示分布式系统的基本情况，包括形式、装机容量信息，并以时间维度以图表的形式展示其发电量、上网电量、减排量；节能建议书出具模块用于结合建筑的能耗情况，设备的运行情况，以月、季度、年的时间维度给建筑管理方出具节能建议书，指导节能改造工作。

为了准确评价设备、系统的能效水平，主站设有能耗指标库，按照气候条件、建筑功能类别、用电分项建立能耗指标值；能耗指标库包括设备层面的能耗指标库和楼宇宏观层面的能耗指标库。通过对比建筑的实际能耗与指标值，评定能耗级别，为业主提供节能建议和节能措施。建立建筑能效指标库，按照用能设备、系统分类对比实际能效值与指标值，评价设备、系统的能效水平，指导运行节能和管理节能，避免出现“节能设备不节能”的情况。

为实现精细化管理，能耗指标库将建筑物内的各种能耗进行分类、分项、分户的计量汇总与展现，为管理部门提供决策依据。按照分类、重点用能设备、分项、分户等多维度统计，使客户对建筑能耗情况一目了然，实现建筑能耗监测，指导用户行为节能。

为了全面考虑各因素对能耗之间的关系，关主站的数据采集包括建筑物内的水、电、气、供热、供冷的用能数据及建筑环境参数，主站根据采集的进行监测、分析和诊断，对设备能耗运行进行评估及经济性和状态进行监测。

为了直观展示分析结果，主站通过展示模块动态展现建筑用户的能耗监测、平均能耗、对标分析、能耗变化趋势的分析结果。

为了减少工作者的工作量，主站可根据得到的分析结果对相关设备自动进行控制，实现最优化运行。

本技术方案可对建筑物内不同种类用能设备，在无法获知用能情况时，借助建筑能源管理系统对能源在建筑中的分配与消耗情况，将用能情况进行全面的采集、计量、监测，实现对能耗运行情况的感知，对能耗数据进行评估分析；实现建筑能源精细的科学化管理，持续节能运行及建筑群能源调度与优化匹配。并将建筑物内的各种能耗进行分类、分项、分户的精确计量汇总与展现，建立设备层面和楼宇宏观层面的能耗指标库，为管理部门提供决策依据。对建筑物内的水、电、气、供热、供冷的用能数据及建筑环境参数进行全面采集、监测、分析和诊断；对设备能耗运行进行评估及经济性和状态进行监测，有效降低建筑总的能耗；开展建筑能耗及设备能效评价，查找能耗薄弱环节，从运行节能和管理节能两方面挖掘节能潜力，出具节能建议书，指导节能改造工作。动态展现建筑用户的能耗监测、平均能耗、对标分析、能耗变化趋势等分析结果，并根据分析结果实现对相关设备的控制，实现最优化运行。数据采集对像可为建筑物或者建筑楼宇内的变配电、照明、空调、电梯、供热、给排水、水泵、电力等能源使用状况，当它们无法进行用能情况监测时，借助本技术方案实行集中监测、管理、评估、分析，达到节能的目的。

本技术方案为将有线、无线通信技术、动态自组组网技术、数据挖掘技术综合应用于一身的建筑能源管理系统，本系统以建筑能源监测管理为重点，通过对能源信息与设备信息的采集、基础分析展示与高级应用分析，实现能源信息的可视化监测、能耗数据管理、系统运行监视，为建筑能源监测管理体系提供技术支撑，为建筑运行提供能源与运行监视手段，为管理决策部门提供管理决策依据。实现本发明目的的技术方案具体可分为三个层次：

一）监测建筑能耗，指导用户行为节能：按照分类、重点用能设备、分项、分户等多维度统计，使客户对建筑能耗情况一目了然，实现建筑能耗监测，指导用户行为节能。

二）实现能耗分析和定量评估，通过建立能耗指标库，按照气候条件、建筑功能类别、用电分项建立能耗指标值，通过对比建筑的实际能耗与指标值，评定能耗级别，为业主提供节能建议和节能措施。

三）实现设备与系统的能效分析，建立建筑能效指标库，按照用能设备、系统分类对比实际能效值与指标值，评价设备、系统的能效水平，指导运行节能和管理节能，避免出现“节能设备不节能”的情况。

建筑能源管理系统从功能方面分两级，分别是总部级别和用能单位级别，通过账号权限分别展示不同的访问模块和子功能进行控制。解决方案具有信息总览、能耗分析、能耗告警、节能管理、能耗监测、系统管理六个功能模块，可实现能耗分析、对标和定额管理，能耗告警指标设置、告警处理，采集设备资产与配置管理，节能潜力和节能技术评估等功能。且有先进、安全、可靠、适用、兼容、可扩张性等特点。

如图1所示，在具体实施时，主站包括前置机、数据库服务器、与数据库服务器相连的应用服务器，所述的数据采集模块包括能效采集终端，能效采集终端通过RS-485方式采集现场安装的计量设备、自带通讯接口的用能设备的用能数据和运行参数，并通过GPRS、CDMA或以太网将采集数据上传至主站。采用一级部署，两级应用，即在省公司部署主站服务器，各用能单位安装的采集终端通过RS485方式和无线采集电量数据和其它参数（如用电量，水泵流量，空调供回水温度等），并通过无线方式上送至主站，主站系统对数据进行处理、统计、分析和其它应用。建筑能源管理解决方案的框架由现场设备层、数据采集层、系统应用层组成，具体如下：

现场设备层：

现场设备层主要由现场安装的各类计量设备（如智能电能表、能效计量终端、智能水表、智能气表、温度传感器、超声波流量计、PM2.5测量仪等）及部分自带通讯接口的用能设备（如空调主机、锅炉、变频柜等）组成，通过加装导轨表和MESH采集模块，计量并保存各用能设备的用能数据和运行参数。

数据采集层：

数据采集层主要是由RS-485总线网络、MESH采集模块、能效采集终端、无线通讯网络组成。该层是数据信息交换的桥梁，能效采集终端通过RS-485方式采集现场设备的用能数据和运行参数，并通过GPRS/CDMA/以太网等无线网络上传至建筑能源管理系统。

系统应用层：

系统应用层对采集的现场各类数据信息建模、计算、分析与处理，依托各种能耗、能效分析模型，对建筑物及设备的能耗进行综合评价，利用图形、表格等方式直观展现现场能耗及能效状况，并出具各类能耗统计报表及节能建议书。

软件系统：

支持Windows操作系统、和多种商业数据软件，可根据不同行业选配不同操作系统和数据库软件，软件功能可根据用户需求进行定制。

建筑能源管理系统通过一个页面管理掌握整个区域的能源消耗情况，通过对能源消耗的精细化管理，实现了对能源消耗系统的实时监控、日常能源消耗管理、能耗分析、重点设备管理等功能，通过系统的分析结果进行能源公示，帮助制定考核、能耗管理制度，提高了能源管理的数字化和智能化。

本技方案支持多元数据接入，可扩展性强，可接入电表、水表、楼宇自控、冷热源监控、空调监控、分布式发电等数据，还可与楼宇BA系统、智能照明系统、暖通控制系统等进行集成。可对建筑能耗进行全口径三维实时在线模拟。建立分层、分级、分类能耗和能效库，多维度统计、分析和对比实际能耗、能效与指标值，定量评估能耗及能效水平，满足微观、中观和宏观能耗监测和管理需求。具有图数模三合一的可视化展现功能，用户界面好，体验性好。

以上图1所示的建筑能源管理系统是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (10)

1.建筑能源管理系统，其特征在于：包括与数据采集模块无线相连主站，数据采集模块通过有线或无线方式采集现场设备的用能数据和/或用能设备运行参数，并通过无线网络上传至主站，主站对数据采集模块采集的数据进行分析处理，对建筑物及设备的能耗、能效进行综合评价，通过图形、数字、模型三合一的方式直观展现建筑能耗及设备能效情况；主站设有查询模块、展示模块和多个功能模块，所述的功能模块包括信息总览模块、能耗分析模块、能耗告警模块、节能管理模块、能耗监测模块、系统管理模块，查询模块设权限管理单元，权限管理单元将权限分为多级，包括总部级别和用能单位级别，展示模块根据权限展示对应功能模块内容，不同级别的单位依权限对功能模块进行查询处理。

2.根据权利要求1所述的建筑能源管理系统，其特征在于：节能管理模块针对进行过节能改造的建筑，汇总展示出本单位日节能量及节能减排量，本年度累计节能量及节能减排量，历史累计节能量及节能减排量，记录录入节能减排开始时间，累计添加节能天数。

3.根据权利要求1所述的建筑能源管理系统，其特征在于：能耗监测模块用于记录分类实时分类能耗情况、用电分项实时能耗情况、用电分户实时能耗情况及重点用能设备实时能耗情况；当数据异常时，发出告警信息。

4.根据权利要求1所述的建筑能源管理系统，其特征在于：功能模块还包括暖通系统能效管理模块、能耗对标模块、能耗分解模块、能耗查询对比模块、能耗报表生成模块、节能足迹模块、新能源管理模块、节能建议书出具模块中的一个模块或多个模块；

暖通系统能效管理模块用于根据采集暖通系统的电量和非电量参数，通过把采集数据和标杆值进行能效对标，判断其运行工况，给出能效诊断意见以提高暖通系统运行效率；

能耗对标模块用于根据设定能耗指标库，按不同的时间维度，将采集到的能耗数据与标杆值进行对比，从而判定能耗情况，并对建筑进行能耗星级评定；

能耗分解模块用于按配电支路，对能耗进行分解，以图的形式展示，对一条回路下面带不同用能设备的情况能进行负荷特性分析，对回路的总能耗进行拆分；

能耗查询对比模块用于按不同时间维度，查询建筑分类能耗、分项能耗、分户能耗、分项能耗占比情况；

能耗报表生成模块用于根据用户需求修改或添加报表模板，对不同的模块进行合理组合配置，生成自定义报表；系统预置能耗报表包括：分类能耗报表、分项能耗报表、分户能耗报表、设备能耗报表等；

节能足迹模块用于针对进行过节能改造的建筑，预先把建筑节能的各项节能技术统一设计到页面中，以时间进度为线索，展示项目采用的节能技术，统计该项节能技术应用后的节能量及减排量；新能源管理模块用于对加装分布式能源系统的建筑，展示分布式系统的基本情况，包括形式、装机容量信息，并以时间维度以图表的形式展示其发电量、上网电量、减排量；

节能建议书出具模块用于结合建筑的能耗情况，设备的运行情况，以月、季度、年的时间维度给建筑管理方出具节能建议书，指导节能改造工作。

5.根据权利要求1所述的建筑能源管理系统，其特征在于：主站设有能耗指标库和能效指标库，按照气候条件、建筑功能类别、用电分项建立能耗指标值；指标库包括设备层面的能效指标库和楼宇宏观层面的能耗指标库。

6.根据权利要求5所述的建筑能源管理系统，其特征在于：能耗指标库将建筑物内的各种能耗进行分类、分项、分户的计量汇总与展现，为管理部门提供决策依据。

7.根据权利要求1所述的建筑能源管理系统，其特征在于：主站的数据采集包括建筑物内的水、电、气、供热、供冷的用能数据及建筑环境参数，主站根据采集的进行监测、分析和诊断，对设备能耗运行进行评估及经济性和状态进行监测。

8.根据权利要求1所述的建筑能源管理系统，其特征在于：主站通过展示模块动态展现建筑用户的能耗监测、平均能耗、对标分析、能耗变化趋势的分析结果。

9.根据权利要求8所述的建筑能源管理系统，其特征在于：主站根据得到的分析结果对相关设备自动进行控制，实现最优化运行。

10.根据权利要求1所述的建筑能源管理系统，其特征在于：所述的主站包括前置机、数据库服务器、与数据库服务器相连的应用服务器，所述的数据采集模块包括能效采集终端，能效采集终端通过RS-485方式采集现场安装的计量设备、自带通讯接口的用能设备的用能数据和运行参数，并通过GPRS、CDMA或以太网将采集数据上传至主站。