CN107819613A - 一种绿色建筑的能耗监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绿色建筑的能耗监测系统，包括控制系统、数据采集系统、数据监测及报警系统、数据统计及分析模块以及用户报表模块，本发明通过分布在绿色建筑中的各个数字式电能表的数据进行实时采集，并针对采集的数据进行分析，得到历史同期的耗能，形成对比，得出绿色建筑的能耗，为绿色建筑的评价提供标准，同时本发明还能实时监控绿色建筑的安全用电，当出现用电故障时则以警报的方式及时的通知管理人员。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，具体的说，是一种绿色建筑的能耗监测系统。
背景技术
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度的节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，是与自然和谐共生的建筑。建筑本身对环境无害，能够充分利用自然环境资源，并且不破坏环境的生态平衡条件下建造的一种建筑，又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。
自2006年，我国发布第一部《绿色建筑评价标准》以来，已有几百项工程通过绿色建筑评价标识，但仅有少数通过绿色建筑运营标识，全面系统的绿色建筑运营实施效果数据非常欠缺，尽管各地已经开展了建筑能效测评和可再生能源测评工作，但都是在点上的研究和数据积累，无法全面获得绿色建筑实施效果的信息支撑。为此，提供一种绿色建筑的能耗监测系统并能广泛投入使用是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色建筑的能耗监测系统，为绿色建筑的评价提供标准，同时本发明还能实时监控绿色建筑的安全用电，当出现用电故障时则以警报的方式及时的通知管理人员。
本发明通过下述技术方案实现：一种绿色建筑的能耗监测系统，该绿色建筑的能耗监测系统主要由数据采集系统、控制系统、数据监测及报警系统、数据统计及分析模块以及用户报表模块依次连接而成。
所述控制系统用于对系统运行的配置管理、通讯接口管理和用户权限管理。
所述数据采集系统用于实时采集每个监测点的运行数据，通过GPRS移动网络将运行数据传递到所述控制系统中的能效率管理平台并存储。
所述数据监测及报警系统用于监测各用电环节中的电流、电压、功率以及电能的变化，并通过接线图、工况图以及图表的方式直观的展现给管理人员，对异常数据进行报警，同时将报警信息上传至所述控制系统中。
所述数据统计及分析模块用于对所述数据采集系统采集的运行数据以图表的方式分析各种历史用电数据及电压状况，并提供多种关联数据比较。
所述用户报表模块用于提供通用的电子制表模块，灵活方便的输出打印由所述数据统计与分析模块处理后的工况信息包括用电数据报表、电量冻结数据报表、分时电量数据报表、分析报表、电能质量事件统计报表。
其中，用户权限管理包括对绿色建筑的部门管理、人员管理和授权管理，并将计量人员、管理人员、决策人员进行有效的组织和分工。所述运行数据的采集包括电压、电流、功率、功率因数以及电能。所述图表包括曲线图、棒图以及饼状图。所述异常数据的报警包括对数据越线和通讯失败的报警，并提供图形报警、文字报警以及短信报警的方式反馈给管理人员。所述图形报警用于提供报警区域画面，并对报警内容进行警灯闪烁；所述文字报警用于提供报警时间以及警报类型；所述短信报警用于提供手机短信方式报警，并可按照客户需求绑定多部手机。所述在多种关联数据进行比较时，可在同一图表中任意加载不同的相关数据参数或者加载同一数据参数在不同日期的相同时间段进行对比、分析。所述相关数据参数包括有功功率、无功功率、功率因数以及电流。
其工作原理：用户权限管理用于对绿色建筑的部门管理、人员管理和授权管理，并将计量人员、管理人员、决策人员进行有效的组织和分工；数据采集系统内置一无线通讯模块与现场数字式电表通过RS485总线连接，并自动检查数据抄读过程，若因网络问题故障尚未完成抄读则自动进行补抄工作；然后对运行数据进行采集，其运行数据的采集信息包括电压、电流、功率、功率因数以及电能数据，采集后的数据通过图表显示，其中，图表包括曲线图、棒图以及饼状图。然后，若是出现异常数据，则进行异常报警，其中异常数据的报警包括对数据越线和通讯失败的报警，并提供图形报警、文字报警以及短信报警的方式反馈给管理人员，其中图形报警用于提供报警区域画面，并对报警内容进行警灯闪烁；而文字报警用于提供报警时间以及警报类型；然后，短信报警用于提供手机短信方式报警，并可按照客户需求绑定多部手机。最终，在多种关联数据进行比较时，可在同一图表中任意加载不同的相关数据参数或者加载同一数据参数在不同日期的相同时间段进行对比、分析，所述相关数据参数包括有功功率、无功功率、功率因数以及电流。
为了更好的实现本发明，进一步地，所述数据采集系统包括现场数字式电表、RS485总线、第一通讯模块；所述现场数字式电表通过RS485总线与第一通讯模块连接。通过数据采集系统内置有无线通讯模块与现场数字式电表通过RS485总线连接，并自动检查数据抄读过程，若因网络问题故障尚未完成抄读则自动进行补抄工作。
为了更好的实现本发明，进一步地，所述现场数字式电表主要由AD转换器和芯片ICL7136连接而成；所述AD转换器型号为AD736。通过采用ICL7136和AD736使得电能表具有良好的工作稳定性，而且成本低廉，具有很高的性价比。
为了更好的实现本发明，进一步地，所述控制系统包括云端服务器、分别与云端服务器连接的数据存储器、输入模块以及显示模块；所述云端服务器通过第一通讯模块与现场数字电表实现数据传输。云端服务器又具体包括了配置管理模块、通讯接口管理模块和用户权限管理模块。
为了更好的实现本发明，进一步地，所述监测及报警系统包括第二通讯模块、声光报警器；所述第二通讯模块和声光报警器分别连接云端服务器。
为了更好的实现本发明，进一步地，所述第一通讯模块和第二通讯模块均为GPRS通讯模块。这里采用GPRS模块是因为：GPRS用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。还有就是GPRS一个较大的优势是能够充分利用现有的GSM网，可以使运营商在全国范围内推出此项业务，从而达到使用方便，便于推广。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明通过分布在绿色建筑中的各个数字式电能表的数据进行实时采集，并针对采集的数据进行分析，得到历史同期的耗能，形成对比，得出绿色建筑的能耗，为绿色建筑的评价提供标准，同时本发明还能实时监控绿色建筑的安全用电，当出现用电故障时则以警报的方式及时的通知管理人员。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的工作流程图；
图3为本发明的数据监测及报警系统原理框图；
图4本发明的现场数字式电表的电路原理图。
具体实施方式
实施例1：
本实施例的一种绿色建筑的能耗监测系统，如图1所示：一种绿色建筑的能耗监测系统，该绿色建筑的能耗监测系统主要由数据采集系统、控制系统、数据监测及报警系统、数据统计及分析模块以及用户报表模块依次连接而成。
所述控制系统用于对系统运行的配置管理、通讯接口管理和用户权限管理。
所述数据采集系统用于实时采集每个监测点的运行数据，通过GPRS移动网络将运行数据传递到所述控制系统中的能效率管理平台并存储。
所述数据监测及报警系统用于监测各用电环节中的电流、电压、功率以及电能的变化，并通过接线图、工况图以及图表的方式直观的展现给管理人员，对异常数据进行报警，同时将报警信息上传至所述控制系统中。
所述数据统计及分析模块用于对所述数据采集系统采集的运行数据以图表的方式分析各种历史用电数据及电压状况，并提供多种关联数据比较。
所述用户报表模块用于提供通用的电子制表模块，灵活方便的输出打印由所述数据统计与分析模块处理后的工况信息包括用电数据报表、电量冻结数据报表、分时电量数据报表、分析报表、电能质量事件统计报表。
其中，用户权限管理包括对绿色建筑的部门管理、人员管理和授权管理，并将计量人员、管理人员、决策人员进行有效的组织和分工。所述运行数据的采集包括电压、电流、功率、功率因数以及电能。所述图表包括曲线图、棒图以及饼状图。所述异常数据的报警包括对数据越线和通讯失败的报警，并提供图形报警、文字报警以及短信报警的方式反馈给管理人员。所述图形报警用于提供报警区域画面，并对报警内容进行警灯闪烁；所述文字报警用于提供报警时间以及警报类型；所述短信报警用于提供手机短信方式报警，并可按照客户需求绑定多部手机。所述在多种关联数据进行比较时，可在同一图表中任意加载不同的相关数据参数或者加载同一数据参数在不同日期的相同时间段进行对比、分析。所述相关数据参数包括有功功率、无功功率、功率因数以及电流。
其工作原理：用户权限管理用于对绿色建筑的部门管理、人员管理和授权管理，并将计量人员、管理人员、决策人员进行有效的组织和分工；数据采集系统内置一无线通讯模块与现场数字式电表通过RS485总线连接，并自动检查数据抄读过程，若因网络问题故障尚未完成抄读则自动进行补抄工作；然后对运行数据进行采集，其运行数据的采集信息包括电压、电流、功率、功率因数以及电能数据，采集后的数据通过图表显示，其中，图表包括曲线图、棒图以及饼状图。然后，若是出现异常数据，则进行异常报警，其中异常数据的报警包括对数据越线和通讯失败的报警，并提供图形报警、文字报警以及短信报警的方式反馈给管理人员，其中图形报警用于提供报警区域画面，并对报警内容进行警灯闪烁；而文字报警用于提供报警时间以及警报类型；然后，短信报警用于提供手机短信方式报警，并可按照客户需求绑定多部手机。最终，在多种关联数据进行比较时，可在同一图表中任意加载不同的相关数据参数或者加载同一数据参数在不同日期的相同时间段进行对比、分析，所述相关数据参数包括有功功率、无功功率、功率因数以及电流。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图2所示：其工作流程进一步具体为：首先利用数据采集系统对分布在绿色建筑内的多组电能表进行数据采集，其中电能表上加装支持Lon总线接口的数据采集器，将采集后的运行数据上传至控制系统中存储，再通过数据统计及分析模块根据采集的数据并结合历史同期电量数据进行比对，将比对结构以多种图表的形式展示给管理人员，由管理人员直观地观测出绿色建筑的节能效果，为绿色建筑的评价提供标准，利用数据监测及报警系统针对采集的运行数据进行处理，当发现异常数据时，利用多种形式的报警方式及时的同时管理人员，保证绿色建筑的安全用电，最后以报表的形式将对比数据以及异常数据的处理打印出，供用户以及管理人员参考，本发明系统稳定，维护方便，能够实时监测绿色建筑的能耗情况。
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例在实施例2的基础上做进一步优化，如图3所示：在数据监测及报警系统中，监控主机主要通过监控系统软件来处理、显示并且记录现场各节点上传的实时数据信息，还可以同时监控、管理与其连接的所有子网和现场的各个职能节点，监控主机以以太网的信息网络相互集成，以达到实时信息的相互传递；网络适配器提供了系统控制网络与监控主机之间进行通信的借口，主要通过采集监控网络上所有智能节点上传的数据，然后再上传给系统的监控主机，并且将监控主机的命令信息通过网络数据交换传递给智能节点，网络适配器核心在于采用了Neuron芯片，主要用来加强并改善各个通信节点之间的管理，这样可以减少数据处理占用监控主机的时间，利用收发器可实现与网络所有智能节点的双向数据通信，并使用双口RAM作为系统通信过程的各个智能节点信息的接收和发送缓冲区，最终实现网络适配器和计算机之间的数据以及报警信息的通信；智能节点主要用于接收、处理现场传感器上传的模拟量或者数字量的信号，然后再去控制执行机构使其动作，完场现场数据的采集、处理、控制等，智能节点提供了标准化的通用接口，利用LonTalk通信协议实现与监控主机或其他智能节点之间的通信，智能节点可独立采集数据信息，也可在各个节点之间实现点对点的通信；
系统通过Lonworks网络开发实现对系统控制网络的逻辑安装，主要是对智能节点进行注册、绑定和参数配置，节点注册就是根据神经元芯片的唯一ID对Lonworks网络上的智能节点分配地址，实现物理地址和逻辑地址的一一对应，方便系统可以迅速准确的访问到该节点，逻辑绑定将网络中可互相操作的智能节点之间通过网络变量的形式连接在一起，其中各节点网络变量的类型、功能都是由内置的应用程序来决定的；
在数据监测及报警系统中，数据的异常报警分为子网通信异常报警和表计异常报警两个部分。子网通信异常报警主要完成定期对各个子网进行Ping通信测试，通过查看返回时间的方式判断子网通信是否正常；表计异常报警主要通过判断网络适配器上传的实时数据的取值范围，当监测数据不在正常的取值范围内，则以信息提示的方式在显示屏上弹出对话框，通知用户注意。
本实施例的其他部分与实施例2相同，故不再赘述。
实施例4：
本实施例在实施例3的基础上做进一步优化，如图4所示：根据现场数字式电表的电路原理图，其进行数据采集时的工作原理为：S1为量程开关，S2为测量/备用模式选择开关（常态下S2断开，闭合时仪表呈备用状态），S3为电源开关，精密电阻R1～R5构成高阻抗分压器，其总阻值为10M，输入交流电压首先被衰减成200mV以下，再经限流电阻R6接至AD736的第2引脚，VD1、VD2为双向限幅保护二极管，C1为输入端耦合电容，起隔直作用，C2、C6电源滤波电容，C4是AD736的平均电容，输出的电压经R9、C5滤除纹波后获得直流电压，并加至ICL7136的模拟输入端，ICL7136对衰减后的交流电压信号进行RMS-DC转换，由数据采集模块通过SPI接口接收ICL7136的转换数据，并对数据进行处理。
本实施例的其他部分与实施例3相同，故不再赘述。
实施例5：
在本实施例中的一种绿色建筑的能耗监测系统，包括用于实时采集每个监测点的运行数据的数据采集系统、用于接收采集数据并进行数据分配管理的控制系统、用于接收相应分配到数据并实现数据监测和报警的数据监测及报警系统、用于接收相应分配数据并进行数据统计的数据统计及分析模块、用于接收相应分配数据并进行数据报表的用户报表模块。所述数据采集系统包括现场数字式电表、RS485总线、第一通讯模块；所述现场数字式电表通过RS485总线与第一通讯模块连接。通过数据采集系统内置有无线通讯模块与现场数字式电表通过RS485总线连接，并自动检查数据抄读过程，若因网络问题故障尚未完成抄读则自动进行补抄工作。
所述现场数字式电表主要由AD转换器和芯片ICL7136连接而成；所述AD转换器型号为AD736。通过采用ICL7136和AD736使得电能表具有良好的工作稳定性，而且成本低廉，具有很高的性价比。
所述控制系统包括云端服务器、分别与云端服务器连接的数据存储器、输入模块以及显示模块；所述云端服务器通过第一通讯模块与现场数字电表实现数据传输。云端服务器又具体包括了配置管理模块、通讯接口管理模块和用户权限管理模块。
所述监测及报警系统包括第二通讯模块、声光报警器；所述第二通讯模块和声光报警器分别连接云端服务器。
所述第一通讯模块和第二通讯模块均为GPRS通讯模块。这里采用GPRS模块是因为：GPRS用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。还有就是GPRS一个较大的优势是能够充分利用现有的GSM网，可以使运营商在全国范围内推出此项业务，从而达到使用方便，便于推广。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种绿色建筑的能耗监测系统，其特征在于：包括用于实时采集每个监测点的运行数据的数据采集系统、用于接收采集数据并进行数据分配管理的控制系统、用于接收相应分配到数据并实现数据监测和报警的数据监测及报警系统、用于接收相应分配数据并进行数据统计的数据统计及分析模块、用于接收相应分配数据并进行数据报表的用户报表模块；所述数据采集系统、控制系统、数据监测及报警系统、统计及分析模块、用户报表模块依次连接。
2.根据权利要求1所述的一种绿色建筑的能耗监测系统，其特征在于：所述数据采集系统包括现场数字式电表、RS485总线、第一通讯模块；所述现场数字式电表通过RS485总线与第一通讯模块连接。
3.根据权利要求2所述的一种绿色建筑的能耗监测系统，其特征在于：所述现场数字式电表主要由AD转换器和芯片ICL7136连接而成；所述AD转换器型号为AD736。
4.根据权利要求3所述的一种绿色建筑的能耗监测系统，其特征在于：所述第一通讯模块和第二通讯模块均为GPRS通讯模块。
5.根据权利要求1所述的一种绿色建筑的能耗监测系统，其特征在于：所述控制系统包括云端服务器、分别与云端服务器连接的数据存储器、输入模块以及显示模块；所述云端服务器通过第一通讯模块与现场数字电表实现数据传输。
6.根据权利要求1所述的一种绿色建筑的能耗监测系统，其特征在于：所述监测及报警系统包括第二通讯模块、声光报警器；所述第二通讯模块和声光报警器分别连接云端服务器。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种绿色建筑的能耗监测系统，其特征在于：所述云端服务器包括配置管理模块、通讯接口管理模块和用户权限管理模块；
所述配置管理模块用于对系统中的配置进行管理；
所述通讯接口管理模块用于对系统中通讯接口进行管理；
所述用户权限管理用于对绿色建筑的部门管理、人员管理以及授权管理。
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