CN108510104B - 基于云计算的建筑能耗分析与优化运行方法 - Google Patents

基于云计算的建筑能耗分析与优化运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于云计算的建筑能耗分析与优化运行方法，用户访问端用以输入建筑基本信息，查看建筑能耗情况以及查询建筑优化运行方案；分项计量系统的作用是将建筑运行产生的实际参数上传至云计算平台；云计算平台不仅仅可以用来对建筑的各类信息进行储存，还可以将分项计量平台上传的数据以表格、柱状图、饼状图的形式在用户访问端侧进行数据展示；不仅如此，云计算平台还可根据输入的建筑信息，找到与之匹配最接近的建筑模型，并调用其优化运行方案，反馈给用户；在做出相应的运行调整后，通过与分项计量平台新采集的建筑能耗数据进行对比，以生成能耗变化表，供用户进行后续分析。

Description

基于云计算的建筑能耗分析与优化运行方法
技术领域
本发明属于建筑节能与计算机网络领域，涉及一种基于云计算的建筑能耗分析与优化运行方法。
背景技术
随着海量数据处理的广泛应用，面向海量数据处理的云计算平台发展迅速。云计算平台不仅可以对大量数据进行储存与分析，还可以实现数据的共享，增强各行各业的协同工作。
建筑业是人类生活中的一个很重要的组成部分，随着建筑规模的不多扩大，建筑能源消耗的不合理情况越来越多的出现。我国建筑能耗已超社会总能耗的三成，合理的能耗分析与运行优化控制，带来的不仅仅是经济上的效益，更是对能源的节约，对社会可持续发展的响应。
但是，在对建筑进行能耗分析和优化运行时，往往会存在一些问题。首先，在通过分项计量系统获得采集数据后，对于数据的分析往往还不够深入，仅仅停留在数据展示阶段；其次，对建筑进行能耗分析时，即使结合了采集数据，但每一次的能耗分析都需要建立建筑模型进行模拟，这样的工作量是巨大的；最后，运行优化方案是否有效，往往缺少纵向与横向的比较，既缺少与同类型建筑的比较，也缺少本建筑节能前后的数据比较。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于云计算的建筑能耗分析与优化运行方法，通过利用云计算平台的特点与优势，实现建筑大数据的存储、分析与共享，实现建筑模型的快速匹配与优化方案的快速生成，实现运行方案的反馈和及时调整。
本发明的基于云计算的建筑能耗分析与优化运行方法，包括以下步骤：
步骤一：通过用户访问端向云计算平台输入目标建筑基本信息，包括：地理位置、建筑功能、高度、建筑面积、围护结构材料、空调形式；
步骤二：分项计量系统将采集的目标建筑能耗数据按照预定的时间间隔向云计算平台传输，所述目标建筑能耗数据包括：照明用电、空调用电、动力用电、特殊用电、主机的冷、热水流量、主机的冷水、热水供、回水温度；
步骤三：将步骤一中输入的目标建筑基本信息和步骤二中上传的目标建筑能耗数据储存于云计算平台上预先搭建好的数据库中；
步骤四：在预先搭建好的数据库中匹配到与目标建筑基本信息和能耗数据最接近的建筑模型，并输出该建筑模型预先上传至数据库的优化运行控制方案作为目标建筑的优化运行控制方案；
步骤五：将输出的优化运行控制方案通过用户访问端展示给用户，用户在执行该优化运行控制方案后，将分项计量系统新采集的数据与步骤三中存储的目标建筑能耗数据作对比，生成建筑能耗变化表，然后根据所述建筑能耗变化表判断节能状况并决定弃用该该优化运行控制方案还是继续运行该该优化运行控制方案。
上述建筑能耗变化表用于表征建筑能耗在运行优化方案后的变化情况，并通过用户访问段展示给用户，供用户判断节能状况。
进一步的，本发明方法中，步骤一中的目标建筑基本信息采用选项选择或自定义添加的方式输入。
进一步的，本发明方法中，步骤三中储存于数据库中的目标建筑能耗数据能够通过用户访问端，以表格、柱状图、饼状图的形式展示给用户进行查看。
进一步的，本发明方法中，步骤四中预先搭建好的数据库具有扩容功能，能向数据库中扩充建筑模型及运行控制方案。
本发明利用一个庞大的数据库进行大量建筑数据的存储与运算；并且能充分地利用其数据量大的特点，快速地匹配建筑模型，生成节能方案，并按照一定的算法检验其合理性。
本发明相对于现有技术，具有以下优点：
(1)可通过云计算平台构建一个庞大的建筑信息库，方便数据的共享和研究，通过协同合作，更好地指导建筑节能优化。
(2)现有的建筑能耗分析是对每一个建筑分别建立模型，再进行模拟，生成运行控制方案，通常情况下，一个大型建筑的建模通常要花上几周的时间，极其浪费时间。通过模型匹配可可快速地生成能耗分析结果和优化运行方案，提高节能工作效率；并且数据库可不断扩展，不断优化。
(3)目前有一些企业做建筑模型匹配，但并未基于云平台，基于云平台的潜力在于，其数据库的容量巨大，随着建筑模板的不断增多，模型匹配将更加精细与准确。另外，也未能结合分项计量技术，分项计量对于本发明的优点在于，可通过实际数据检验生成的运行方案是否有效。
附图说明
图1为本发明基于的云计算体系架构；
图2为本发明所述的优化运行方案生成及反馈流程图；
图3为本发明总体框架图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明再作进一步详细的说明。
本发明在如图1所示的云计算体系架构下运行。云计算的关键组成是核心服务层，其将硬件基础设施，软件运行环境，应用程序抽象成服务，分别为：基础设施即服务层(IaaS，infrastructure as a service)、平台即服务层(PaaS，platform as a service)、软件即服务层(SaaS，software as a service)。IaaS针对于需要硬件资源的用户，提供基础设施部署服务，该技术将云计算基础设施与安全管理布置于该层面；PaaS主要用来储存数据和程序代码，该技术将海量建筑信息存于PaaS中，方便随时调用；并且将能耗分析的运算代码、建筑模型匹配的运算代码和运行方案的反馈判断代码上传至该层面，用于海量数据的处理；SaaS是将桌面应用程序迁移到互联网，实现应用程序的泛在访问，该技术将能耗分析应用与能耗模型匹配应用布置到该层面。最后，通过用户访问端口进行数据的输入与查询。
本发明所述的优化运行方案生成及反馈流程如图2所示，包括以下步骤：
a.用户通过登录布置于SaaS层的用户访问端向云计算平台输入目标建筑的基本信息。输入信息包括：地理位置、建筑功能、高度、建筑面积、围护结构材料、空调形式等；当发现选项中未具有可选选项时，选择自定义方式添加建筑信息。
b.在使用本发明前，需对目标建筑安装数据采集器，采集的数据通过无线网络向云计算平台进行数据加密传输，并储存于PaaS层的数据库中。分项计量系统采集的数据按照预定的时间间隔向云计算平台传输的，其上传的采集数据包括：照明用电、空调用电、动力用电、特殊用电、主机的冷、热水流量、主机的冷水、热水供、回水温度等；当遇到网络中断时，分项计量系统自动储存数据，待网络恢复后继续上传。
c.输入的建筑信息和上传的采集数据按照其所属建筑储存进云计算平台PaaS层上预先搭建好的数据库之中；通过分项计量系统采集的数据，基于《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设技术指导》，经过逻辑相加处理，把同一类型的数据合成一类，生成更高一级的子项，并通过布置于SaaS层的用户访问端，以表格、柱状图、饼状图、折线图等形式进行数据展示。
d.在该本发明实施的准备阶段，需建立一定数量的建筑模型储存于云计算平台PaaS层之中。初始建筑模型以实际建筑作为模板，记录包括其地理位置、建筑功能、高度、建筑面积、围护结构材料、空调形式等各类信息。并对该实际建筑通过建模及能耗模拟的方法，制定优化运行方案，储存于云计算平台PaaS层中的数据库中。当数据库中具备一定数量的初始模型后，云计算平台依据输入的建筑信息及上传的采集数据，在数据库中匹配到与之最接近的建筑模型，并输出该建筑模型的运行控制方案作为目标建筑的优化运行方案，通过用户访问端进行展示。具体的建筑模型匹配方式为：目标建筑与建筑模型1)属于同一个市；2)属于同一类型的建筑；3)具有三个以上共同的房间类型；4)至少具有一种共同的空调形式；5)空调能耗占总能耗的比例相差±5％；6)照明能耗占总能耗的比例相差正负5％；若未在数据库中匹配到建筑模型，则自动终止；
e.优化运行控制方案通过用户访问端展示给用户。用户在执行优化运行控制方案后，将分项计量系统新采集的数据与未执行优化前的同类型数据作对比，生成能耗变化表，并通过用户访问段展示给用户，据所述建筑能耗变化表判断节能状况并决定弃用该该优化运行控制方案还是继续运行该该优化运行控制方案。

Claims (4)

1.一种基于云计算的建筑能耗分析与优化运行方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：通过用户访问端向云计算平台输入目标建筑基本信息，包括：地理位置、建筑功能、高度、建筑面积、围护结构材料、空调形式；
步骤二：分项计量系统将采集的目标建筑能耗数据按照预定的时间间隔向云计算平台传输，所述目标建筑能耗数据包括：照明用电、空调用电、动力用电、特殊用电、主机的冷、热水流量、主机的冷水、热水供、回水温度；
步骤三：将步骤一中输入的目标建筑基本信息和步骤二中上传的目标建筑能耗数据储存于云计算平台上预先搭建好的数据库中；
步骤四：在预先搭建好的数据库中匹配到与目标建筑基本信息和能耗数据最接近的建筑模型，并输出预先上传至数据库的该建筑模型优化运行控制方案作为目标建筑的优化运行控制方案；
步骤五：将输出的优化运行控制方案通过用户访问端展示给用户，用户在执行该优化运行控制方案后，将分项计量系统新采集的数据与步骤三中存储的目标建筑能耗数据作对比，生成建筑能耗变化表，然后根据所述建筑能耗变化表判断节能状况并决定弃用该优化运行控制方案还是继续运行该优化运行控制方案。
2.根据权利要求1所述的基于云计算的建筑能耗分析与优化运行方法，其特征在于：所述步骤一中的目标建筑基本信息采用选项选择或自定义添加的方式输入。
3.根据权利要求1所述的基于云计算的建筑能耗分析与优化运行方法，其特征在于：所述步骤三中储存于数据库中的目标建筑能耗数据能够通过用户访问端，以表格、柱状图、饼状图的形式展示给用户进行查看。
4.根据权利要求1、2或3所述的基于云计算的建筑能耗分析与优化运行方法，其特征在于：所述步骤四中预先搭建好的数据库具有扩容功能，能向数据库中扩充建筑模型及运行控制方案。
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