CN109840864A - 一种建筑能耗管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种建筑能耗管理系统，该系统包括：采集设备、网关、以及建筑能耗服务器；所述采集设备，用于采集建筑物的与机电设备能耗关联的参数；所述网关，用于将所述与机电设备能耗关联的参数发送至所述建筑能耗服务器；所述建筑能耗服务器，用于对所述与机电设备能耗关联的参数进行存储和处理。本发明能够提供基本的能耗数据信息采集及汇总展示功能，还能够提供设备运行能效全局报警及设备专家规则诊断功能。

Description

一种建筑能耗管理系统

技术领域

本发明涉及电气管理领域，尤其涉及一种建筑能耗能源管理系统。

背景技术

随着我国经济的发展，各地大力开展房地产产业，提高居民的居住水平。因此，我国的建筑能耗越来越大，在国民经济总能耗中占比也在持续提高。能源的过度消耗导致能源价格成本上升，气候变换，雾霾严重。在合理的情况下，如果能够实现建筑能耗节约，是缓解能源紧张、解决社会经济发展与能源供应不足的矛盾的有效途径。目前，业界普遍认为建筑节能是全社会各领域内节能潜力最大、最直接有效的方式。

为了实现节能减排，开始出现一些能源管理平台，来实现建筑节能以及辅助能源管理。但是，现有的能源管理平台仅仅实现单一的能源管理监测，对于用户新的需求及政策变化需要重新定制，重新编写软件程序，部署性、管理性、灵活性、可扩展性不高，迭代更新带来的经济成本过大。此外，现有的平台无法实现对设备的能效情况进行在线的运行诊断分析，往往需要根据能效数据形成报告，再请线下的专家对设备能效情况进行分析诊断，生成用能优化建议，时效性不高，而且会带来额外的经济成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种建筑能耗管理系统，以提高能量管理平台的灵活性以及实用性。

本发明提供了一种建筑能耗管理系统，该系统包括：采集设备、网关、以及建筑能耗服务器；

所述采集设备，用于采集建筑物的与机电设备能耗关联的参数；

所述网关，用于将所述与机电设备能耗关联的参数发送至所述建筑能耗服务器；

所述建筑能耗服务器，用于对所述与机电设备能耗关联的参数进行存储和处理。

优选地，该系统还包括终端设备，所述终端设备，用于通过浏览器访问所述所述建筑能耗服务器。

优选地，所述处理包括数据整合、数据分析以及数据计算。

优选地，所述数据整合通过数据仓库实现。

优选地，所述数据分析通过数据挖掘和联机分析处理实现。

优选地，所述数据计算包括根据预设的功能对所述与机电设备能耗关联的参数进行计算，计算得到的结果用于对机电设备进行机电设备诊断、机电设备报警、以及机电设备监测中的至少一者。

优选地，所述计算得到的结果还用于实现能耗信息概览、能耗数据报表、能耗数据分析、以及节能量计算中的至少一者。

优选地，所述计算得到的结果还用于实现用户管理。

优选地，所述建筑能耗服务器，还用于对机电设备运行状态进行监控，对机电设备不合理运转和故障信息进行监测并报警。

优选地，所述建筑能耗服务器，还用于依据机电设备历史运行状态信息，结合本地规则库和互联网规则库中的规则实施诊断，生成控制指令经由网关发送至机电设备；互联网规则库中包括依据专家经验针对各设备设置的运行规则。

本发明能够提供基本的能耗数据信息采集及汇总展示功能，还能够提供设备运行能效全局报警及设备专家规则诊断功能。能耗全局报警功能是对所有监测点设备进行实时监测，并依据用户定义的报警等级及类型，对超出临界阈值的设备进行实时报警。设备诊断功能可依据用户自行定义的企业规则库或大型的行业内联网的专家规则库，对设备的运行情况进行诊断，并智能的提出合理的优化建议。本发明解决了现有的能源管理平台灵活度不高，用户体验不好，节能效率不高、时效性差、额外附加成本高昂等缺点。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的建筑能耗能源管理系统；

图2是本发明提供的诊断及报警流程；

图3是本发明提供的诊断引擎示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本发明提供的能源管理系统包括采集设备、网关、建筑能耗服务器、以及终端设备。下面对各个部分进行详细描述。

采集设备主要有底层硬件计量设备组成，包括：智能水表、智能电表、智能冷量表、智能热量表、视频监控、传感器、PLC、DDC、环境监测仪等底层采集设备，各类采集设备主要负责采集的系统能源统计分析所需的各种物理量，如温度、水位、压力、电流、电压等，所采集信号可以是模拟量也可以是数字量，采集设备实时采集设备运行数据及能耗数据，有些智能采集设备也具有一定的自动存储及处理数据功能，可依据具体需求将所采集数据或智能采集器中的存储数据和二次处理数据经由网关传出。环境检测仪对环境数据等基础数据信息进行采集，采集的环境数据用于辅助能耗分析，其他的不同的采集设备将依据其所属的不同用能系统，如电梯系统、空调系统、锅炉系统、给排水系统等，进行归类。再按照统一的编码规范进行编码，上述所有采集数据将根据需要，设置不同的上传频率。

网关可以将不同的数据传输协议传递的数据信号进行解析，编码转换成为计算机可识别的网络协议数据信号，实现设备与建筑能耗服务器的通信；网关可以包括串口、数据采集器和网络。采集设备通过不同的线路与协议和数据采集器相连，例如电表通过RS-485与数据采集器连接，DDC与PLC通过串口服务器连接到数据采集器。串口服务器能够提供串口转网络的功能，例如将RS-232/485/422串口转换成TCP/IP网络接口。数据采集器将采集数据进行汇总，通过网口上传至建筑能耗服务器。

建筑能耗服务器，可以将获取的数据存储在多维数据仓库中，包括基础数据、能耗数据、设备数据和运行数据，其中：基础数据信息包括由环境监测设备采集到的环境信息，如温度、湿度等；能耗数据信息是依照不同的能源类型，对所采集到的能耗数据进行分项存储；设备数据信息是设备的基础信息，依照不同的设备类型进行存储；运行数据信息是设备/设施或系统运转情况的信息，如设备的起停、运行状态等信息，所存储的数据即为系统运行所需的所有数据，包括一次采集数据和二次处理数据。建筑能耗服务器可以完成能耗数据的分项汇总统计与展示、历史能耗数据查询、能耗数据分析、能耗数据计算、能耗数据对标、能耗数据同比、环比比对、能源审计、能源计价、设备的规则诊断、设备运行的全局报警等，提供丰富的图表展示功能，主要在实现直观的能耗数据监测的同时，对设备及系统的用能情况结合环境因素、工况因素等加以深入分析，实时对设备运行状态进行监控，对设备不合理运转和故障信息进行监测，及时报警，并依据设备历史运行状态信息，结合专家规则库中的规则实施诊断，得出系统优化运营建议，并将建议生成相应的控制指令，反馈给自动控制系统，进而实现优化控制，以保障系统、设备/设施低能耗高效率运行，延长设备使用寿命。建筑能耗服务器能够实现数据整合、数据分析、数据计算。数据整合是把在不同数据源的数据进行分类收集、整理、清洗，去掉错误及冗余数据，在根据用户需求进行相应的转换后，加载到一个新的数据源中，为用户提供统一数据视图的数据集成方式数据资源。数据整合采用数据仓库方式进行，运用面向服务的架构(Service-Oriented Architecture，SOA)的场景，利用已有的数据服务提取数据，一旦底层的数据源数据有所变化，它会主动通知数据整合平台，数据处理也变得简单，只处理变化部分的数据，使得数据视图变得准实时和数据处理过程更加高效。在数据资源整合汇总的同时，引入数据挖掘和联机分析处理(OnlineAnalytical Processing，OLAP)等技术，对数据进行有效分析和处理。联机分析处理可以直接仿照用户的多角度思考模式，预先为用户组建多维的数据模型。多维是对用户的多分析角度，例如对不同的用能设备及不同子系统的用能情况分析，时间周期是一个维度、设备类别、用能类别、地理位置等也分别是一个维度。一旦多维数据模型建立完成，用户就可以快速地从各个分析角度获取数据，也能动态的在各个角度之间切换或者进行多角度综合分析，具有极大的分析灵活性。数据计算是对采集的的一次采集数据根据相应的功能进行计算，得到二次计算甚至多次计算数据，再存储回数据库中，以便核心功能调用。在上述数据的基础上，实现包括能耗信息概览、能耗数据报表、能耗数据分析、系统用户管理、节能量计算等基本功能，设备规则诊断、设备报警监测等高级功能。

本发明中可以通过如下步骤实现报警及诊断，如图2所示：

步骤205，数据采集器通过网路传输协议将所有采集的数据传输到建筑能耗服务器；

步骤210，建筑能耗服务器对数据进行汇总整合、分析、计算；

步骤215，建筑能耗服务器头给出合理化建议；以设定的时间间隔自动启动规则诊断引擎，获取设备规则诊断所需的相关数据，对设备实施规则诊断，结合不同设备的规则信息，对设备运行状态、情况进行智能的策略分析，分析其规则触发原因、折合的经济成本等，并给出合理优化运行建议，将诊断结果通过网页直观展示给用户；同时，也可以对能够配置自控系统的设备发送自动控制指令，及时修正其不合理运行，达到节能优化目标；

步骤220，对设备进行报警监测与检测。检测设备报警信号，监测设备运行情况，对运行状态超过既定值的设备进行报警展示，如：设备电压超过设定值，存在故障风险，及时监测到设备问题，进行报警，将结果通过网页直观展示给用户，还可以通过邮件、短信形式及时将报警信息送达给运维人员，缩短事故响应时间。

图3示出了建筑能耗服务器中的规则诊断引擎示意图，其工作原理具体包括：

规则诊断引擎实时对数据进行抽取，针对不同的设备选择对应的规则库，例如设备1-设备4，规则库中规则由联网规则与企业自行添加的规则组成，将设备相关运行数据与规则库中规则进行匹配诊断，及时发现设备异常运行信息，进而计算对应成本，给出合理优化建议。需要时可向用能设备发送相关调整控制指令，及时调整设备不合理运行，保障良好节能的设备运行状态。随着系统的运行，经过数据积累，规则诊断功能还可通过建筑能耗服务器自学习以获得新的运行策略及相关经验，，对陈旧的不合适的运行方法进行调整优化。

规则和故障诊断方法可以划分为定性分析方法和定量分析方法两大类。定性分析方法利用的是专家的经验和事物之间的因果关系，适用于逻辑关系比较明确的设备系统。定量分析方法是依据统计数据建立系统模型，适用于已有大量历史数据或能够建立精确解析模型的系统进行规则诊断。如若一个设备系统在前期数据没有积累到一定数量级、数据关联分析之间没有明确的逻辑关系或者不能匹配适用的数据分析模型的时候，采用定性分析方法，根据行业的专家经验，将方法固化到系统中，利用传统的专家系统、规则树、有向导图、模糊专家系统、置信规则库专家系统等，选择相应的诊断规则，对设备运行情况进行诊断。而随着系统的运行，数据的积累，规则的增加，数据模型的优化，将对规则进行判断优化，类似于定量的分析方法，利用数据驱动的方法，采用神经网络、支持向量机等机器学习策略，偏最小二乘、独立主元分析等多元统计分析，不断优化规则，不断优化模型，不断提升系统，经过对某一种设备一个完整运行周期(例如年度)的数据对比分析，得出此设备在不同环境下的运行方式，形成本设备的运行规则，并储存到系统中，在下一个运行周期内，设备优先使用此规则运行，在第二个运行周期的运行中，再对上一运行周期的运行规则进行反复验证，并进行优化，如此往复进而做到设备运行的持续增效。还可以依据所述设备能效报警与诊断系统中的规则库规则，执行对设备/设施的运行状态诊断，每一条规则分为多个条件值，每个条件值在所述系统中以特定的特征值变量进行存储。在执行规则诊断时，将监测的数据值与特征值进行比较，依据比较结果得出相应的运行状态结论，并依据规则生成合理的优化运行建议，通过输出传输到显示设备。本发明也提供将建议生成与规则对应的控制指令功能，将指令反馈回设备自动控制系统，进而实现优化控制。

定性分析规则分别来源于互联网规则库与本地(企业)规则库。互联网规则库中尽可能多的配置好各类型的不同设备的运行规则，依据各行业的专家经验将规则固化到系统中，组成互联网规则库；本地规则库是依据各个用能企业的特殊要求，预先固化到系统中。规则库中的每条规则由多个条件构成，每个条件有持续时间、触发值、触发数量等因素共同决定是否生效。触发值分为常量触发值和测点触发值，如果所选为常量触发值，则将所绑定的测点值与该常量进行对比，如果选择的为测点触发值，则向绑定的测点值与该测点触发值进行对比，再根据触发值操作符(大于、小于、等于)结合时间、数量等因素，当上述因素同时满足时，条件生效。当一条规则所需的所有条件都生效，规则被触发。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种建筑能耗管理系统，其特征在于，该系统包括：采集设备、网关、以及建筑能耗服务器；

所述采集设备，用于采集建筑物的与机电设备能耗关联的参数；

所述网关，用于将所述与机电设备能耗关联的参数发送至所述建筑能耗服务器；

所述建筑能耗服务器，用于对所述与机电设备能耗关联的参数进行存储及处理。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括终端设备，所述终端设备，用于通过浏览器访问所述所述建筑能耗服务器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理包括数据整合、数据分析以及数据计算。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据整合通过数据仓库实现。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据分析通过数据挖掘和联机分析处理实现。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据计算包括根据预设的功能对所述与机电设备能耗关联的参数进行计算，计算得到的结果用于对机电设备进行机电设备诊断、机电设备报警、以及机电设备监测中的至少一者。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算得到的结果还用于实现能耗信息概览、能耗数据报表、能耗数据分析、以及节能量计算中的至少一者。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算得到的结果还用于实现用户管理。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述建筑能耗服务器，还用于对机电设备运行状态进行监控，对机电设备不合理运转和故障信息进行监测并报警。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述建筑能耗服务器，还用于依据机电设备历史运行状态信息，结合本地规则库和互联网规则库中的规则实施诊断，生成控制指令经由网关发送至机电设备；互联网规则库中包括依据专家经验针对各设备设置的运行规则。