CN110097476A - 基于能耗精细化统计与发布的楼宇能源管理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于能耗精细化统计与发布的楼宇能源管理装置及方法，包括智能多功能电力仪表、智能燃气表、人脸识别设备、信息发布设备、智能控制器、采集服务器、应用服务器。智能多功能电力仪表获取楼宇实时耗电数据；智能燃气表采集燃气使用数据；高清摄像头安装于楼宇出入口，通过人脸识别获取楼宇进出人数；智能控制器可实现楼宇内空调末端温度、照明等可调节用电设备的远程控制；采集应用服务器完成楼宇综合能耗监测，进行楼宇内人员个体能源消耗折算，并将结果通过信息发布设备进行推送，便于楼宇管理者直观掌握能源实时负荷，又便于用户获得直观的能耗值，从而提高节能意识。

Description

基于能耗精细化统计与发布的楼宇能源管理装置及方法

技术领域

本发明涉及需求侧管理和用户节能领域，更具体地，涉及一种基于能耗精细化统计与发布的楼宇能源管理装置及方法。

背景技术

建筑能耗是指建筑物内各种用能系统和设备的运行能耗，主要包括采暖、空调、照明、家用电器、办公设备、热水供应、炊事、电梯、通风等能耗，几乎涉及所有能源品种。能源消耗的主要组成部分，我国建筑能耗占总能耗的比例已达30％，而且正逐步增加。因此建筑节能也是节约能源的重要领域，建筑能耗统计数据是建筑节能工作的重要基础。国家对建筑节能一直给予高度重视，出台了系统的建筑节能规范，对建筑的本体节能和运行节能提出了要求。但目前在建筑能源管理系统方面存在以下问题：一是重建设轻运行，我国95％以上既有建筑为高耗能建筑，能耗水平与国际先进水平差距较大，以供热为例，我国集中供热的一次能源消耗为20公斤标煤/平方米，高出同纬度甚至更高维度欧洲国家一倍，而且欧洲国家的集中供热能耗还覆盖了夏日制冷和四季生活热水供应，少量的绿色建筑在建设过程中应用节能建材、电器和节能控制装置，但运维水平不高，造成能源管理系统运行效率较低；二是在运行中，未调动用户节能的主动性，运行管理以被动满足用户舒适度为目标，无法进一步降低能源消耗总量。因此，在建筑本体节能的基础上进一步提高建筑的能源管理水平，提高用户的主动节能意识，降低运行能耗成为建筑节能的重要发展方向。

国内外研究和实践证明，通过能耗数据可视化，利用在线监测进行数据采集可以让用户看得到节能的真正效果，从而提高节能效果。传统的能源管理系统，监测数据多用于管理员监控和报表统计，用户缺乏直观的了解，不清楚楼宇为个人舒适度而付出的能耗代价，与能源管理系统缺乏互动。近年来，随着人脸识别、大数据分析技术的发展，为精细化的人数及时间统计提供了技术基础。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供如下技术方案：

一种基于能耗精细化统计与发布的楼宇能源管理方法，包括以下步骤：

步骤一：对楼宇综合能耗及户内外环境参量进行实时测量与统计；

步骤二：进行楼宇进出人数统计；

步骤三：楼宇内单位人员能源消耗折算；

步骤四：个体能耗量统计；

步骤五：数据展示及推送；

步骤六：基于数据对比进行能源主动调控。

其中所述步骤一包括，

通过水、电、气、热表计及温湿度传感器，获得细分时间尺度内楼宇综合能耗Q、室外温度Tout、室内平均温度Tin。

进一步地，

所述细分时间可精确到1分钟；所述楼宇综合能耗Q包括该时间尺度内的系统耗电量kWh、燃气消耗量M3、供冷(热)量kJ。

其中所述步骤二包括：

通过楼宇出入口摄像头，首先识别人员进出状态，获得该时刻内楼宇总人数N；并进而通过人像识别，获取每个人员在楼宇内的滞留时间t。

进一步地，

其中t＝Tout-Tin

式中Tin为人员进入时间，Tout为人员离开时间。

进一步地，

所述步骤三包括：

通过楼宇出入口实时统计可以自动统计每分钟内的楼宇内用户数量N，从而核算每分钟内的单位人员能耗q(kWh/人·分钟)；

q＝Q/N；

其中Q为步骤一该1分钟尺度内的楼宇综合能耗；N为用户数量。

进一步地，

所述步骤四包括：

根据每个人的进、出时间，结合每时刻的能耗核算数据，计算每个人在楼宇内的耗能量(kW或kJ)。

进一步地，

所述步骤五包括：以1分钟为频率实时统计展示每分钟楼内人数、热负荷；每天统计楼宇常驻人员与流动人员负荷消耗，对于注册认证用户，可以向个体精准推送其在楼宇内的能耗。

进一步地，

所述步骤六包括：

根据楼宇历史同工况数据调控户内温度设置，不断降低能耗并保证实时趋近楼宇最低能耗水平

本发明还提出一种基于能耗精细化统计与发布的楼宇能量管理装置，包括智能多功能电力仪表、智能燃气表、人脸识别设备、信息发布设备、智能控制器、采集应用服务器；所述采集应用服务器和信息发布设备通过楼宇局域网连接所述智能多功能电力仪表、智能燃气表、人脸识别设备和智能控制器，用于对楼宇能耗进行统计和发布。

进一步地，

所述智能多功能电力仪表安装于楼宇配电室出线及主要用电设备供电线路，获取楼宇实时耗电数据。

进一步地，

所述智能多功能电力仪表包括智能电表、电力仪表，所述仪表通过RS485、LonWorks现场总线连接采集应用服务器。

进一步地，

智能燃气表用于采集楼宇内燃气的使用数据。

进一步地，

所述人脸识别设备安装于楼宇出入口，通过人脸识别获取楼宇进出人数。

进一步地，

所述人脸识别设备包括高清摄像头和人脸识别闸机。

进一步地，

所述智能控制器可实现楼宇内空调末端温度、照明这些可调节用电设备的远程控制。

进一步地，

所述智能控制器包括空调末端智能温控器、智能插座、智能照明控制器，通过现场总线连接采集应用服务器。

进一步地，

所述信息发布设备包括楼宇信息发布大屏和智能手机终端。

进一步地，

所述装置存储和管理楼宇常住用户注册信息库，可将楼宇实时能耗精细化折算到楼宇内的个人，提供用户直观的能耗数据，提高节能意识。

进一步地，

管理员可根据楼宇实时能耗水平，并与同类楼宇进行对比，从而主动调节智能控制器来节能；还可以促使楼宇内用户主动降低空调、照明这些运行参数，进一步降低能耗。

相比于现有技术，本发明的有益之处在于：

通过基于人脸识别设备的实时在线工作，可以掌握楼宇内每时段的人数，且能根据人脸识别和楼宇注册用户信息库区分来访人员和常住人员，并进行针对性的推送。本发明不需要依赖传统的电价调整政策，转而充分利用用户通过直观的能耗数据，来提高节能意识。该能源管理方法的应用有助于用户主动降低功能设备运行参数，最大限度降低能耗。

附图说明

图1是本发明的楼宇能量管理系统的结构图。

图2是本发明的楼宇能量管理方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明提出的基于能耗精细化统计与发布的楼宇能源管理系统，包括：智能多功能电力仪表、智能燃气表、人脸识别设备、信息发布设备、智能控制器、采集应用服务器。

采集应用服务器和信息发布设备通过楼宇现场总线连接所述智能多功能电力仪表、智能燃气表、人脸识别设备和智能控制器。

采集应用服务器通过局域网连接至数据库服务器，应用服务器和管理工作站。

控制器连接至空调主机接口板、智能温控器和开关设备。

智能多功能电力仪表安装于楼宇配电室出线及主要用电设备供电线路，获取楼宇实时耗电数据；智能燃气表采集燃气使用数据；人脸识别设备安装于楼宇出入口，通过人脸识别获取楼宇进出人数；智能控制器可实现楼宇内空调末端温度、照明等可调节用电设备的远程控制；采集应用服务器通过楼宇局域网连接电力仪表、智能燃气表和人脸识别设备和智能控制器。

系统中的智能多功能电力仪表包括智能电表、电力仪表等，所述仪表通过RS485、LonWorks等现场总线连接采集应用服务器；

系统中的智能控制器包括空调末端智能温控器、智能插座、智能照明控制器等，可通过现场总线连接采集应用服务器；

系统中的信息发布设备包括楼宇信息发布大屏、智能手机终端等；

系统中的人脸识别设备安装于楼宇出入口，包括高清摄像头、人脸识别闸机等设备。

系统中的采集应用服务器存储和管理楼宇常住用户注册信息库，可将楼宇实时能耗精细化折算到楼宇内的个人，提供用户直观的能耗数据，提高节能意识。

系统管理员可根据楼宇实时能耗水平，并与同类楼宇进行对比，从而主动调节智能控制器来节能；还可以促使楼宇内用户主动降低空调、照明等运行参数，进一步降低能耗。

实施例2

参照图2，本发明还提出一种基于能耗精细化统计与发布的楼宇能源管理方法，包括：

步骤一：楼宇综合能耗及户内外环境参量的实时测量与统计。

通过水、电、气、热表计及温湿度传感器，获得细分时间尺度内(可精确到1分钟)楼宇综合能耗Q、室外温度Tout、室内平均温度Tin。

其中楼宇综合能耗Q包括该时间尺度内的系统耗电量kWh、燃气M³(需根据燃气类型进一步折算为kJ)、供冷(热)量kJ等。

步骤二：楼宇进出人数和滞留时间统计。

通过楼宇出入口摄像头，首先识别人员进出状态，获得该时刻内楼宇总人数N；并进而通过人像识别，获取每个人员在楼宇内的滞留时间t(进入时间Tin，离开时间Tout)；其中t＝Tout-Tin。

步骤三：楼宇内单位人员能源消耗折算。

通过出入口实时统计可以自动统计每分钟内的楼宇内用户数量N(分钟时刻，人数)，从而核算每分钟内的单位人员能耗q(kWh/人·分钟)：

q＝Q/N；

其中Q为步骤一该1分钟尺度内的楼宇综合能耗；N为用户数量。

步骤四：个体能耗量统计，根据每个人的进、出时间，结合每时刻的能耗核算数据，计算每个人在楼宇内的耗能量Qp(kW或kJ)；

t为该人进入时间Tin与离开时间Tout之间的分钟数。

步骤五：数据展示及推送，以1分钟为频率实时统计展示每分钟楼内人数、综合能耗；

每天统计楼宇常驻人员与流动人员负荷消耗，对于注册认证用户，可以向个体精准推送其在楼宇内的能耗。

步骤六：基于数据对比的能源主动调控，根据楼宇历史同工况(户外温度)数据调控户内温度设置，在冬季供暖/夏季供冷季节适当降低/升高温控器目标温度，以不断降低能耗并保证实时趋近楼宇最低能耗水平。

申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种基于能耗精细化统计与发布的楼宇能源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对楼宇综合能耗及户内外环境参量进行实时测量与统计；

步骤二：进行楼宇进出人数统计；

步骤三：楼宇内单位人员能源消耗折算；

步骤四：个体能耗量统计；

步骤五：数据展示及推送；

步骤六：基于数据对比进行能源主动调控。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步骤一包括：

通过水、电、气、热表计及温湿度传感器，获得细分时间尺度内楼宇综合能耗Q、室外温度Tout、室内平均温度Tin。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述细分时间可精确到1分钟；所述楼宇综合能耗Q包括该时间尺度内的系统耗电量kWh、燃气消耗量M³、供冷(热)量kJ。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述步骤二包括：

通过楼宇出入口摄像头，首先识别人员进出状态，获得该时刻内楼宇总人数N；并进而通过人像识别，获取每个人员在楼宇内的滞留时间t。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

其中t＝Tout-Tin

式中Tin为人员进入时间，Tout为人员离开时间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述步骤三包括：

通过楼宇出入口实时统计可以自动统计每分钟内的楼宇内用户数量N，从而核算每分钟内的单位人员能耗q(kWh/人·分钟)：

q＝Q/N；

其中Q为步骤一该1分钟尺度内的楼宇综合能耗；N为用户数量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述步骤四包括：

根据每个人的进、出时间，结合每时刻的能耗核算数据，计算每个人在楼宇内的耗能量Q_p(kW或kJ)：

t为该人进入时间Tin与离开时间Tout之间的分钟数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述步骤五包括：以1分钟为频率实时统计展示每分钟楼内人数、热负荷；每天统计楼宇常驻人员与流动人员负荷消耗，对于注册认证用户，可以向个体精准推送其在楼宇内的能耗。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述步骤六包括：

根据楼宇历史同工况数据调控户内温度设置，不断降低能耗并保证实时趋近楼宇最低能耗水平。

10.一种用于实现权利要求1-9之一所述方法的楼宇能量管理装置，其特征在于，包括智能多功能电力仪表、智能燃气表、人脸识别设备、信息发布设备、智能控制器、采集应用服务器；所述采集应用服务器和信息发布设备通过楼宇局域网连接所述智能多功能电力仪表、智能燃气表、人脸识别设备和智能控制器，用于对楼宇能耗进行统计和发布。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述智能多功能电力仪表安装于楼宇配电室出线及主要用电设备供电线路，获取楼宇实时耗电数据。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述智能多功能电力仪表包括智能电表、电力仪表，所述仪表通过RS485、LonWorks现场总线连接采集应用服务器。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，

智能燃气表用于采集楼宇内燃气的使用数据。

14.如权利要求10-13之一所述的装置，其特征在于，

所述人脸识别设备安装于楼宇出入口，通过人脸识别获取楼宇进出人数。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，

所述人脸识别设备包括高清摄像头和人脸识别闸机。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，

所述智能控制器可实现楼宇内空调末端温度、照明这些可调节用电设备的远程控制。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，

所述智能控制器包括空调末端智能温控器、智能插座、智能照明控制器，通过现场总线连接采集应用服务器。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，

所述信息发布设备包括楼宇信息发布大屏和智能手机终端。

19.如权利要求10或18所述的装置，其特征在于，

所述装置存储和管理楼宇常住用户注册信息库，可将楼宇实时能耗精细化折算到楼宇内的个人，提供用户直观的能耗数据，提高节能意识。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，

管理员可根据楼宇实时能耗水平，并与同类楼宇进行对比，从而主动调节智能控制器来节能；还可以促使楼宇内用户主动降低空调、照明这些运行参数，进一步降低能耗。