CN111833206B - 一种能源管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种能源管理系统，属于能源管理技术领域，所述系统包括多级数据采集装置、服务器和用户管理装置：所述多级数据采集装置与服务器进行数据连接，用于实时采集电能、水量和热能的能耗数据，并将所述能耗数据发送至服务器；所述服务器的数据发送端与所述用户管理装置进行数据连接，用于对所述能耗数据进行分析统计和数据存储；用户管理系统与所述服务器进行数据连接，用于获取服务器的能耗数据，并进行能源管理。

Description

一种能源管理系统
技术领域
本发明提出了一种能源管理系统，属于能源管理技术领域。
背景技术
随着社会经济的发展，能耗问题日益凸显，如何实现能耗管理和能源成本最小化成为我国资源合理化管理的首要任务。为此，国家相关部门将节能减排指标落实到地区，有各省、市地区政府承担相应的节能任务。政府出面帮助和督促用能单位节能降耗，以行政命令结合扶持政策，鼓励用能单位进行节能改造。近年来，随着科研院所、政府、学校、医院等单位能耗的开支费用日益增加，如何建立高效的能源管理系统，提高节能效率越来越受关注。使得政府以及社会对建筑各类耗能设备数据进行监测、对采集数据实时统计和分析、对能源使用超标的造成浪费的情况，以及确定各单位能耗经济指标以及提高人员的主动节能意识更为重视。
然而，现有技术中的能源管理系统，多为粗放式管理，只有一级计量表，从而只能获得总的能耗数据，对各类设备能耗数据不了解，缺乏有效的能源管理机制。在另一现有技术中，多采用人工收集数据，并对收集到的数据进行汇总、制表，操作起来麻烦、容易出错，导致数据统计能力、分析能力差；数据不易保存、更新的问题。同时，整个操作过程耗费大量人力，人工成本高。
发明内容
本发明提供了一种能源管理系统，用以解决现有粗放式能源管理方式无法详细了解各设备能源消耗情况，无法进行有效能源管理的问题，所采取的技术方案如下：
一种能源管理系统，所述系统包括多级数据采集装置、服务器和用户管理装置：
所述多级数据采集装置与服务器进行数据连接，用于实时采集电能、水量和热能的能耗数据，并将所述能耗数据发送至服务器；
所述服务器的数据发送端与所述用户管理装置进行数据连接，用于对所述能耗数据进行分析统计和数据存储；其中，所述服务器包括分析服务器和数据库服务器；
用户管理系统与所述服务器进行数据连接，用于获取服务器的能耗数据，并进行能源管理。
进一步地，所述多级数据采集装置包括多级智能电表、多级智能水表、多级智能热表和数据采集器；所述多级智能电表、多级智能水表和多智能热表分别与数据采集器进行数据连接；
所述多级智能电表，用于在用电设备端按照五个级别进行电能消耗量实时采集，并将实时采集到的电能消耗数据发送至数据采集器；所述五个级别分别为：多栋楼总用电量、一栋楼总用电量、一楼层总用电量、一房间总用电量和房间内具体用电设备单独用电量；
所述多级智能水表，用于在用水设备端按照四个级别进行水量消耗量实时采集，并将实时采集到的水量消耗数据发送至数据采集器；所述四个级别分别为：多栋楼总用水量、一栋楼总用水量、一楼层总用水量和一房间总用水量；
所述多级智能热表，用于在用热设备端按照四个级别进行热量消耗量实时采集，并将实时采集到的热能消耗数据发送至数据采集器；所述四个级别分别为：多栋楼总用热量、一栋楼总用热量、一楼层总用热量和一房间总用热量；
所述数据采集器，用于间隔采集所述多级智能电表、多级智能水表和多级智能热表发送来的能耗数据，并将所述能耗数据发送至服务器。
进一步地，所述多级智能电表包括一级智能电表、二级智能电表、三级智能电表、四级智能电表和多个五级智能电表；所述一级智能电表、二级智能电表、三级智能电表、四级智能电表和多个五级智能电表的电能信号输出端分别与所述数据采集器进行数据连接；所述一级智能电表的电能采集端与多栋楼用电设备总电端电相连；所述二级智能电表的电能采集端与一栋楼内的用电设备总电端电相连；所述三级智能电表的电能采集端与一个楼层内用电设备总电端电连接；所述四级智能电表的电能采集端与一个房间内的用电设备总电端进行电连接；所述多个五级智能电表的电能采集端与数据采集范围内的所有用电设备进行一对一的电连接。
进一步地，所述多级智能水表包括一级智能水表、二级智能水表、三级智能水表和四级智能水表；所述一级智能水表、二级智能水表、三级智能水表和四级智能水表的水量信号输出端分别与所述数据采集器进行数据连接；所述一级智能水表的水量采集端与多栋楼的用水量总端进行连接；所述二级智能水表的水量采集端与一栋楼内的用水量总端进行连接；所述三级智能水表的水量采集端与一楼层内的用水量总端进行连接；所述四级智能水表的水量采集端与一个房间内的用水量总端相连。
进一步地，所述多级智能热表包括一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表；所述一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表分别与所述数据采集器进行数据连接；多级智能热表包括一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表；所述一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表分别与所述数据采集器进行数据连接。
进一步地，所述服务器与所述多级数据采集装置之间数据传输过程包括：
第一步、实时监测服务器所在信道的信道占用量；当所述信道的信道占用量超过该信道的占用量第一阈值时；控制所述服务器利用轻量级密码算法将服务器对应信道的占用量第一阈值与占用量第二阈值之间的信道量，结合安全渠道共享密钥Key生成信道密文K；
第二步、检测所述服务器所在信道是否存在信道密文，如果存在信道密文，则提取所述信道密文K，利用轻量级密码算法对所述信道密文进行解码，获得解码文k；同时，利用轻量级密码算法将所述多级数据采集装置单次传输数据的数据占用量与所述解码文k结合生成信道密文P；
第三步、将所述信道密文P发送至所述服务器，所述服务器利用轻量级密码算法对所述信道密文P进行解码，并获得解码文，所述解码文中包含所述单次传输数据的数据占用量；
第四步、所述服务器将单次传输数据的数据占用量与所述信道的占用量第一阈值与占用量第二阈值之间的信道量进行比较，如果所述数据占用量小于所述信道量，则允许多级数据采集装置将所述服务器进行数据传输，并且控制所述多级数据采集装置降低数据发送频率；如果所述数据占用量大于所述信道量，则控制所述多级数据采集装置切换信道，利用切换后的信道与所述服务器进行数据传输。
进一步地，所述用户管理系统包括：
管理模块，用于对多级数据采集装置的各能耗检测仪表的数量和运行状态进行实时记录和控制；
能耗监控模块，用于将所述多级数据采集装置采集到的能耗数据与能耗阈值进行比较，并根据能源分配量进行能源分配；
异常信息短信推送模块，用于在检测到所述多级数据采集装置中的能耗检测仪表出现议程或故障，以及测到设备耗能超过预设范围或发生异常时，向监控人员推送能耗异常提示短信，提醒监控人员及时处理。
进一步地，所述能耗监控模块包括:
能耗查询模块，用于提供能耗查询界面，当查询能耗数据时，根据查询内容调取并显示对应的能耗数据；
能耗对比模块，用于设置能耗阈值，并将多级数据采集装置采集到的各能耗数据与能耗阈值进行对比；
能耗定额分配模块，用于根据每个建筑物对应的能耗数据自适应调整能源分配量，并按照能源分配量进行能源分配。
进一步地，所述管理模块包括：
采集装置管理模块，用于根据实际应用的需求，对多级数据采集装置中逐个添加或减少的能耗检测仪表进行实时记录和编号，并将编号信息发送至设备控制模块；
设备监控模块，用于所述设备控制模块接收并存储所述多级数据采集装置中各能耗仪表的编号信息，实时监测各编号对应的能耗检测仪表的运行状态，并判断能耗检测仪表是否存在运行异常或运行故障；
建筑机构模块，用于将能耗数跟各个建筑之间建立映射关系，确定每个建筑物对应的能耗数据，并将所述能耗数据发送至能耗监控模块中，为能量定额分配提供参考数据。
进一步地，所述用户管理系统的管理过程包括：
步骤1、利用采集装置管理模块对多级数据采集装置中逐个添加或减少的能耗检测仪表进行实时记录和编号，并将编号信息发送至设备控制模块；
步骤2、所述设备控制模块接收并存储所述多级数据采集装置中各能耗仪表的编号信息，实时监测各编号对应的能耗检测仪表的运行状态，并判断能耗检测仪表是否存在运行异常或运行故障；若所述能耗检测仪表存在运行异常或运行故障，则将所述能耗仪表对应的编号发送至异常信息短信推送模块，由所述异常信息短信推送模块向监控人员推送能耗检测仪表编号和运行故障提示短信；
步骤3、通过建筑机构模块将能耗数跟各个建筑之间建立映射关系，确定每个建筑物对应的能耗数据，并将所述能耗数据发送至能耗监控模块中；
步骤4、利用能源分配模型通过能源分配模型以及每个建筑物对应的能耗数据自适应调整能源分配量，并按照能源分配量对每个建筑物进行能源分配；其中，所述能源分配模型为：
Figure BDA0002556640840000041
Figure BDA0002556640840000042
Figure BDA0002556640840000043
其中，E代表每栋楼的电能分配量；λ表示电能分配系数，λ＝0.58；Emax表示一个月内一栋楼电耗量最大的一天对应的电能消耗量；Emin表示一个月内一栋楼电耗量最小的一天对应的电能消耗量；Ei表示一个月内一栋楼每天的电耗量，n表示一个月的天数；W代表每栋楼的水量分配量；α表示水量分配系数，α＝0.65；Wmax表示一个月内一栋楼水量消耗最大的一天对应的水量消耗量；Wmin表示一个月内一栋楼水量消耗最小的一天对应的水量消耗量；Wi表示一个月内一栋楼每天的水量消耗量，n表示一个月的天数；T代表每栋楼的热能分配量；β表示热能分配系数，β＝0.64；Tmax表示一个月内一栋楼热能耗量最大的一天对应的热能消耗量；Tmin表示一个月内一栋楼热能消耗量最小的一天对应的热能消耗量；Ti表示一个月内一栋楼每天的热能消耗量，n表示一个月的天数；
步骤5、将多级数据采集装置采集到的各能耗数据与对应的能耗阈值进行对比；若所述能耗数据超过能耗阈值，则将所述能耗数据对应的设备信息发送至异常信息短信推送模块，并通过所述异常信息短信推送模块向监控人员推送能耗异常提示短信。
本发明有益效果：
本发明提出的一种能源管理系统，通过设置各类能源智能表计且将其进行分级设置，从而使得各个设备、各个地点的能源消耗情况都能被获取。并连接数据采集器，通过数据采集器以1秒-900秒的时间间隔采集数据，以实现数据采集的实时性与精确性。通过数据库服务器的设置，保证了历史数据的留存以及数据的更新，为科研人员提供准确的数据库；通过分析服务器的设置，为用户管理装置提供了分析数据，以便管理装置对能耗使用情况的分析、调配以及处理，从而提高了能源管理效率。还通过增加能耗异常短信推送模块，可以将出现能耗异常的信息反馈给负责人，保证负责人能够及时处理，避免了因处理不及时造成的能源浪费。此外，本发明还通过用户管理系统，将人、设备以及地点相关联，从而实现了对能源的有效管理、提高人员的节能意识。
附图说明
图1为本发明所述能源管理系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种能源管理系统，旨在解决现有粗放式能源管理方式无法详细了解各设备能源消耗情况，无法进行有效能源管理的问题。
本发明的一个实施例，一种能源管理系统，如图1所示，所述系统包括多级数据采集装置、服务器和用户管理装置：
所述多级数据采集装置与服务器进行数据连接，用于实时采集电能、水量和热能的能耗数据，并将所述能耗数据发送至服务器；其中，所述服务器包括分析服务器和数据库服务器；
所述服务器的数据发送端与所述用户管理装置进行数据连接，用于对所述能耗数据进行分析统计和数据存储；
用户管理系统与所述服务器进行数据连接，用于获取服务器的能耗数据，并进行能源管理。
上述技术方案的工作原理：所述多级多级数据采集装置实时采集电能、水量和热能的能耗数据，并将所述能耗数据发送至服务器，所述服务器利用分析服务器对所述能耗数据进行分类和统计；然后通过数据库服务器对分类统计后的能耗数据进行存储，并将所述能耗数据发送至用户管理系统；所述用户管理系统通过能耗数据进行能源管理分配和监控。
上述技术方案的效果：通过设置各类能源智能表计且将其进行分级设置，从而使得各个设备、各个地点的能源消耗情况都能被获取。并连接数据采集器，通过数据采集器以1秒-900秒的时间间隔采集数据，以实现数据采集的实时性与精确性。通过数据库服务器的设置，保证了历史数据的留存以及数据的更新，为科研人员提供准确的数据库；通过分析服务器的设置，为用户管理装置提供了分析数据，以便管理装置对能耗使用情况的分析、调配以及处理，从而提高了能源管理效率。还通过增加能耗异常短信推送模块，可以将出现能耗异常的信息反馈给负责人，保证负责人能够及时处理，避免了因处理不及时造成的能源浪费。此外，本发明还通过用户管理系统，将人、设备以及地点相关联，从而实现了对能源的有效管理、提高人员的节能意识。
本发明的一个实施例，所述多级数据采集装置包括多级智能电表、多级智能水表、多级智能热表和数据采集器；所述多级智能电表、多级智能水表和多智能热表分别与数据采集器进行数据连接；
所述多级智能电表，用于在用电设备端按照五个级别进行电能消耗量实时采集，并将实时采集到的电能消耗数据发送至数据采集器；所述五个级别分别为：多栋楼总用电量、一栋楼总用电量、一楼层总用电量、一房间总用电量和房间内具体用电设备单独用电量；
所述多级智能水表，用于在用水设备端按照四个级别进行水量消耗量实时采集，并将实时采集到的水量消耗数据发送至数据采集器；所述四个级别分别为：多栋楼总用水量、一栋楼总用水量、一楼层总用水量和一房间总用水量；
所述多级智能热表，用于在用热设备端按照四个级别进行热量消耗量实时采集，并将实时采集到的热能消耗数据发送至数据采集器；所述四个级别分别为：多栋楼总用热量、一栋楼总用热量、一楼层总用热量和一房间总用热量；
所述数据采集器，用于间隔采集所述多级智能电表、多级智能水表和多级智能热表发送来的能耗数据，并将所述能耗数据发送至服务器。其中，所述数据采集器的采集间隔为1秒-900秒。具体的，优选为120秒-780秒，更优选为300秒-600秒，例如：300、360、420、480、540或600秒；以实现数据采集的实时性与精确性。
其中，所述多级智能电表包括一级智能电表、二级智能电表、三级智能电表、四级智能电表和多个五级智能电表；所述一级智能电表、二级智能电表、三级智能电表、四级智能电表和多个五级智能电表的电能信号输出端分别与所述数据采集器进行数据连接；所述一级智能电表的电能采集端与多栋楼用电设备总电端电相连；所述二级智能电表的电能采集端与一栋楼内的用电设备总电端电相连；所述三级智能电表的电能采集端与一个楼层内用电设备总电端电连接；所述四级智能电表的电能采集端与一个房间内的用电设备总电端进行电连接；所述多个五级智能电表的电能采集端与数据采集范围内的所有用电设备进行一对一的电连接。
所述多级智能水表包括一级智能水表、二级智能水表、三级智能水表和四级智能水表；所述一级智能水表、二级智能水表、三级智能水表和四级智能水表的水量信号输出端分别与所述数据采集器进行数据连接；所述一级智能水表的水量采集端与多栋楼的用水量总端进行连接；所述二级智能水表的水量采集端与一栋楼内的用水量总端进行连接；所述三级智能水表的水量采集端与一楼层内的用水量总端进行连接；所述四级智能水表的水量采集端与一个房间内的用水量总端相连。
所述多级智能热表包括一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表；所述一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表分别与所述数据采集器进行数据连接；多级智能热表包括一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表；所述一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表分别与所述数据采集器进行数据连接。
上述技术方案的工作原理为：采用多级数据采集形式的智能电表，能将多个五级智能电表直接与电视、电冰箱、空调等每一项用电设备分别相连，使每项用电设备的耗电量都可以被单独获取。利用一个四级智能电表与一个房间内的电视、电冰箱、空调等所有的用电设备的总电端相连，使该房间内的所有用电设备的总耗电量可以被获取，进而通过每个四级电表来获取每个房间内的所有用电设备的总耗电量。通过一个三级智能电表与一个楼层内的电视、电冰箱、空调等所有的用电设备的总电端进行相连，使该楼层内的所有用电设备的总耗电量可以被获取，进而通过每个三级电表来获取多个楼层内的所有用电设备的总耗电量。将一个二级智能电表与一栋楼内的用户用电设备及公共用电设备等所有的用电设备的总电端相连，使该栋楼内的所有用电设备的总耗电量可以被获取，进而通过每个二级电表来获取每栋楼的所有用电设备的总耗电量。最后利用一个一级智能电表与多栋楼甚至整个小区内的楼宇用电设备、公共空间设施用电设备等所有的用电设备的总电端相连，使所述的多栋楼甚至整个小区内的所有用电设备的总耗电量可以被获取，进而通过每个一级电表来获取每个所述的多栋楼甚至整个小区内的所有用电设备的总耗电量。本发明使用的多级智能电表，不仅限于本实施例所说明的五级智能电表。可以根据实际的统计需要，按照不同的需求进行分级，并对相应级数范围内的数据进行分开统计。多级数据采集装置分别与分析服务器以及数据库服务器连接，其中可以通过有线和无线两种方式进行连接，其中无线方式为以下几种红外线、蓝牙、WIFI、GPRS、3G、4G等；有线传输，具体的可以为485通讯接口连接。通过将智能电表分级化设置，实现对用电设备的耗电量的分项采集，从而有效减少人工采集的参与，提高数据采集的准确性。本实施例中多级数据采集装置与服务器连接，将采集到的各级智能电表的数据分别上传至分析服务器和数据库服务器。分析服务器将接收到的数据进行处理并分析统计；数据库服务器将接收到的数据进行存储并实时更新，当用户进行查询时，可以快速、精准的提供数据信息。从而实现了能源管理的有效调取和调取信息的准确性，极大的降低了人力成本，避免了人工统计产生错误的发生，提高了后续能源管理系统的实用性。同时，本实施例获取存储的数据种类多，且可提供历史以及实时数据，为科研事业提供准确数据。
本实施例所述用于能源管理系统的数据采集装置，所述数据采集装置还包括：数据采集器。所述数据采集器：其输入端分别与所述多级智能电表、多级智能水表以及多级智能热表连接，其输出端分别与所述分析服务器以及数据库服务器连接，用以采集能源数据，并将所述能源数据传输给分析服务器以及数据库服务器。本实施例通过分类设置多个能源智能表计对各类能源消耗情况；通过多级设置，以获取具体各个地点、各项设备的能源消耗情况；利用数据采集器分别与各个智能表计相连，将各个智能表计记录的能源消耗情况进行采集，具体的，通过485通讯方式进行采集，再转为以太网信号进入局域网上传至服务器，以完成分析服务器对上传数据的处理、分析及统计和数据库服务器对上传数据的存储，实时更新，以便对能源消耗状况的实时检测，进而实现了对能源资源的有效管理。
同时，多级智能水表、多级智能热表的原理设置与多级智能电表设置相同。本发明使用的多级智能热表，不仅限于本实施例所说明的四级智能热表。可以根据实际的应用需求，按照不同的需求进行分级，并对相应级数范围内的数据进行分开统计。以达到获得精确的能耗数据的目的。
上述技术方案的效果为：通过设置各类能源智能表计且将其进行分级设置，从而使得各个设备、各个地点的能源消耗情况都能被获取。并连接数据采集器，通过数据采集器以1秒-900秒的时间间隔采集数据，以实现数据采集的实时性与精确性。
本发明的一个实施例，所述服务器与所述多级数据采集装置之间数据传输过程包括：
第一步、实时监测服务器所在信道的信道占用量；当所述信道的信道占用量超过该信道的占用量第一阈值时；控制所述服务器利用轻量级密码算法将服务器对应信道的占用量第一阈值与占用量第二阈值之间的信道量，结合安全渠道共享密钥Key生成信道密文K；
第二步、检测所述服务器所在信道是否存在信道密文，如果存在信道密文，则提取所述信道密文K，利用轻量级密码算法对所述信道密文进行解码，获得解码文k；同时，利用轻量级密码算法将所述多级数据采集装置单次传输数据的数据占用量与所述解码文k结合生成信道密文P；
第三步、将所述信道密文P发送至所述服务器，所述服务器利用轻量级密码算法对所述信道密文P进行解码，并获得解码文，所述解码文中包含所述单次传输数据的数据占用量；
第四步、所述服务器将单次传输数据的数据占用量与所述信道的占用量第一阈值与占用量第二阈值之间的信道量进行比较，如果所述数据占用量小于所述信道量，则允许多级数据采集装置将所述服务器进行数据传输，并且控制所述多级数据采集装置降低数据发送频率；如果所述数据占用量大于所述信道量，则控制所述多级数据采集装置切换信道，利用切换后的信道与所述服务器进行数据传输。
上述技术方案的效果为：首先，通过轻量级密码算法对控制服务器将信道中可用的剩余信道量进行加密，形成密文传输至信道配置模块，通过这种方式，能够有效减少数据传输占用的信道量，同时，对剩余可用的信道量进行加密能够有效防止在数据传输过程中出现数据乱码或错误的情况，提高数据传输的准确性。然后，利用轻量级密码算法以所述能耗数据的数据占用量对应的数值为基础结合所述解码文k生成信道密文P，同样能够有效减少数据传输占用的信道量并提高数据传输的准确性。另外，利用信道两个阶层阈值(即占用量第一阈值和占用量第二阈值，其中，所述占用量第二阈值的数值大于占用量第一阈值的数值)的设置将信道占用量警示和执行禁用进行分开操作，使信道分配具有示警作用，有效提高信道的合理使用，同时，通过这种信道匹配方法能够有效防止信道拥堵。
本发明的一个实施例，所述用户管理系统包括：
管理模块，用于对多级数据采集装置的各能耗检测仪表的数量和运行状态进行实时记录和控制；
能耗监控模块，用于将所述多级数据采集装置采集到的能耗数据与能耗阈值进行比较，并根据能源分配量进行能源分配；
异常信息短信推送模块，用于在检测到所述多级数据采集装置中的能耗检测仪表出现议程或故障，以及测到设备耗能超过预设范围或发生异常时，向监控人员推送能耗异常提示短信，提醒监控人员及时处理。
上述技术方案的工作原理为：通过管理模块对多级数据采集装置的各能耗检测仪表的数量和运行状态进行实时记录和控制；利用能耗监控模块将所述多级数据采集装置采集到的能耗数据与能耗阈值进行比较，并根据能源分配量进行能源分配；然后采用异常信息短信推送模块在检测到所述多级数据采集装置中的能耗检测仪表出现议程或故障，以及测到设备耗能超过预设范围或发生异常时，向监控人员推送能耗异常提示短信，提醒监控人员及时处理。
上述技术方案的效果为：提高多级数据采集装置的管理效率和运行监控力度，保证整个能源管理系统进行良好的运行，提高运行安全性和稳定性；提高能源分配的合理性，在保证用户正常能源需求的同时，控制用户的能源使用量，极大程度上提高能源的节约率；同时，异常短信推送能够及时提醒能源管理和监控人员对异常状态进行处理。
本发明的一个实施例，所述能耗监控模块包括:
能耗查询模块，用于提供能耗查询界面，当查询能耗数据时，根据查询内容调取并显示对应的能耗数据；
能耗对比模块，用于设置能耗阈值，并将多级数据采集装置采集到的各能耗数据与能耗阈值进行对比；
能耗定额分配模块，用于根据每个建筑物对应的能耗数据自适应调整能源分配量，并按照能源分配量进行能源分配。
上述技术方案的工作原理为：通过能耗查询模块提供能耗查询界面，当查询能耗数据时，根据查询内容调取并显示对应的能耗数据；采用能耗对比模块设置能耗阈值，并将多级数据采集装置采集到的各能耗数据与能耗阈值进行对比；利用能耗定额分配模块根据每个建筑物对应的能耗数据自适应调整能源分配量，并按照能源分配量进行能源分配。
上述技术方案的效果为：提高能源分配的合理性，在保证用户正常能源需求的同时，控制用户的能源使用量，极大程度上提高能源的节约率。
本发明的一个实施例，所述管理模块包括：
采集装置管理模块，用于根据实际应用的需求，对多级数据采集装置中逐个添加或减少的能耗检测仪表进行实时记录和编号，并将编号信息发送至设备控制模块；
设备监控模块，用于所述设备控制模块接收并存储所述多级数据采集装置中各能耗仪表的编号信息，实时监测各编号对应的能耗检测仪表的运行状态，并判断能耗检测仪表是否存在运行异常或运行故障；
建筑机构模块，用于将能耗数跟各个建筑之间建立映射关系，确定每个建筑物对应的能耗数据，并将所述能耗数据发送至能耗监控模块中，为能量定额分配提供参考数据。
上述技术方案的工作原理为：通过采集装置管理模块根据实际应用的需求，对多级数据采集装置中逐个添加或减少的能耗检测仪表进行实时记录和编号，并将编号信息发送至设备控制模块；采用设备监控模块所述设备控制模块接收并存储所述多级数据采集装置中各能耗仪表的编号信息，实时监测各编号对应的能耗检测仪表的运行状态，并判断能耗检测仪表是否存在运行异常或运行故障；利用建筑机构模块将能耗数跟各个建筑之间建立映射关系，确定每个建筑物对应的能耗数据，并将所述能耗数据发送至能耗监控模块中，为能量定额分配提供参考数据。
上述技术方案的效果为：多级数据采集装置的管理效率和运行监控力度，保证整个能源管理系统进行良好的运行，提高运行安全性和稳定性；同时，以建筑为单位进行能耗数据的统计，并根据该数据进行能源分配，能够有效提高能源分配的合理性，在保证用户正常能源需求的同时，控制用户的能源使用量，极大程度上提高能源的节约率。
本发明的一个实施例，所述用户管理系统的管理过程包括：
步骤1、利用采集装置管理模块对多级数据采集装置中逐个添加或减少的能耗检测仪表进行实时记录和编号，并将编号信息发送至设备控制模块；
步骤2、所述设备控制模块接收并存储所述多级数据采集装置中各能耗仪表的编号信息，实时监测各编号对应的能耗检测仪表的运行状态，并判断能耗检测仪表是否存在运行异常或运行故障；若所述能耗检测仪表存在运行异常或运行故障，则将所述能耗仪表对应的编号发送至异常信息短信推送模块，由所述异常信息短信推送模块向监控人员推送能耗检测仪表编号和运行故障提示短信；
步骤3、通过建筑机构模块将能耗数跟各个建筑之间建立映射关系，确定每个建筑物对应的能耗数据，并将所述能耗数据发送至能耗监控模块中；
步骤4、利用能源分配模型通过能源分配模型以及每个建筑物对应的能耗数据自适应调整能源分配量，并按照能源分配量对每个建筑物进行能源分配；其中，所述能源分配模型为：
Figure BDA0002556640840000111
Figure BDA0002556640840000112
Figure BDA0002556640840000113
其中，E代表每栋楼的电能分配量；λ表示电能分配系数，λ＝0.58；Emax表示一个月内一栋楼电耗量最大的一天对应的电能消耗量；Emin表示一个月内一栋楼电耗量最小的一天对应的电能消耗量；Ei表示一个月内一栋楼每天的电耗量，n表示一个月的天数；W代表每栋楼的水量分配量；α表示水量分配系数，α＝0.65；Wmax表示一个月内一栋楼水量消耗最大的一天对应的水量消耗量；Wmin表示一个月内一栋楼水量消耗最小的一天对应的水量消耗量；Wi表示一个月内一栋楼每天的水量消耗量，n表示一个月的天数；T代表每栋楼的热能分配量；β表示热能分配系数，β＝0.64；Tmax表示一个月内一栋楼热能耗量最大的一天对应的热能消耗量；Tmin表示一个月内一栋楼热能消耗量最小的一天对应的热能消耗量；Ti表示一个月内一栋楼每天的热能消耗量，n表示一个月的天数；
步骤5、将多级数据采集装置采集到的各能耗数据与对应的能耗阈值进行对比；若所述能耗数据超过能耗阈值，则将所述能耗数据对应的设备信息发送至异常信息短信推送模块，并通过所述异常信息短信推送模块向监控人员推送能耗异常提示短信。
上述技术方案的效果为：能够有效提高能源分配的合理性，在保证用户正常能源需求的同时，控制用户的能源使用量，极大程度上提高能源的节约率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种能源管理系统，其特征在于，所述系统包括多级数据采集装置、服务器和用户管理装置：
所述多级数据采集装置与服务器进行数据连接，用于实时采集电能、水量和热能的能耗数据，并将所述能耗数据发送至服务器；
所述服务器的数据发送端与所述用户管理装置进行数据连接，用于对所述能耗数据进行分析统计和数据存储；
用户管理系统与所述服务器进行数据连接，用于获取服务器的能耗数据，并进行能源管理；
所述服务器与所述多级数据采集装置之间数据传输过程包括：
第一步、实时监测服务器所在信道的信道占用量；当所述信道的信道占用量超过该信道的占用量第一阈值时；控制所述服务器利用轻量级密码算法将服务器对应信道的占用量第一阈值与占用量第二阈值之间的信道量，结合安全渠道共享密钥Key生成信道密文K；
第二步、检测所述服务器所在信道是否存在信道密文，如果存在信道密文，则提取所述信道密文K，利用轻量级密码算法对所述信道密文进行解码，获得解码文k；同时，利用轻量级密码算法将所述多级数据采集装置单次传输数据的数据占用量与所述解码文k结合生成信道密文P；
第三步、将所述信道密文P发送至所述服务器，所述服务器利用轻量级密码算法对所述信道密文P进行解码，并获得解码文，所述解码文中包含所述单次传输数据的数据占用量；
第四步、所述服务器将单次传输数据的数据占用量与所述信道的占用量第一阈值与占用量第二阈值之间的信道量进行比较，如果所述数据占用量小于所述信道量，则允许多级数据采集装置与所述服务器进行数据传输，并且控制所述多级数据采集装置降低数据发送频率；如果所述数据占用量大于所述信道量，则控制所述多级数据采集装置切换信道，利用切换后的信道与所述服务器进行数据传输。
2.根据权利要求1所述能源管理系统，其特征在于，所述多级数据采集装置包括多级智能电表、多级智能水表、多级智能热表和数据采集器；所述多级智能电表、多级智能水表和多智能热表分别与数据采集器进行数据连接；
所述多级智能电表，用于在用电设备端按照五个级别进行电能消耗量实时采集，并将实时采集到的电能消耗数据发送至数据采集器；所述五个级别分别为：多栋楼总用电量、一栋楼总用电量、一楼层总用电量、一房间总用电量和房间内具体用电设备单独用电量；
所述多级智能水表，用于在用水设备端按照四个级别进行水量消耗量实时采集，并将实时采集到的水量消耗数据发送至数据采集器；所述四个级别分别为：多栋楼总用水量、一栋楼总用水量、一楼层总用水量和一房间总用水量；
所述多级智能热表，用于在用热设备端按照四个级别进行热量消耗量实时采集，并将实时采集到的热能消耗数据发送至数据采集器；所述四个级别分别为：多栋楼总用热量、一栋楼总用热量、一楼层总用热量和一房间总用热量；
所述数据采集器，用于间隔采集所述多级智能电表、多级智能水表和多级智能热表发送来的能耗数据，并将所述能耗数据发送至服务器。
3.根据权利要求2所述能源管理系统，其特征在于，所述多级智能电表包括一级智能电表、二级智能电表、三级智能电表、四级智能电表和多个五级智能电表；所述一级智能电表、二级智能电表、三级智能电表、四级智能电表和多个五级智能电表的电能信号输出端分别与所述数据采集器进行数据连接；所述一级智能电表的电能采集端与多栋楼用电设备总电端电相连；所述二级智能电表的电能采集端与一栋楼内的用电设备总电端电相连；所述三级智能电表的电能采集端与一个楼层内用电设备总电端电连接；所述四级智能电表的电能采集端与一个房间内的用电设备总电端进行电连接；所述多个五级智能电表的电能采集端与数据采集范围内的所有用电设备进行一对一的电连接。
4.根据权利要求2所述能源管理系统，其特征在于，所述多级智能水表包括一级智能水表、二级智能水表、三级智能水表和四级智能水表；所述一级智能水表、二级智能水表、三级智能水表和四级智能水表的水量信号输出端分别与所述数据采集器进行数据连接；所述一级智能水表的水量采集端与多栋楼的用水量总端进行连接；所述二级智能水表的水量采集端与一栋楼内的用水量总端进行连接；所述三级智能水表的水量采集端与一楼层内的用水量总端进行连接；所述四级智能水表的水量采集端与一个房间内的用水量总端相连。
5.根据权利要求2所述能源管理系统，其特征在于，所述多级智能热表包括一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表；所述一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表分别与所述数据采集器进行数据连接；多级智能热表包括一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表；所述一级智能热表、二级智能热表、三级智能热表和四级智能热表分别与所述数据采集器进行数据连接。
6.根据权利要求1所述能源管理系统，其特征在于，所述用户管理系统包括：
管理模块，用于对多级数据采集装置的各能耗检测仪表的数量和运行状态进行实时记录和控制；
能耗监控模块，用于将所述多级数据采集装置采集到的能耗数据与能耗阈值进行比较，并根据能源分配量进行能源分配；
异常信息短信推送模块，用于在检测到所述多级数据采集装置中的能耗检测仪表出现议程或故障，以及测到设备耗能超过预设范围或发生异常时，向监控人员推送能耗异常提示短信，提醒监控人员及时处理。
7.根据权利要求6所述能源管理系统，其特征在于，所述能耗监控模块包括:
能耗查询模块，用于提供能耗查询界面，当查询能耗数据时，根据查询内容调取并显示对应的能耗数据；
能耗对比模块，用于设置能耗阈值，并将多级数据采集装置采集到的各能耗数据与能耗阈值进行对比；
能耗定额分配模块，用于根据每个建筑物对应的能耗数据自适应调整能源分配量，并按照能源分配量进行能源分配。
8.根据权利要求6所述能源管理系统，其特征在于，所述管理模块包括：
采集装置管理模块，用于对多级数据采集装置中逐个添加或减少的能耗检测仪表进行实时记录和编号，并将编号信息发送至设备控制模块；
设备监控模块，用于所述设备控制模块接收并存储所述多级数据采集装置中各能耗仪表的编号信息，实时监测各编号对应的能耗检测仪表的运行状态，并判断能耗检测仪表是否存在运行异常或运行故障；
建筑机构模块，用于将能耗数跟各个建筑之间建立映射关系，确定每个建筑物对应的能耗数据，并将所述能耗数据发送至能耗监控模块中，为能量定额分配提供参考数据。
9.根据权利要求6所述能源管理系统，其特征在于，所述用户管理系统的管理过程包括：
步骤1、利用采集装置管理模块对多级数据采集装置中逐个添加或减少的能耗检测仪表进行实时记录和编号，并将编号信息发送至设备控制模块；
步骤2、所述设备控制模块接收并存储所述多级数据采集装置中各能耗仪表的编号信息，实时监测各编号对应的能耗检测仪表的运行状态，并判断能耗检测仪表是否存在运行异常或运行故障；若所述能耗检测仪表存在运行异常或运行故障，则将所述能耗仪表对应的编号发送至异常信息短信推送模块，由所述异常信息短信推送模块向监控人员推送能耗检测仪表编号和运行故障提示短信；
步骤3、通过建筑机构模块将能耗数跟各个建筑之间建立映射关系，确定每个建筑物对应的能耗数据，并将所述能耗数据发送至能耗监控模块中；
步骤4、利用能源分配模型通过能源分配模型以及每个建筑物对应的能耗数据自适应调整能源分配量，并按照能源分配量对每个建筑物进行能源分配；其中，所述能源分配模型为：
Figure FDA0002950961030000041
Figure FDA0002950961030000042
Figure FDA0002950961030000043
其中，E代表每栋楼的电能分配量；λ表示电能分配系数，λ＝0.58；Emax表示一个月内一栋楼电耗量最大的一天对应的电能消耗量；Emin表示一个月内一栋楼电耗量最小的一天对应的电能消耗量；Ei表示一个月内一栋楼每天的电耗量，n表示一个月的天数；W代表每栋楼的水量分配量；α表示水量分配系数，α＝0.65；Wmax表示一个月内一栋楼水量消耗最大的一天对应的水量消耗量；Wmin表示一个月内一栋楼水量消耗最小的一天对应的水量消耗量；Wi表示一个月内一栋楼每天的水量消耗量；T代表每栋楼的热能分配量；β表示热能分配系数，β＝0.64；Tmax表示一个月内一栋楼热能耗量最大的一天对应的热能消耗量；Tmin表示一个月内一栋楼热能消耗量最小的一天对应的热能消耗量；Ti表示一个月内一栋楼每天的热能消耗量；
步骤5、将多级数据采集装置采集到的各能耗数据与对应的能耗阈值进行对比；若所述能耗数据超过能耗阈值，则将所述能耗数据对应的设备信息发送至异常信息短信推送模块，并通过所述异常信息短信推送模块向监控人员推送能耗异常提示短信。
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