CN113835346A - 基于物联网的智能建筑能耗控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供基于物联网的智能建筑能耗控制系统及方法。该系统包括：建筑能耗控制系统用于对建筑物进行能耗监测、能耗设备控制和能耗成本计算，输出能耗数据；数据库系统用于采集能耗数据，进行能耗数据清洗，对能耗数据进行存储与分析，并向预警系统输出能耗数据处理结果；预警系统用于基于能耗数据处理结果，对监测异常、控制异常和成本异常进行预警。方法用于执行上述系统。本发明实施例实现了智能建筑物联网硬件、软件集成，并且通过设备采集终端、设备控制终端，结合建筑物人员、车辆流动性，为建筑物节能管理提供数据分析和控制手段，系统开发包括能耗监测、设备控制及其数据采集分析，满足建筑物管理使用需求。

Description

基于物联网的智能建筑能耗控制系统及方法

技术领域

本发明涉及能耗监测技术领域，尤其涉及基于物联网的智能建筑能耗控制系统及方法。

背景技术

随着智慧城市建设的大量开展，智能建筑呈现平台化的发展趋势，高层建筑特别是办公建筑承载着较多人员、机构，对于建筑物的管理方来说提出了更高的要求。

而现状是对于高层建筑的管理，特别是能源集中管理系统存在管理松散，目标分散，无法实现系统的调用和规划能耗输出。

发明内容

本发明实施例提供基于物联网的智能建筑能耗控制系统及方法，用以解决现有技术中无法系统地对建筑整体能耗进行管理和调度的缺陷。

第一方面，本发明实施例提供基于物联网的智能建筑能耗控制系统，包括：

建筑能耗控制系统、数据库系统和预警系统，所述建筑能耗控制系统与所述数据库系统连接，所述数据库系统与所述预警系统相连；其中：

所述建筑能耗控制系统用于对建筑物进行能耗监测、能耗设备控制和能耗成本计算，输出能耗数据并对监测异常、控制异常和成本异常进行预警；

所述数据库系统用于采集所述能耗数据，进行能耗数据清洗，对所述能耗数据进行存储与分析，并向所述预警系统输出能耗数据处理结果；

所述预警系统用于基于所述能耗数据处理结果，对监测异常、控制异常和成本异常进行预警。

进一步地，所述建筑能耗控制系统包括设备能耗监测终端、网络系统、考勤系统、车辆出入登记系统、视频监控系统和中央空调系统，所述设备能耗监测终端、所述网络系统、所述考勤系统、所述车辆出入登记系统、所述视频监控系统和所述中央空调系统分别与所述数据库系统进行连接；其中：

所述设备能耗监测终端用于提供设备能耗监测和设备控制；

所述网络系统用于提供组网和网络接入；

所述考勤系统用于实现建筑物人员流动性监控；

所述车辆出入登记系统用于实现建筑物车辆流动性监控；

所述视频监控系统用于实现监控摄像头范围内的人员监控、车辆监控和区域监控；

所述中央空调系统用于实现建筑物温度检测和空调控制。

进一步地，所述设备能耗监测终端包括电表监测终端、气表监测终端、水表监测终端和设备控制终端；

所述网络系统包括有线网络、无线网络和互联网；

所述考勤系统包括刷卡设施、指纹设施和人脸识别设施；

所述车辆出入登记系统包括车辆识别、车位监控和出入口监控；

所述视频监控系统包括人员流动监控和区域围栏监控；

所述中央空调系统包括空调控制和温度控制。

进一步地，所述预警系统包括能耗监测模块、设备控制模块和成本核算模块，所述能耗监测模块、所述设备控制模块和所述成本核算模块分别与所述数据库系统进行连接；其中：

所述能耗监测模块用于实现监测预警功能，包括用电量监测、用气量监测和用水量监测；

所述设备控制模块用于实现控制预警功能，包括灯光控制、中央空调控制和热水控制；

所述成本核算模块用于实现成本预警功能，包括用电成本、用气成本和用水成本。

进一步地，所述建筑能耗控制系统还用于基于BIM技术和3D可视化技术，构建建筑模拟系统。

进一步地，所述建筑能耗控制系统通过多个物联网传感器对能耗设备进行采集和控制，并基于网络数据进行物联网传感数据的上传控制和下发控制。

进一步地，所述数据库系统包括数据采集模块、数据清洗模块、数据存储与分析模块和数据输出模块；其中：

所述数据采集模块用于采集所述建筑能耗控制系统输出的能耗数据；

所述数据清洗模块用于对采集到的能耗数据进行数据清洗；

所述数据存储与分析模块用于存储所述能耗数据，并对所述能耗数据进行分析计算；

所述数据输出模块用于向所述预警系统输出能耗数据处理结果。

进一步地，该系统还包括第三方开发模块，所述第三方开发模块包括私有驱动模块、能耗监控设备驱动模块和设备控制终端驱动模块，所述私有驱动模块、所述能耗监控设备驱动模块和所述设备控制终端驱动模块分别与所述预警系统进行连接；其中：

所述私有驱动模块用于向私有开发模块提供驱动程序；

所述能耗监控设备驱动模块用于向所述能耗监测模块提供监控设备驱动程序；

所述设备控制终端驱动模块用于向所述设备控制模块提供终端驱动程序。

第二方面，本发明实施例提供基于物联网的智能建筑能耗控制方法，包括：

对建筑物进行能耗监测、能耗设备控制和能耗成本计算，输出能耗数据；

采集所述能耗数据，进行能耗数据清洗，对所述能耗数据进行存储与分析，并向预警系统输出能耗数据处理结果；

基于所述能耗数据处理结果，对监测异常、控制异常和成本异常进行预警。

本发明实施例提供的基于物联网的智能建筑能耗控制系统及方法，实现了智能建筑物联网硬件、软件集成，并且通过设备采集终端、设备控制终端，结合建筑物人员、车辆流动性，为建筑物节能管理提供数据分析和控制手段，系统开发包括能耗监测、设备控制及其数据采集分析，满足建筑物管理使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的系统整体结构图；

图2为本发明实施例提供的方法流程图。

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中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提出了基于物联网的智能建筑能耗控制系统，通过物联网技术进行建筑能耗设备的数据采集，结合建筑物人员实时流量，自动控制设备开关，达到人走灯灭、人来灯亮的成效，并且为建筑管理方提供综合能耗、设备能耗成本核算，实现智慧建筑运营。

图1为本发明实施例提供的系统整体结构图，如图1所示，包括：建筑能耗控制系统、数据库系统和预警系统，所述建筑能耗控制系统与所述数据库系统连接，所述数据库系统与所述预警系统相连；其中：

所述建筑能耗控制系统用于对建筑物进行能耗监测、能耗设备控制和能耗成本计算，输出能耗数据；

所述数据库系统用于采集所述能耗数据，进行能耗数据清洗，对所述能耗数据进行存储与分析，并向所述预警系统输出能耗数据处理结果；

所述预警系统用于基于所述能耗数据处理结果，对监测异常、控制异常和成本异常进行预警。

具体地，本发明实施例提供的基于物联网的智能建筑能耗控制系统，包括至少一座建筑物、数据库系统、建筑能耗控制系统及预警系统，建筑能耗控制系统基于能耗监测、设备控制、成本核算等模块，实现建筑物能耗监测、能耗设备控制和能耗成本计算，并输出能耗数据；数据库系统主要包括数据采集、数据清洗、数据存储与分析、数据输出；预警系统是基于前述能耗数据处理结果，对监测异常、控制异常和成本异常进行预警。

本发明实施例实现了智能建筑物联网硬件、软件集成，并且通过设备采集终端、设备控制终端，结合建筑物人员、车辆流动性，为建筑物节能管理提供数据分析和控制手段，系统开发包括能耗监测、设备控制及其数据采集分析，满足建筑物管理使用需求。

基于上述实施例，所述建筑能耗控制系统包括设备能耗监测终端、网络系统、考勤系统、车辆出入登记系统、视频监控系统和中央空调系统，所述设备能耗监测终端、所述网络系统、所述考勤系统、所述车辆出入登记系统、所述视频监控系统和所述中央空调系统分别与所述数据库系统进行连接；其中：

所述设备能耗监测终端用于提供设备能耗监测和设备控制；

所述网络系统用于提供组网和网络接入；

所述考勤系统用于实现建筑物人员流动性监控；

所述车辆出入登记系统用于实现建筑物车辆流动性监控；

所述视频监控系统用于实现监控摄像头范围内的人员监控、车辆监控和区域监控；

所述中央空调系统用于实现建筑物温度检测和空调控制。

其中，所述设备能耗监测终端包括电表监测终端、气表监测终端、水表监测终端和设备控制终端；

所述网络系统包括有线网络、无线网络和互联网；

所述考勤系统包括刷卡设施、指纹设施和人脸识别设施；

所述车辆出入登记系统包括车辆识别、车位监控和出入口监控；

所述视频监控系统包括人员流动监控和区域围栏监控；

所述中央空调系统包括空调控制和温度控制。

具体地，如图1所示，智能建筑能耗控制系统主要包含了设备能耗监测终端10、网络系统20、考勤系统30、车辆出入登记系统40、视频监控系统50和中央空调系统60；

设备能耗监测终端10包含了电表监测终端101、气表监测终端102、水表监测终端103和设备控制终端104，其中设备控制终端104提供设备的开关量和运行量控制，通过上述设施提供设备能耗监测和设备控制；

网络系统20包含了有线网络201、无线网络202和互联网203，如果建筑物已建立网络系统20，可通过数据采集接入本系统；

考勤系统30包含了刷卡设施301、指纹设施302和人脸识别设施303，实现建筑物人员流动性监控，如建筑物已建立考勤系统，可通过数据采集接入本系统；

车辆出入登记系统40包含了车辆识别401、车位监控402和出入口监控403，实现建筑物车辆流动性监控，若建筑物已建立车辆出入登记系统，可通过数据采集接入本系统；

视频监控系统50包含了人员流动监控501和区域围栏监控502，实现监控摄像头范围内的人员、车辆、区域监控，如建筑物已建立视频监控系统，可通过数据采集接入本系统；

中央空调系统60包含了空调控制601和温度控制602，实现建筑物温度检测和空调控制，如建筑物已建立中央空调系统，可通过数据采集接入本系统。

基于上述任一实施例，所述预警系统包括能耗监测模块、设备控制模块和成本核算模块，所述能耗监测模块、所述设备控制模块和所述成本核算模块分别与所述数据库系统进行连接；其中：

所述能耗监测模块用于实现监测预警功能，包括用电量监测、用气量监测和用水量监测；

所述设备控制模块用于实现控制预警功能，包括灯光控制、中央空调控制和热水控制；

所述成本核算模块用于实现成本预警功能，包括用电成本、用气成本和用水成本。

具体地，为了实现对建筑物能耗的全面管控、监测和预警，本系统将建成一个建筑物能耗管控系统，各子系统所有数据应在本平台进行整合、分析并建立关联，如设备能耗产生异常后，可以通过监测预警模块展示预警信息，并可结合视频监控模块第一时间了解现场情况。

此处，如图1所示，本系统包括了能耗监测模块70、设备控制模块80和成本核算模块90；

能耗监测模块70具体包括了用电量监测701、用气量监测702和用水量监测703，实现系统的监测预警功能；

设备控制模块80具体包括了灯光控制801、中央空调控制802和热水控制803，实现系统的控制预警功能；

成本核算模块90具体包括了用电成本901、用气成本902和用水成本903。

基于上述任一实施例，所述建筑能耗控制系统还用于基于BIM技术和3D可视化技术，构建建筑模拟系统。

其中，所述建筑能耗控制系统通过多个物联网传感器对能耗设备进行采集和控制，并基于网络数据进行物联网传感数据的上传控制和下发控制。

其中，该系统还包括第三方开发模块，所述第三方开发模块包括私有驱动模块、能耗监控设备驱动模块和设备控制终端驱动模块，所述私有驱动模块、所述能耗监控设备驱动模块和所述设备控制终端驱动模块分别与所述预警系统进行连接；其中：

所述私有驱动模块用于向私有开发模块提供驱动程序；

所述能耗监控设备驱动模块用于向所述能耗监测模块提供监控设备驱动程序；

所述设备控制终端驱动模块用于向所述设备控制模块提供终端驱动程序。

具体地，在构建本系统的基本功能模块后，智能建筑能耗控制系统还结合BIM技术及3D可视化技术构建建筑内外模拟系统，并结合多个物联网传感器采集、控制能耗设备，基于网络系统用于上述物联网传感单数据上传和下发控制。

本系统允许第三方开发其符合自身需要的模块，如第三方厂商私有的驱动模块、能耗监控设备驱动模块、设备控制终端驱动模块，上述模块功能根据不同需要集成，其本身并不是本系统自身的对象。此处，私有驱动模块用于向私有开发模块提供驱动程序，能耗监控设备驱动模块用于向能耗监测模块提供监控设备驱动程序，设备控制终端驱动模块用于向设备控制模块提供终端驱动程序。上述第三方驱动模块根据用户具体需求可进行灵活调整和定制开发。

本系统除为建筑物管理方提供管理手段外，也可以为每一位业主提供公共服务，如业主单元当前温度、能耗状况、人员流动情况、设施运行情况等，因此本系统也是为业务服务的服务平台。

基于上述任一实施例，所述数据库系统包括数据采集模块、数据清洗模块、数据存储与分析模块和数据输出模块；其中：

所述数据采集模块用于采集所述建筑能耗控制系统输出的能耗数据；

所述数据清洗模块用于对采集到的能耗数据进行数据清洗；

所述数据存储与分析模块用于存储所述能耗数据，并对所述能耗数据进行分析计算；

所述数据输出模块用于向所述预警系统输出能耗数据处理结果。

具体地，本系统中的数据库系统介于建筑能耗控制系统和预警系统之间，处于承上启下的地位，其具体作用是作为数据处理中心，接收建筑能耗控制系统发送的能耗数据，经过一系列处理后输送给预警系统进行能耗预警，使用户对建筑物中整体能耗做到整体管控。

数据采集模块100用于采集所述建筑能耗控制系统输出的能耗数据，数据清洗模块200用于对采集到的能耗数据进行数据清洗，数据存储与分析模块300用于存储所述能耗数据，并对所述能耗数据进行分析计算，数据输出模块400用于向所述预警系统输出能耗数据处理结果。

图2为本发明实施例提供的方法流程图，如图2所示，包括：

S1，对建筑物进行能耗监测、能耗设备控制和能耗成本计算，输出能耗数据；

S2，采集所述能耗数据，进行能耗数据清洗，对所述能耗数据进行存储与分析，并向预警系统输出能耗数据处理结果；

S3，基于所述能耗数据处理结果，对监测异常、控制异常和成本异常进行预警。

具体地，对于一个目标建筑物，构建基于物联网的建筑能耗控制系统，从六大方面分别进行能耗管控，具体包括：

通过从建筑物的用电、用气、用水及其它设备分别设置能耗监控终端，由监控终端对各自的能耗进行统计和实时状态检测；

对建筑物的网络系统，主要是有线网络、无线网络及其它互联网接入形式进行能耗统计；

对人员的考勤建立考勤系统，从刷卡设施、指纹设施和人脸之别设施等主要的考勤模式读取能耗监控数据；

建筑物的车辆进出通过车辆出入登记系统进行监测，由车辆识别、车位监控和出入口监控分别记录车辆流动所产生的能耗；

建筑安全管控由视频监控系统进行管理，重点从人员流动监控和区域围栏监控入手，系统将监控所产生的能耗也进行统计；

还有空调能耗部分，由中央空调系统进行控制，由温度检测和空调控制完成能耗记录。

在实现对建筑物的全面能耗监控之后，将整体输出的能耗数据送至数据库系统进行进一步地处理，从数据采集、数据清洗、数据存储与分析和数据输出，完成能耗数据的预处理和信息提取。

系统最后要实现的是对能源消耗的有效预警和检测，将数据库系统系统处理过的能耗数据输送至预警系统，实现监控预警、控制预警和成本预警，具体包括：

对用电量、用气量和用水量进行能耗监测预警，若某一能源使用量异常，系统会及时向用户发出告警信号；

对设备进行控制预警，重点从灯光、中央空调和热水进行控制，使建筑物有效实现低能耗，能根据人员具体情况做到资源智能匹配，不浪费多余的能源；

最后对能耗成本进行成本预警，并进行成本核算，使得建筑物做到真正的节能减排。

通过设备采集终端、设备控制终端，结合建筑物人员、车辆流动性，为建筑物节能管理提供数据分析和控制手段，系统开发包括能耗监测、设备控制及其数据采集分析，满足建筑物管理使用需求。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.基于物联网的智能建筑能耗控制系统，其特征在于，包括：建筑能耗控制系统、数据库系统和预警系统，所述建筑能耗控制系统与所述数据库系统连接，所述数据库系统与所述预警系统相连；其中：

所述建筑能耗控制系统用于对建筑物进行能耗监测、能耗设备控制和能耗成本计算，输出能耗数据；

所述数据库系统用于采集所述能耗数据，进行能耗数据清洗，对所述能耗数据进行存储与分析，并向所述预警系统输出能耗数据处理结果；

所述预警系统用于基于所述能耗数据处理结果，对监测异常、控制异常和成本异常进行预警。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能建筑能耗控制系统，其特征在于，所述建筑能耗控制系统包括设备能耗监测终端、网络系统、考勤系统、车辆出入登记系统、视频监控系统和中央空调系统，所述设备能耗监测终端、所述网络系统、所述考勤系统、所述车辆出入登记系统、所述视频监控系统和所述中央空调系统分别与所述数据库系统进行连接；其中：

所述设备能耗监测终端用于提供设备能耗监测和设备控制；

所述网络系统用于提供组网和网络接入；

所述考勤系统用于实现建筑物人员流动性监控；

所述车辆出入登记系统用于实现建筑物车辆流动性监控；

所述视频监控系统用于实现监控摄像头范围内的人员监控、车辆监控和区域监控；

所述中央空调系统用于实现建筑物温度检测和空调控制。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的智能建筑能耗控制系统，其特征在于，所述设备能耗监测终端包括电表监测终端、气表监测终端、水表监测终端和设备控制终端；

所述网络系统包括有线网络、无线网络和互联网；

所述考勤系统包括刷卡设施、指纹设施和人脸识别设施；

所述车辆出入登记系统包括车辆识别、车位监控和出入口监控；

所述视频监控系统包括人员流动监控和区域围栏监控；

所述中央空调系统包括空调控制和温度控制。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能建筑能耗控制系统，其特征在于，所述预警系统包括能耗监测模块、设备控制模块和成本核算模块，所述能耗监测模块、所述设备控制模块和所述成本核算模块分别与所述数据库系统进行连接；其中：

所述能耗监测模块用于实现监测预警功能，包括用电量监测、用气量监测和用水量监测；

所述设备控制模块用于实现控制预警功能，包括灯光控制、中央空调控制和热水控制；

所述成本核算模块用于实现成本预警功能，包括用电成本、用气成本和用水成本。

5.根据权利要求2所述的基于物联网的智能建筑能耗控制系统，其特征在于，所述建筑能耗控制系统还用于基于BIM技术和3D可视化技术，构建建筑模拟系统。

6.根据权利要求2所述的基于物联网的智能建筑能耗控制系统，其特征在于，所述建筑能耗控制系统通过多个物联网传感器对能耗设备进行采集和控制，并基于网络数据进行物联网传感数据的上传控制和下发控制。

7.根据权利要求1所述的基于物联网的智能建筑能耗控制系统，其特征在于，所述数据库系统包括数据采集模块、数据清洗模块、数据存储与分析模块和数据输出模块；其中：

所述数据采集模块用于采集所述建筑能耗控制系统输出的能耗数据；

所述数据清洗模块用于对采集到的能耗数据进行数据清洗；

所述数据存储与分析模块用于存储所述能耗数据，并对所述能耗数据进行分析计算；

所述数据输出模块用于向所述预警系统输出能耗数据处理结果。

8.根据权利要求4所述的基于物联网的智能建筑能耗控制系统，其特征在于，该系统还包括第三方开发模块，所述第三方开发模块包括私有驱动模块、能耗监控设备驱动模块和设备控制终端驱动模块，所述私有驱动模块、所述能耗监控设备驱动模块和所述设备控制终端驱动模块分别与所述预警系统进行连接；其中：

所述私有驱动模块用于向私有开发模块提供驱动程序；

所述能耗监控设备驱动模块用于向所述能耗监测模块提供监控设备驱动程序；

所述设备控制终端驱动模块用于向所述设备控制模块提供终端驱动程序。

9.基于物联网的智能建筑能耗控制方法，其特征在于，包括：

对建筑物进行能耗监测、能耗设备控制和能耗成本计算，输出能耗数据；

采集所述能耗数据，进行能耗数据清洗，对所述能耗数据进行存储与分析，并向预警系统输出能耗数据处理结果；

基于所述能耗数据处理结果，对监测异常、控制异常和成本异常进行预警。

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