CN115146930A - 一种建筑能源数据采集分析系统 - Google Patents

Abstract

一种建筑能源数据采集分析系统，涉及能源管理技术领域。本发明分析系统包括能耗数据监测单元、能耗数据统计单元、能耗数据分析单元、用能管理单元、租户管理单元、配电安全管理单元、基础数据配置单元和系统设置单元。同现有技术相比，本发明提供一个集大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能等技术的综合建筑能源数据采集分析系统，能提高区域综合能效，保障各种能源的安全、高效、经济运行，对建筑能源运营服务提供整体规划决策。

Description

一种建筑能源数据采集分析系统

技术领域

本发明涉及能源管理技术领域，特别是建筑能源数据采集分析系统。

背景技术

随着我国城市化进程的不断加快和居民生活水平的不断提高，能源的使用量也呈现上涨的趋势。一方面是由于人类对于舒适生活的向往，比如大量使用空调、暖气等大功率设备；另一方面则是由于缺乏主动节能意识，从而导致了大量的能源浪费，能源的过度浪费主要体现在大型建筑当中。目前，能源消耗大，能源利用率低、空气污染严重是我国建筑普遍存在的问题。现今阶段，我国的三大“能耗大户”就包括了建筑能耗，其余两个分别是工业能耗和交通能耗。

现今阶段关于建筑能耗的定义，准确来说指的是建筑运行过程中所产生的能源消耗，主要体现在空调设备、照明设备、取暖系统、电梯系统和通风系统等大功率设备的能耗上。而如何更好的管理并减少建筑内的能源消耗，成为了关注的重点。

中国专利公布号为CN207517010U的专利公开的建筑能源管理系统，包括传感器、执行器、通信基站、控制器、转接器、后台服务器、用户端和云端服务器，通过无线连接，降低了安装、升级和维护难度，实现了建筑能源管理系统的体制障碍。该系统仍然存在以下缺陷：系统只是打通了数据之间的传输问题，并未对能耗数据进行处理分析。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一个集大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能等技术的综合建筑能源数据采集分析系统，能提高区域综合能效，保障各种能源的安全、高效、经济运行，对建筑能源运营服务提供整体规划决策。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种建筑能源数据采集分析系统，其结构特点是，它包括：

能耗数据监测单元：对建筑用电、水、燃气、空调冷热量的用能数据进行多维度实时采集、监测及统计对比。

能耗数据统计单元：对于建筑各类能耗监测数据及衍生数据，提供定期报表、自定义报表及能耗公示的统计。

能耗数据分析单元：为建筑用能监管部门提供符合节能管理需要的专业多维度分析。

用能管理单元：以单体建筑为单位制定用能计划。

租户管理单元：提供所监管建筑房屋的租/用管理功能。

配电安全管理单元：对配电系统提供配电系统图监管、实时监测、监测报警。

基础数据配置单元：对平台所需的数据支撑，提供数据配置前端入口。

系统设置单元：平台常规功能：用户及权限管理、访问安全管理、操作日志。

在上述建筑能源数据采集分析系统中，所述能耗数据监测单元包括：

用电量监测模块：对建筑用电进行实时监测、统计及数据展示。可根据用户的特殊需求定制自定义监测项，便于对相关重点数据进行实时监测。

用水量监测模块：对建筑用水进行实时监测、统计及数据展示。可根据用户的特殊需求定制自定义监测项，便于对相关重点数据进行实时监测。

燃气量监测模块：对建筑用燃气进行实时监测、统计及数据展示。可根据用户的特殊需求定制自定义监测项，便于对相关重点数据进行实时监测。

冷/热量监测模块：对建筑用冷/热进行实时监测、统计及数据展示。可根据用户的特殊需求定制自定义监测项，便于对相关重点数据进行实时监测。

在上述建筑能源数据采集分析系统中，所述能耗数据统计单元包括：

能耗报表模块：该模块支持定期报表功能及实时在线报表两种功能。定期报表模板对能耗数据的统计范围、统计内容、统计格式、统计周期及报表推送范围进行预制，从而实现能耗报表的自动生成及推送。在线报表模块可根据系统使用者自定义设置的统计范围、统计内容、统计格式、统计周期等在线生成能耗数据报表，支持报表的保存与导出功能。

能耗公示模块：以固定的统计周期、固定的统计范围、固定的统计内容，按固定的统计格式进行数据展现。

表具数据报表模块：指电、水、燃气、能量表的原始实时监测数据。原始监测数据为“用能水平”、“耗能原因”、“设备故障”、“策略合理性”等的专业分析提供最原始、最充分的基础数据。

在上述建筑能源数据采集分析系统中，所述能耗数据分析单元包括：

24时负荷分析模块：对自定义周期内每日24小时建筑运行负荷数据以折线形式描绘。通过观察图形变化及查看监测数据，归纳建筑运行负荷的时段分布规律，有利于发现非正常变化时段。

运行负荷分析模块：对比建筑运行策略改变前后或不同建筑间，自定义周期内建筑运行负荷的趋势变化，辅助运行策略的调整及评估。

高峰负荷分析模块：通过绘制全年的建筑“时间百分比-负荷”曲线，识别高峰负荷降低的潜在可能性，并可根据最大及最小负荷的关系，确定改进的潜在可能性。

照明效率分析模块：为任意时刻点或任意时间段内建筑或某区域实际照明使用功率与安装功率的比值。在系统调试、控制或者计划阶段，通过追踪照明控制效率识别可能的改进方向。

负荷检测模块：是从宏观层面观察建筑或指定建筑计量区域总能耗的年度能耗变化趋势，使用账单数据或者计量数据得到一年内逐月分项计量能耗统计结果，检查这些数据是否存在与运行计划相悖的增长或减少，这些非正常的变化可能由系统运行操作问题或者运行效率降低导致的。

在上述建筑能源数据采集分析系统中，所述用能管理单元包括：

用能计划模块：指根据监管建筑的用能定额制定年度用能计划，实现用能按月度分配。并支持对用能预警、报警阈值的设置。

用能告警模块：可对当年度全部监管建筑实际用能进行监督。通过与计划用能的对比，动态掌握所辖区域内建筑用能情况，并在超过用能预警、报警阈值时给予告警。

能源审计模块：建筑能源审计功能，以单体建筑为统计单位，每年生成一份年度建筑用能报告。

在上述建筑能源数据采集分析系统中，所述租户管理单元包括：

房源管理模块：物业管理部门对用于租赁的房间提供管理功能。

租户管理模块：缺省界面下展示全部监管建筑当前入住率的总体概况及各自入住率统计数据。

收费管理模块：对于房间使用者的电、水、燃气、空调冷热量等用能按周期进行费用核算，并生成缴费账单。

在上述建筑能源数据采集分析系统中，所述配电安全管理单元包括：

配电监控系统图模块：可查看配电系统图的详细静态信息，也可查看监测点位的详细数据。

实时监测模块：对配电系统的变压器及回路进行实时监测，各种运行开关量状态和电量参数进行实时采集和显示，可完整地掌握变配电系统的实时运行状态，及时发现故障并做出相应的决策和处理。

配电监测报警模块：根据配电监测所设置的报警门限，当监测数据达到或超过报警门限值时，系统会自动生成告警信息。管理人员可根据报警数据对报警点位进行排查处置。

配电监测及报警设置模块：配电系统监测数据通过模块上传至平台，根据监测实际需要读取相应模块所上传数据，在系统中实现监测数据的显示。

在上述建筑能源数据采集分析系统中，所述基础数据配置单元包括：

建筑基础信息模块：建筑基础信息及区域管理包括两项主要功能：建筑基础信息维护、计量监测区域划分。建筑基础信息所采集的数据为建筑用能监督及管理、系统用能分析等功能提供基础数据。计量监测区域划分，指根据监测用能类别对建筑内部进行的监测分区划分。根据监测用能类别不同，支持对建筑监测区域的自定义划分及维护管理 。

计费标准管理模块：支持电、水、燃气、冷热量计费单价的设置管理。

在上述建筑能源数据采集分析系统中，所述系统设置单元包括：

用户管理模块：对角色的权限进行划分，管理平台的用户账号。

操作日志模块：记录平台所有的操作变更信息。

本发明建筑能源数据采集分析系统由于采用了上述结构，同现有技术相比，具有如下有益效果：本系统设置了一个集能源实时监测、能耗数据统计、能耗预算管理、用能水平分析、商户信息管理等功能为一体的综合数据服务系统。提高区域综合能效，实现建筑能源生产、传输和消费的优化管理，保障各种能源的安全、高效、经济运行，支撑管理平台对建筑能源基础设施规划、管理和运营的需求。本系统在能源侧、网络侧、负荷侧等能源信息全面整合，支撑管理平台利用数据挖掘分析与计算技术，对建筑能源运营服务提供整体规划决策。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实时例或线有技术描述中所需要是有的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对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为本发明建筑能源数据采集分析系统的一个实施例中的结构示意图；

图2为所属实施例中能耗数据监测单元的结构示意图；

图3为所属实施例中能耗数据统计单元的结构示意图；

图4为所属实施例中能耗数据分析单元的结构示意图；

图5为所属实施例中用能管理单元的结构示意图；

图6为所属实施例中租户管理单元的结构示意图；

图7为所属实施例中配电安全管理单元的结构示意图；

图8为所属实施例中基础数据配置单元的结构示意图；

图9为所属实施例中系统设置单元的结构示意图。

具体实施方案

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、完善地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

在本发明建筑能源数据采集分析系统实施例中，该平台的结构示意图如图1所示。

其中，能耗数据监测单元，主要监测的建筑用能包括：电、水、天然气、空调冷热量等。基于底层能耗数据的采集及人工录入的能耗数据，对各类建筑用能进行分类实时数据监测、历史数据查询。

电能耗数据来源主要为通过采集器对智能电表所监测的电能耗及其它各项监测数据进行不间断采集所上传的实时数据。一般电表每间隔15分钟上传1条数据（原始数据），能耗数据展示的最小时间间隔为1小时。

监测和计量：电能耗、三相电流、电压、有功功率、功率因数、有功电能、最大需量、总谐波含量等数据，实现对电能的管理。支持按总能耗、电能分项、电计量区域、支路能耗、自定义监测项等维度进行数据呈现及趋势分析。此外，可根据用户的特殊需求定制自定义监测项，以便于对相关重点数据进行实时监测。支持电能耗与千克标煤、碳排放量、能耗密度、电费等参数间的数据折算。支持实时数据及历史数据查询。支持逐年、逐月、逐日、逐时的统计方式。

能耗数据统计单元：“能耗数据统计”用于对所监管建筑的电、水、燃气、用冷量、用热量等各类用能数据进行多维度的统计。能耗数据统计功能主要包括：用能统计报表、能耗公示、表具数据报表功能。能耗公示以固定的统计周期、固定的统计范围、固定的统计内容，按固定的统计格式进行数据展现。能耗公示在一定程度上数据展现形式与能耗统计报表类似，不支持格式定制。每个自然月按固定格式对全部监测区域内的用能进行公示。表具数据指电、水、燃气、能量表的原始实时监测数据。原始监测数据为“用能水平”、“耗能原因”、“设备故障”、“策略合理性”等的专业分析提供最原始、最充分的基础数据。

能耗数据分析单元：基于系统所采集的建筑用电基础数据，为建筑用能监管者提供符合节能管理需要的专业多维度分析。建筑用电数据的分项计量和实时监测，为电能耗数据的分析提供了海量基础数据。此功能模块将面向建筑用能管理者，提供符合节能管理需要的专业多维度分析。主要分析方法包括：24小时负荷分析；多日负荷分析；高峰负荷分析；工作时段/非工作时段负荷分析；负荷季节性检查；建筑室内照明 分析等。用能管理者可根据建筑实际监测水平选择相应的数据分析方法。

用能管理单元包括用电管理、用水管理、用气管理、冷热量用能管理等。合理制定各计量监测单位用能计划，实现年度用能计划及月度用能计划的分配。可以设置及修正用能预警、报警阈值。可导入用能计划，并形成与实际用能的实时比对及用能趋势预测；可实时触发用能预警、报警的提醒。

租户管理单元为系统使用者提供所监管建筑房屋的租/用管理功能。其基于电、水、燃气、空调控制面板等用能计量设备，实现对建筑内部用能及收费区域的准确划分，对建筑用户各类用能数据实现实时监测，统计汇总，费用核算等。可对用户基础信息进行“开户”、“修改”、“销户”、“查看”等维护管理功能、对分户/并户的管理维护、对用户申报信息进行管理、房源管理等。

配电安全管理单元主要功能包括：配电系统图、实时监测、配电监测报警、统计报表、配电监测及报警设置、设备管理。可提供查看系统图、添加、编辑系统图信息、删除系统图的操作入口。

实时监测：对配电系统的变压器及回路进行实时监测，各种运行开关量状态和电量参数进行实时采集和显示，可完整地掌握变配电系统的实时运行状态，及时发现故障并做出相应的决策和处理。

配电监测报警：根据配电监测所设置的报警门限，当监测数据达到或超过报警门限值时，系统会自动生成告警信息。配电监测及报警设置：可实时监测配电报警信息，并设定报警等级及其报警限值。

基础数据配置单元包括：建筑基础信息模块和计费标准管理模块。

建筑基础信息：可完成建筑基础信息维护、计量监测区域划分。计量监测区域划分，指根据监测用能类别对建筑内部进行的监测分区划分。根据监测用能类别不同，支持对建筑监测区域的自定义划分及维护管理 。支持对所监管各单体建筑内部的用能监测区域进行“增加”、“修改”、“删除”、“查看”等维护管理功能。可将计量监测区域、行政机构、用户信息创建关联关系，可实现能耗实时监测数据的多维度统计分析及数据分析成果的定向展示。可对建筑概况信息、结构信息的增、改、删、查等维护及管理操作。计费标准管理：对电、水、燃气、用冷量、冷热量等计费标准进行管理。因计费方式不同等因素，支持“单一计费”、“阶梯计费”、“峰谷平计费”三种计费标准的制定。

系统设置单元包括：用户管理模块和操作日志模块。

用户管理模块：通过角色管理，将平台的全部功能模块的操作权限进行分配及绑定。可执行对角色的”添加“”修改“”删除“操作。用户管理可管理平台访问用户的登录信息。同时系统通过用户帐号与角色的绑定，控制不同用户对于平台功能模块的访问/操作权限。

操作日志模块：记录平台所有的操作变更信息。

Claims (9)

1.一种建筑能源数据采集分析系统，其特征在于，它包括：

能耗数据监测单元：对建筑用电、水、燃气、空调冷热量的用能数据进行多维度实时采集、监测及统计对比；

能耗数据统计单元：对于建筑各类能耗监测数据及衍生数据，提供定期报表、自定义报表及能耗公示的统计；

能耗数据分析单元：为建筑用能监管部门提供符合节能管理需要的专业多维度分析；

用能管理单元：以单体建筑为单位制定用能计划；

租户管理单元：提供所监管建筑房屋的租/用管理功能；

配电安全管理单元：对配电系统提供配电系统图监管、实时监测、监测报警；

基础数据配置单元：对平台所需的数据支撑，提供数据配置前端入口；

系统设置单元：用户及权限管理、访问安全管理、操作日志。

2.根据权利要求1所述建筑能源数据采集分析系统，其特征在于，所述能耗数据监测单元包括：

用电量监测模块：对建筑用电进行实时监测、统计及数据展示；

用水量监测模块：对建筑用水进行实时监测、统计及数据展示；

燃气量监测模块：对建筑用燃气进行实时监测、统计及数据展示；

冷/热量监测模块：对建筑用冷/热进行实时监测、统计及数据展示。

3.根据权利要求1或2所述建筑能源数据采集分析系统，其特征在于，所述能耗数据统计单元包括：

能耗报表模块：支持定期报表功能及实时在线报表两种功能；

能耗公示模块：以固定的统计周期、固定的统计范围、固定的统计内容，按固定的统计格式进行数据展现；

表具数据报表模块：采集电、水、燃气、能量表的原始实时监测数据。

4.根据权利要求3所述建筑能源数据采集分析系统，其特征在于，所述能耗数据分析单元包括：

24时负荷分析模块：对自定义周期内每日24小时建筑运行负荷数据以折线形式描绘

运行负荷分析模块：对比建筑运行策略改变前后或不同建筑间，自定义周期内建筑运行负荷的趋势变化，辅助运行策略的调整及评估；

高峰负荷分析模块：通过绘制全年的建筑“时间百分比-负荷”曲线，识别高峰负荷降低的潜在可能性，并根据最大及最小负荷的关系，确定改进的潜在可能性；

照明效率分析模块：为任意时刻点或任意时间段内建筑或某区域实际照明使用功率与安装功率的比值；在系统调试、控制或者计划阶段，通过追踪照明控制效率识别可能的改进方向；

负荷检测模块：从宏观层面观察建筑或指定建筑计量区域总能耗的年度能耗变化趋势，使用账单数据或者计量数据得到一年内逐月分项计量能耗统计结果，检查这些数据是否存在与运行计划相悖的增长或减少。

5.根据权利要求4所述建筑能源数据采集分析系统，其特征在于，所述用能管理单元包括：

用能管理模块：根据监管建筑的用能定额制定年度用能计划，实现用能按月度分配；

用能告警模块：对当年度全部监管建筑实际用能进行监督；通过与计划用能的对比，动态掌握所辖区域内建筑用能情况，并在超过用能预警、报警阈值时给予告警；

能源审计模块：建筑能源审计功能，以单体建筑为统计单位，每年生成一份年度建筑用能报告。

6.根据权利要求5所述建筑能源数据采集分析系统，其特征在于，所述租户管理单元包括：

房源管理模块：物业管理部门对用于租赁的房间提供管理功能；

租户管理模块：缺省界面下展示全部监管建筑当前入住率的总体概况及各自入住率统计数据；

收费管理模块：对于房间使用者的电、水、燃气、空调冷热量等用能按周期进行费用核算，并生成缴费账单。

7.根据权利要求6所述建筑能源数据采集分析系统，其特征在于，所述配电安全管理单元包括：

配电监控系统图模块：查看配电系统图的详细静态信息，以及监测点位的详细数据；

实时监测模块：对配电系统的变压器及回路进行实时监测，各种运行开关量状态和电量参数进行实时采集和显示，完整地掌握变配电系统的实时运行状态，及时发现故障并做出相应的决策和处理；

配电监测报警模块：根据配电监测所设置的报警门限，当监测数据达到或超过报警门限值时，系统会自动生成告警信息；

配电监测及报警设置模块：配电系统监测数据通过模块上传至平台，根据监测实际需要读取相应模块所上传数据，在系统中实现监测数据的显示。

8.根据权利要求7所述建筑能源数据采集分析系统，其特征在于，所述基础数据配置单元包括：

建筑基础信息模块：建筑基础信息及区域管理包括两项主要功能，建筑基础信息维护和计量监测区域划分；

计费标准管理模块：支持电、水、燃气、冷热量计费单价的设置管理。

9.根据权利要求8所述建筑能源数据采集分析系统，其特征在于，所述系统设置单元包括：

用户管理模块：对角色的权限进行划分，管理平台的用户账号；

操作日志模块：记录平台所有的操作变更信息。

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