CN117057775A - 一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统，其包括能源数据采集模块、能源数据库、核心数据应用模块、WebAPI服务模块及智慧能源运维管理平台，能源数据采集模块用于采集建筑产业园区内设备的运行工况数据，以及耗水、耗电、耗气、地热、生活热水等能源元素数据并存入能源数据库中，能源数据库用于储存能源数据采集模块采集到的数据，核心数据应用模块用于监控、统计、分析、转换设备的产能类型、能耗及产能，当设备的能耗及产能发生设定以外的变化时提示报警信息，WebAPI服务模块用于将核心数据应用模块的监控、统计、分析、转换的数据进行互通并提供给智慧能源运维管理平台，智慧能源运维管理平台用于将WebAPI提供的数据展示给工作人员。

Description

一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统

技术领域

本发明属于建筑行业智慧能源领域，涉及一种智慧能源管理系统，尤其为一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统。

背景技术

在建筑产业园区内，常利用电子沙盘整合建筑工程中全建筑寿命周期内的各种信息，利用电子沙盘进行协同工作，实现各方联动，提高建筑工程中的信息化监管能力，提高建筑产业园区内的工作效率、节约资源、降低成本。但是，在建筑产业园区内，由于设备众多，电子沙盘整合电子沙盘整合建筑周期中各种信息不够深入，并且，各种耗能设备的能源的生产、消耗、转换、利用等的监控工作复杂，电子沙盘不能够全面地对耗能设备的运行工况进行监测及分析，从而使工作人员得到的园区内设备的各种能源的消耗、转换、利用率及各种能源管网、关键耗能设备的运行工况信息了解不全面，集中运维管理困难，当需要对设备运行做出调整时，难以做出科学的决策。

针对上述技术问题，有必要提供一种能够较为全面地监测园区内设备运行工况及综合统计及分析设备运行过程中能源消耗、转换、利用率等的各项数据的管理系统，以便于工作人员能够在需要调整设备运行状态时，做出科学的决策。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统,以解决现有技术中存在的监控工作复杂、监控数据不全面、集中运维管理困难的技术问题。

为实现上述目的，本发明的的具体技术方案如下：

一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统，其包括能源数据采集模块、能源数据库、核心数据应用模块、WebAPI服务模块及智慧能源运维管理平台，所述能源数据采集模块用于提供能源数据采集服务、采集建筑产业园区内设备的运行工况数据，以及耗水、耗电、耗气、地热、生活热水等能源元素数据并存入能源数据库中，所述能源数据库用于提供能源数据统计服务、储存所述能源数据采集模块采集到的数据，所述核心数据应用模块用于提供能源数据分析服务、设备报警服务及能源监控服务，监控、统计、分析、转换设备的产能类型、能耗及产能，当设备的能耗及产能发生设定以外的变化时提示报警信息，所述WebAPI服务模块用于提供WebAPI接口服务、将所述核心数据应用模块的监控、统计、分析、转换的数据进行互通并提供给智慧能源运维管理平台，所述智慧能源运维管理平台用于将WebAPI提供的数据展示给工作人员。

系统的整体架构主要采用微服务架构，上述每个服务都运行在其独立的进程当中，每个服务都围绕主体业务进行构建、独立地部署到生产环境中，每个服务之间采用轻量级的通信机制互相沟通，从而达到数据的实时性和及时性；

所述主体业务包括对耗水、耗电设备进行分时段能耗查询并导出Excel、设备保养及维修处理流程、扫描二维码展示构建信息、模拟人工巡检、查看每台设备的运行工况和实时数据。

所述能源数据采集模块采用c#语言、DOTNET6.0、OpcComRcw、OpcNetApi或OpcNetApi.Com的相关技术，解析DCS系统的OPC协议实时采集每台耗能设备的运行工况数据，以及耗水、耗电、耗气、地热、生活热水等能源元素数据并存入能源数据库中；

采用DCS系统的耗能设备包括冷却热回收板块、中深层地热井地源侧A、进线柜电量监测电流、供热热水锅炉、热管蒸汽机、中深层地源热泵、蒸汽发生机、制冷机压缩机、真空炉、螺杆热泵、制冷机组一级循环泵、冷却塔风机、定压补水泵变频器、循环泵变频器或冷却水循环泵。

所述能源数据库包括时序数据库、能源统计分析数据库及业务数据库，所述时序数据库采用influxdb数据库，所述能源统计分析数据库采用MongoDB数据库，所述业务数据库采用SQLSERVER数据库。

所述核心数据应用模块包括能源数据统计服务模块、能源数据分析服务模块、设备报警服务模块及能源监控服务模块，所述能源数据统计服务模块对每种能源以及每台被监控设备的能耗量按照日、月、年、累计量定时分别统计出来并存入所述能源数据库中；

所述能源数据分析服务模块将所有需监控的能源分为能耗类型、供能类型、产能类型，将各种能源的消耗量、生产量、输送量通过统计分析，计算出各能源之间的转换量及利用率，并将分析计算出的数据存入能源数据库中；

所述设备报警服务模块实时监测设备的运行工况，设备运行异常时，发出报警信息；

所述能源监控服务模块对园区内设备涉及到的各种能源消耗、生产、输出进行分类监测。

所述WebAPI服务模块是将所述能源数据统计服务模块、能源数据分析服务模块、设备报警服务模块及能源监控服务模块的数据互通并提供给智慧能源运维管理平台。

所述智慧能源运维管理平台包括大屏展示看板、能源管理模块、设备管理模块、运营管理模块、待办事项模块及系统管理模块，所述能源管理模块包括能耗统计、能耗分析、供能分析及能源统计大屏；

所述设备管理包括设备台账、供应商管理、设备维修及设备保养；

所述运营管理包括备品备件、耗材台账；

所述待办事项包括我的待办；

所述系统管理包括用户管理、部门管理、角色管理、菜单管理。

本发明的有益效果在于：本发明通过提供一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统，实现了建筑产业园区内的电子沙盘上多种能源之间不能互通的壁垒，方便工作人员对各种能源统一监管，利用本发明所提供的技术方案能够实时采集园区内各设备的运行工况数据，并将其产能、能源输出和能源消耗量通过科学统计分析的方法计算出综合能耗、二氧化碳排放量、碳排放量、二氧化硫减排量、综合节能率以及能源转换数据等，实现对各种能源进行实时监测，方便工作人员及时了解和掌握各种能源的生产、消耗、各种分析数据的对比排查，做出优化调度以及科学、全面的综合管理。另外，本发明通过设置大屏展示看板，能够使工作人员以第一人称视角沉浸式运维，为工作人员创造了安全、可靠、便捷的运维管理环境，提高了运维效率，降低了成本。

附图说明

图1为本发明中系统的简化结构示意图；

图2为本发明中智慧能源运维管理平台的简化示意图；

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明提供了一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统其包括能源数据采集模块、能源数据库、核心数据应用模块、WebAPI服务模块及智慧能源运维管理平台，其中，所述能源数据采集模块用于提供能源数据采集服务、采集建筑产业园区内设备的运行工况数据，以及耗水、耗电、耗气、地热、生活热水等能源元素数据并存入能源数据库中，所述能源数据库用于提供能源数据统计服务、储存所述能源数据采集模块采集到的数据，所述核心数据应用模块用于提供能源数据统计服务，监控、统计、分析、转换设备的产能类型、能耗及产能，当设备的能耗及产能发生设定以外的变化时提示报警信息，所述WebAPI服务模块用于提供WebAPI接口服务，将所述核心数据应用模块的监控、统计、分析、转换的数据进行互通并提供给智慧能源运维管理平台，所述智慧能源运维管理平台用于将WebAPI提供的数据展示给工作人员。

系统的整体架构主要采用微服务架构，上述的每个服务都运行在其独立的进程当中，每个服务都围绕这主体业务进行构建，并且可独立部署到生产环境中，每个服务之间采用轻量级的通信机制互相沟通，从而达到数据的实时性和及时性。其中本实施例中所指的主体业务包括对耗水、耗电设备进行分时段能耗查询并导出Excel、设备保养及维修处理流程、扫描二维码展示构建信息、模拟人工巡检、查看每台设备的运行工况和实时数据。

所述能源数据采集模块采用c#语言、DOTNET6.0、OpcComRcw、OpcNetApi或OpcNetApi.Com的相关技术，解析DCS系统的OPC协议实时采集每台耗能设备的运行工况数据，以及耗水、耗电、耗气、地热、生活热水等能源元素数据并存入能源数据库中。具体的，在建筑产业园区内，采用DCS系统的耗能设备包括冷却热回收板块、中深层地热井地源侧A、进线柜电量监测电流、供热热水锅炉、热管蒸汽机、中深层地源热泵、蒸汽发生机、制冷机压缩机、真空炉、螺杆热泵、制冷机组一级循环泵、冷却塔风机、定压补水泵变频器、循环泵变频器或冷却水循环泵等。

所述能源数据库包括时序数据库、能源统计分析数据库及业务数据库，在本实施例中，所述时序数据库采用influxdb数据库，所述能源统计分析数据库采用MongoDB数据库，所述业务数据库采用SQLSERVER数据库。

所述核心数据应用模块包括能源数据统计服务模块、能源数据分析服务模块、设备报警服务模块及能源监控服务模块，所述能源数据统计服务模块对每种能源以及每台被监控设备的能耗量按照日、月、年、累计量定时分别统计出来并存入所述能源数据库的MongoDB数据库中；

所述能源数据分析服务模块将所有需监控的能源分为能耗类型、供能类型、产能类型，将各种能源的消耗量、生产量、输送量通过统计分析，计算出各能源之间的转换量及利用率，并将分析计算出的数据存入能源数据库的MongoDB数据库中；具体的，本实施例中的能源数据分析服务模块通过根据科学统计分析的方法、建筑碳排放计量标准、可再生能源建筑应用测试评价标准等，利用各种能源的消耗量、生产量、输送量分析出各能源之间的转换量、能源利用率、综合节能率、节电量等数据信息，从而将所监测到的所有的能源数据有效地利用起来，方便工作人员及时了解和掌握各种能源的生产、消耗、各种分析数据的对比排查，做出优化调度以及科学、全面的综合管理。

所述设备报警服务模块实时监测设备的运行工况，设备运行异常时，发出报警信息；

所述能源监控服务模块对园区内设备涉及到的各种能源消耗、生产、输出进行分类监测。

进一步的，所述WebAPI服务模块是将所述能源数据统计服务模块、能源数据分析服务模块、设备报警服务模块及能源监控服务模块的数据互通并提供给智慧能源运维管理平台。

进一步的，如图2所示，本实施例中的智慧能源运维管理平台包括大屏展示看板、能源管理模块、设备管理模块、运营管理模块、待办事项模块及系统管理模块，其中，大屏展示看板为电子式屏幕，其上主要包括能源统计分析和人工巡检两部分，其中能源统计分析部分主要显示能耗统计、能源结构、节能减排、末端供热量、地热、光伏、能源输出等数据，用于供工作人员实时查看整个园区各能源的消耗、输出是否在设定的阈值范围内，是否有报警信息，以便于运维人员第一时间发现问题、处理问题；人工巡检部分是基于Unity引擎将BIM模型与实时数据结合展示，使工作人员以第一人称视角体验沉浸式运维，实时查看设备运行工况，提高运维效率。具体的，是编写脚本文件，采用UnityWebRequest技术接通WebAPI数据接口，利用Unity引擎NGUI、Xcharts组件将BIM模型与实时数据相结合；

所述能源管理模块包括能源统计大屏，以及显示在能源统计大屏上的能耗统计、能耗分析及供能分析；

所述设备管理模块包括设备台账、供应商管理、设备维修及设备保养；

所述运营管理模块包括备品备件、耗材台账；

所述待办事项模块包括我的待办；

所述系统管理包括用户管理、部门管理、角色管理、菜单管理。

在本实施例中，基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统的搭建及使用步骤如下：

S1、建立能源信息数据库；

S2、搭建系统平台整体架构；

S3、利用能源数据采集服务采集数据，将采集到的数据存入数据库中；

S4、将存入数据库中的数据输入核心数据应用模块中进行分析、计算、处理；

S5、建立WebAPI服务模块，为客户端以及大屏展示提供数据支持，核心数据应用模块中输出的数据通过WebAPI服务模块向外输出；

S6、设置智慧能源运维管理平台，通过WebAPI服务模块接受核心数据应用模块输出的数据。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统，其特征在于：其包括能源数据采集模块、能源数据库、核心数据应用模块、WebAPI服务模块及智慧能源运维管理平台，所述能源数据采集模块用于提供能源数据采集服务、采集建筑产业园区内设备的运行工况数据，以及耗水、耗电、耗气、地热、生活热水等能源元素数据并存入能源数据库中，所述能源数据库用于提供能源数据统计服务、储存所述能源数据采集模块采集到的数据，所述核心数据应用模块用于提供能源数据分析服务、设备报警服务及能源监控服务，监控、统计、分析、转换设备的产能类型、能耗及产能，当设备的能耗及产能发生设定以外的变化时提示报警信息，所述WebAPI服务模块用于提供WebAPI接口服务、将所述核心数据应用模块的监控、统计、分析、转换的数据进行互通并提供给智慧能源运维管理平台，所述智慧能源运维管理平台用于将WebAPI提供的数据展示给工作人员。

2.根据权利要求1所述的一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统，其特征在于：系统的整体架构主要采用微服务架构，上述每个服务都运行在其独立的进程当中，每个服务都围绕主体业务进行构建、独立地部署到生产环境中，每个服务之间采用轻量级的通信机制互相沟通，从而达到数据的实时性和及时性；

所述主体业务包括对耗水、耗电设备进行分时段能耗查询并导出Excel、设备保养及维修处理流程、扫描二维码展示构建信息、模拟人工巡检、查看每台设备的运行工况和实时数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统，其特征在于：所述能源数据采集模块采用c#语言、DOTNET6.0、OpcComRcw、OpcNetApi或OpcNetApi.Com的相关技术，解析DCS系统的OPC协议实时采集每台耗能设备的运行工况数据，以及耗水、耗电、耗气、地热、生活热水等能源元素数据并存入能源数据库中；

采用DCS系统的耗能设备包括冷却热回收板块、中深层地热井地源侧A、进线柜电量监测电流、供热热水锅炉、热管蒸汽机、中深层地源热泵、蒸汽发生机、制冷机压缩机、真空炉、螺杆热泵、制冷机组一级循环泵、冷却塔风机、定压补水泵变频器、循环泵变频器或冷却水循环泵。

4.根据权利要求1所述的一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统，其特征在于：所述能源数据库包括时序数据库、能源统计分析数据库及业务数据库，所述时序数据库采用influxdb数据库，所述能源统计分析数据库采用MongoDB数据库，所述业务数据库采用SQLSERVER数据库。

5.根据权利要求1所述的一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统，其特征在于：所述核心数据应用模块包括能源数据统计服务模块、能源数据分析服务模块、设备报警服务模块及能源监控服务模块，所述能源数据统计服务模块对每种能源以及每台被监控设备的能耗量按照日、月、年、累计量定时分别统计出来并存入所述能源数据库中；

所述能源数据分析服务模块将所有需监控的能源分为能耗类型、供能类型、产能类型，将各种能源的消耗量、生产量、输送量通过统计分析，计算出各能源之间的转换量及利用率，并将分析计算出的数据存入能源数据库中；

所述设备报警服务模块实时监测设备的运行工况，设备运行异常时，发出报警信息；

所述能源监控服务模块对园区内设备涉及到的各种能源消耗、生产、输出进行分类监测。

6.根据权利要求5所述的一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统，其特征在于：所述WebAPI服务模块是将所述能源数据统计服务模块、能源数据分析服务模块、设备报警服务模块及能源监控服务模块的数据互通并提供给智慧能源运维管理平台。

7.根据权利要求1所述的一种基于多能互补分析算法的智慧能源管理系统，其特征在于：所述智慧能源运维管理平台包括大屏展示看板、能源管理模块、设备管理模块、运营管理模块、待办事项模块及系统管理模块，所述能源管理模块包括能耗统计、能耗分析、供能分析及能源统计大屏；

所述设备管理包括设备台账、供应商管理、设备维修及设备保养；

所述运营管理包括备品备件、耗材台账；

所述待办事项包括我的待办；

所述系统管理包括用户管理、部门管理、角色管理、菜单管理。