CN211149228U - 一种基于群智能的建筑能耗采集系统 - Google Patents

Abstract

一种基于群智能的建筑能耗采集系统，涉及能耗监测技术领域，尤其是一种能耗监测系统，包括分布式的采集终端，Zigbee3.0通信模块，PC端以及数据处理中心。该实用新型所述分布式采集终端设置有电源接口、信号线接口、显示器、蓄电池等，并对监测点位的温度、湿度等信息加以监控。PC机上的数据处理中心能够实时观测能源消耗情况，通过大数据挖掘对能耗进行评估诊断，进而利用群智能算法提出最优节能策略。由此群智能建筑能耗监控系统得以搭建，该实用新型不仅能判断各类能耗是否合乎国家标准，更能使资源进行更加有效合理的利用，实现建筑能耗的信息共享、优化改造。

Description

一种基于群智能的建筑能耗采集系统

技术领域

本实用新型属于建筑节能和能源采集监测装置技术领域，特别涉及一种基于群智能的建筑能耗采集系统。

背景技术

建筑已成为新型城镇化建设的新要求，国家管理部门专门针对建筑能耗监管及示范应用出台了系列政策与标准，明确规定：10万平米以上居住建筑和大型公共建筑，必须按照绿建星级标准设计、建造、运营，应具有能耗信息化监管系统。

能耗监测系统硬件中最核心的部分就是数据采集器。将数据进行实时、准确的采集、存储和管理，对能源的高效分配具有重要意义，从而能进一步进行新能源的开发利用，合理分配。

现有的一种建筑能耗采集装置，包括开关电源、存储模块、MCU、采集模块、电流电压输入、计量模块和无线通讯模块；电流输入的电压相序可以根据现场的情况自由配置，同时电流输入线路的信息可以通过无线模块或者RS485模块进行设置保存导装置中，方便系统读取线路信息，半波整流电路和π型滤波电路将电流输入模块输入的电路转换成稳定的直流电，并通过电流检测模块进行检测，其检测精度更强，过电压检测电路实现保护和调节功能，ZigBee电路可增加节点传输效率，蓝牙通信电路实现手机互联。

一种基于物联网的能耗采集系统，包含监控终端以及与其连接的多个数据采集终端，所述数据采集终端包含用于检测电气设备参数的多个智能电表，以及与所述电表连接的控制器模块，所述数据采集终端还包含无线传输模块、USART模块、反激式开关电源、充放电控制模块，所述反激式开关电源通过充放电控制模块连接控制器模块，所述智能电表与控制器模块之间还设有一隔离模块，所述无线传输模块、USART模块分别与控制器模块连接，将智能电表的读数进行汇总上传至监控终端，通过无线网络的数据传输。

基于Zigbee无线传感器网络的低能耗数据采集方法：该方法对ZigBee终端设备的数据采集方法进行改进，针对不同的检测环境，通过减少与汇聚节点或ZigBee路由节点之间通信的数据源节点数目的方法，既满足一定的检测精确度，又能够降低网络的能耗。该数据采集方法可以灵活的应用于不同的应用环境和不同对象的检测中。独特的信息压缩因子的设置可以在满足检测精度的基础上最大限度的降低网络能耗。在该低能耗数据采集方法中，动态的区域划分、动态的代表节点的选择及以剩余能量与采集信息消耗能量之差来选择区域内代表节点的方法，都达到了平衡无线传感器网络各个节点的能耗、延长整个网络生存时间的目的。

一种能耗数据采集器，包括流量传感器、温度传感器、压力传感器、单片机、供电模块以及数字输入模块；所述流量传感器用于采集水表的流量信号；所述温度传感器用于采集室内温度信号；所述压力传感器用于采集空调机组中风机的压力信号；所述数字输入模块用于判断流量传感器、温度传感器、压力传感器的采集状态，并将采集情况信息传送给所述单片机；本采集器设计了专用的RS-485接口，对智能电表、水表等能耗采集信号进行采集，同时还设计了数字/模拟输入点，可以同时对现场的温湿度、流量、压力参数进行采集，这样就可以在上位机软件中对能耗与现场参数进行藕合分析，判断能耗效率。

便携式建筑能耗采集装置包含:路由器，与无线电表、控制主机相连接；控制主机，由采集装置、存储器、显示屏组成，并且采集装置分别与存储器、显示屏相连接。该实用新型具有现场安装简单，实现了现场能耗数据的短期采集与存储，提高了便捷性和可靠性，具有操作方便，安装维护简单、成本低的特点。

办公建筑独立房间能耗采集、监测、分析及报警系统(专利号：201220543464.3)：该实用新型涉及建筑物能耗监测系统。为用报警的方式引起人们注意，并做出调整或系统升级。方便快捷的提供实地调研所需的数据，为全国性调研节约了时间和精力，数据的真实性和及时性也做到最佳，该实用新型采取的技术方案指办公建筑独立房间能耗采集、监测、分析及报警系统，包括计量仪表、采集装置、监控中心、报警装置。一级报警系统与计量仪表相连，二级报警系统与采集装置相连，三级报警系统与监控中心相连。

一种用于建筑能耗监测的数据采集终端装置包括ARM处理器IC，所述ARM处理器IC的信号输出端连接有数据远传电路，所述ARM处理器IC的信号输入端通过模拟开关CD4067通信连接有带隔离的增强型RS485收发器ADM2483，所述带隔离的增强型RS485收发器ADM2483与建筑能耗数据采集器通信连接。该实用新型采用多路数据采集，集中控制，一方面可以较为全面多样的采集建筑能耗数据，另一方面进行集中扫描采集，采集效果好，数据采集稳定可靠。

目前在建筑能耗采集领域尚存在如下问题：

目前，用户的电能消耗情况只能通过线路上的电表统一显示，建筑内各个房间、用电设备的耗能情况不能直接清楚完整地在用户侧展现出来，无法对设备各自的用电情况进行查询、统计；此外由于能耗监测采集器的使用环境一般复杂，且能耗监测采集器为方便扩展使用，经常会预留大量接口，但长时间使用后，仍易出现接口堵塞，接触不良，大量灰尘等问题。随着智能建筑不断发展，建筑能耗监测也变得越来越复杂：数据采集协议各不相同，一般都接受智能电表、水表的是MODBUS通讯协议，需要将其进行转换上传到中央监控软件，其本身不带数据存储和温湿度、流量、压力等相关信号的采集功能，通讯中断则将会造成中断期内的数据丢失，并且信号的单一造成其无法对现场参数实时监测，也就无法对能耗情况进行科学分析。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于群智能的建筑能耗采集系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于群智能的建筑能耗采集系统，其特征在于，包括若干能耗采集器，能耗采集器设置在耗能设备上，所有能耗采集器以网络互连的形式形成群智能网络，各电能消耗设备通过Zigbee3.0模块获取能耗信息及建筑能源系统信息；

能耗采集器包括无线抄表终端、温度传感器、压力传感器、单片机、供电模块和数字输入模块；温度传感器、压力传感器、数字输入模块和供电模块均连接无线抄表终端，单片机连接数字输入模块。

进一步的，无线抄表终端用于采集能源消耗信息，并通过Zigbee3.0模块传送给所述PC机。

进一步的，各个能耗采集器能够通过收集各个时段的能耗数据通过Zigbee3.0模块传输给PC端，并通过群智能算法根据分时段的能源消耗情况进行预测优化，便于能源进行管理、用户进行预付。

与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：

本实用新型结合能耗自动化监测技术和信息技术，提供一种用于能耗监测的采集器，能够进行复杂情况下的大数据分析，实现能耗数据的融合与共享，进而实现全面、专业分析，并且具有低能耗、高精度、稳定性强、体积小等特点，具有无线收发功能，可以实现与计算机上位机系统的通信，采集数据不仅便于统计，更能进一步为建筑的节能减排提供有效的技术和机制保障。

本实用新型采集端能够对建筑的温度、湿度等信息加以采集。利用Zigbee3.0通信模块对传输加以简化，统一了传输协议。数据能够在云端进行存储，并通过PC机的大数据中心利用群智算法进行优化，优化后的用能策略能够体现在移动端，用户通过手机即可查看。随后可将信息反馈给分布式采集端自主进行优化节能。

附图说明

图1是本实用新型的原理示意图。

图2是本实用新型中STM32F103VET6芯片的最小系统图。

图3是本实用新型中STM32F103VET6芯片的电源电路图。

图4是本实用新型中STM32F103VET6芯片的时钟电路图。

图5是本实用新型中STM32F103VET6芯片的复位电路图。

图6是本实用新型的分布式能耗采集流程图。

图7是本实用新型的系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进一步说明：

一种基于群智能的建筑能耗采集系统，线抄表终端对应的包括若干温度传感器，供电模块及数字输入模块在内的无线计量设备；并将所要采集器以网络互连的形式形成群智能网络；各电能消耗设备通过Zigbee3.0模块获取能耗信息及建筑能源系统信息；各个终端采集装置能够通过收集各个时段的能耗数据通过Zigbee3.0模块传输给PC端，并通过群智能算法根据分时段的能源消耗情况进行预测优化，便于能源进行管理、用户进行预付。

所述建筑的能耗消耗终端拥有自己的设备编码，并且能够实现电表扩展进行监测分类计数管理，使得信息能够得以互通；

所述建筑能耗采集装置中还连接步骤Zigbee3.0，能够直接传输给数据中心的能耗数据采集系统。

所述数据中心的能耗数据采集系统通过Zigbee3.0模块连通局域网与区域能耗在线监测系统连接，通过数据交换技术采集数据；

所有能耗数据融合后存入数据库服务器及网络存储设备；

在能耗监测中心代入包括建筑本体、人员信息、设备运行状态建筑物的基础信息；温度湿度在内的室外气象信息等作为影响建筑物能耗的主要因素，存储在数据中心；

数据中心根据建筑的水、电、气等需求量，采用多目标的群智能优化算法求出最佳调度方案，最大限度地降低建筑的能源消耗；

群智能建筑能耗采集系统中，通过Zigbee3.0对建筑能耗进行实时监控，根据步骤2、3、4、5完成建筑的能耗统计；

数据中心采用群智能算法对建筑能耗进行有效分析、能耗诊断、利用大数据发掘建筑的节能潜力，并在PC机上进行可视化管理以供管理人员参考。

一种基于群智能的建筑能耗采集装置包括以下步骤：

步骤1)建筑的能耗消耗终端拥有自己的设备编码，并且能够实现电表扩展进行监测分类计数管理，使得信息能够得以互通；

步骤2)建筑的基层自动化系统数据报文能够通过Zigbee3.0直接传输给数据中心的能耗数据采集系统，其中Zigbee3.0能与能源消耗的终端IP完全兼容，这意味着没有必要再在PC端插入Zigbee芯片才能发现和控制Zigbee连接的智能设备，只要通过任何互联网。

步骤3)数据中心的能耗数据采集系统通过Zigbee模块连通局域网与区域能耗在线监测系统连接，通过ODBC,DDE等动态数据交换技术采集数据；

步骤4)所有能耗数据融合后存入数据库服务器及网络存储设备；

步骤5)在能耗监测中心代入包括建筑本体、人员信息、设备运行状态建筑物的基础信息；温度湿度在内的室外气象信息等作为影响建筑物能耗的主要因素，存储在数据中心；

步骤6)数据中心根据建筑的水、电、气等需求量，采用多目标的群智能优化算法求出最佳调度方案，最大限度地降低建筑的能源消耗；

步骤7)群智能的建筑能耗采集系统中，通过Zigbee3.0对建筑能耗进行实时监控，根据步骤2、3、4、5完成建筑的能耗统计；

步骤8)数据中心采用群智能算法对建筑能耗进行有效分析、能耗诊断、利用大数据发掘建筑的节能潜力，并在PC机上进行可视化管理以供管理人员参考。

本实用新型的原理是:系统经由Zigbee3.0接入Internet网络，Zigbee3.0能与能源消耗的终端IP完全兼容，这意味着没有必要再在PC端插入Zigbee芯片才能发现和控制Zigbee连接的智能设备，只要通过任何互联网便可在云平台实现交互。一种基于群智能的建筑能耗采集系统包括分布式的采集终端，Zigbee3.0通信模块，PC端以及数据处理中心。数据处理中心包括数据库服务器、网络存储设备、区域能耗字典服务器。

能耗数据采集系统通过Zigbee3.0能耗在线监测系统将数据传输给PC机。通过无线技术采集数据。系统各个组成部分通过100M/1000M以太网连接成局域网，所有能耗数据融合后存入数据库服务器及网络存储设备。

一种基于群智能的建筑能耗采集系统能够提供数据采集和数据存储、数据融合、数据查询、能耗建模与分析、能耗与能效预测与优化预警等服务。

本实用新型采用上述结构之后，可扩展，并且集数据采集、数据上传为一体；带有标准的100兆以太网接口(Zigbee3.0接口)；支持无线上网功能；兼容各种协议、具有一定的数据存储能力。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种基于群智能的建筑能耗采集系统，其特征在于，包括若干能耗采集器，能耗采集器设置在耗能设备上，所有能耗采集器以网络互连的形式形成群智能网络，各电能消耗设备通过Zigbee3.0模块获取能耗信息及建筑能源系统信息；

能耗采集器包括无线抄表终端、温度传感器、压力传感器、单片机、供电模块和数字输入模块；温度传感器、压力传感器、数字输入模块和供电模块均连接无线抄表终端，单片机连接数字输入模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于群智能的建筑能耗采集系统，其特征在于，无线抄表终端用于采集能源消耗信息，并通过Zigbee3.0模块传送给PC机，PC机即为数据中心。

3.根据权利要求1所述的一种基于群智能的建筑能耗采集系统，其特征在于，各个能耗采集器能够通过收集各个时段的能耗数据通过Zigbee3.0模块传输给PC端的数据中心。

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