CN216901701U - 分布式智能化能源管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分布式智能化能源管理系统，属于能源管理技术领域，包括数据采集平台，用于对建筑能源及环境数据进行实时采集；IOT平台，与所述数据采集平台通讯连接，用于对建筑能源及环境数据进行实时监控；能源应用服务器，与所述IOT平台通讯连接，用于对建筑能源及环境数据进行实时管理。本实用新型建筑能源及环境数据实时远程在线查询，提高建筑能源管理工作效率；自动分析各主要用能区域及用能系统的能耗趋势及能耗占比，可及时发现能耗异常环节，减少能源浪费。

Description

分布式智能化能源管理系统

技术领域

本实用新型涉及能源管理技术领域，具体是一种分布式智能化能源管理系统。

背景技术

在建筑运营期间，建筑能源的精细化管理及室内环境的健康舒适是智慧建筑的两项重要指标。

传统楼宇在设定相应数值后，无差别的资源输出，其实是一种浪费，建筑能源及环境数据无法实时获取，建筑能源管理工作效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分布式智能化能源管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

分布式智能化能源管理系统，包括：

数据采集平台，用于对建筑能源及环境数据进行实时采集；

IOT平台，与所述数据采集平台通讯连接，用于对建筑能源及环境数据进行实时监控；

能源应用服务器，与所述IOT平台通讯连接，用于对建筑能源及环境数据进行实时管理。

作为本实用新型的进一步技术方案，所述数据采集平台包括：

边缘计算服务器；

数据采集服务器，通过HTTP协议与所述边缘计算服务器相连；

智能配电箱，通过MQTT与所述数据采集服务器相连；

计量电表，通过标准协议与所述智能配电箱相连；

空调设备，通过标准协议与所述智能配电箱相连；

环境监控设备，通过标准协议与所述智能配电箱相连。

作为本实用新型的更进一步技术方案，所述IOT平台包括：

数据中台，与所述边缘计算服务器通讯连接；

应用系统对接API，与所述数据中台相连；

数据拉取服务，与所述数据中台相连。

作为本实用新型的再进一步技术方案，所述能源应用服务器包括：

能源看板模块，用于实时显示建筑以及各功能区域的能耗关键数据；

环境监测模块，用于实时监测建筑各功能区域的环境空气参数；

能耗计量模块，用于对建筑的能源资源消耗数据进行精细化采集及计量；

能耗分析模块，用于从时间及空间两个维度对建筑及其内部各功能区域以及主要用能设备的能耗数据进行分析。

作为本实用新型的再进一步技术方案，所述能源应用服务器还包括：

能效分析模块，用于根据建筑的能源利用数据及建筑参数、建筑环境的数据，对建筑的能效水平进行评价；

能源绩效模块，用于对建筑各主要用能部门及主要用能系统和设备的能效分析；

警报管理模块，用于建立建筑、用能系统及用能设备的警报数学模型，对建筑的能源使用状态进行实时分析；

AI智能优化模块，用于利用AI机器学习技术，自动优化供冷系统控制策略，提高供冷系统的运行效率以及提升室内环境舒适度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、建筑能源及环境数据实时远程在线查询，提高建筑能源管理工作效率；

2、自动分析各主要用能区域及用能系统的能耗趋势及能耗占比，可及时发现能耗异常环节，减少能源浪费；

3、对建筑关键设备的电能质量进行实时分析预警，减少设备故障发生的次数，保证建筑正常运营；

4、对供冷/供热系统以及建筑室内环境数据进行实时采集，并利用AI机器学习技术，自动优化供冷系统控制策略，提高供冷系统的运行效率以及提升室内环境舒适度；

5、抛弃传统通过BA系统来控制能源的方式，一方面抛开国外BA品牌的束缚，一方面更深度的下钻获取系统基础数据来辅助楼宇运营。

附图说明

图1为分布式智能化能源管理系统的原理图；

图2为分布式智能化能源管理系统中能源应用服务器原理框图。

图中：11-数据中台、12-应用系统对接API、13-数据拉取服务、21-边缘计算服务器、22-数据采集服务器、23-智能配电箱、24-计量电表、25-空调设备、26-环境监控设备、3-能源应用服务器、31-能源看板模块、32-环境监测模块、33-能耗计量模块、34-能耗分析模块、35-能效分析模块、36-能源绩效模块、37-警报管理模块、38-AI智能优化模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型实施例是这样实现的，如图1所示的分布式智能化能源管理系统，包括:

数据采集平台，用于对建筑能源及环境数据进行实时采集；

IOT平台，与所述数据采集平台通讯连接，用于对建筑能源及环境数据进行实时监控；

能源应用服务器3，与所述IOT平台通讯连接，用于对建筑能源及环境数据进行实时管理。

本实用新型在实际应用时，通过数据采集平台、IOT平台和能源应用服务器3配合，对建筑的功能区域分布、能源管理组织架构、供配电系统、主要用能系统及设备（如照明系统、供冷供热系统、电梯、以及给排水系统等）等充分调研的基础上，利用互联网技术，对建筑能源及环境数据进行实时采集、监控和管理，实现对建筑能源消耗和建筑空气质量进行有效的辨识、跟踪、评价和预警，为建筑能源及环境提供全局性的管理功能。

如图1所示，作为本实用新型一个优选的实施例，所述数据采集平台包括：

边缘计算服务器21；

数据采集服务器22，通过HTTP协议与所述边缘计算服务器21相连；

智能配电箱23，通过MQTT与所述数据采集服务器22相连；

计量电表24，通过标准协议与所述智能配电箱23相连；

空调设备25，通过标准协议与所述智能配电箱23相连；

环境监控设备26，通过标准协议与所述智能配电箱23相连。

在本实施例的一种情况中，通过计量电表24对用电量进行测量，优选为可实时显示关键设备的电能质量参数，包括电流、电压、功率因数、有功功率、无功功率等；空调设备25用于对建筑温度进行控制，环境监控设备26包括空气质量等，如环境温湿度、CO₂浓度、PM2.5等；并将采集的数据送至数据采集服务器22备份，并经边缘计算服务器21送至IOT平台。

如图1所示，作为本实用新型另一个优选的实施例，所述IOT平台包括：

数据中台11，与所述边缘计算服务器21通讯连接；

应用系统对接API12，与所述数据中台11相连；

数据拉取服务13，与所述数据中台11相连。

在本实施例的一种情况中，IOT平台为腾讯微瓴开方平台，IOT平台（数据中台11）通过数据采集服务器22完成现场前端设备的数据采集，并完成数据的清洗、存储、分析、融合等工作，构建建筑应用数据湖，实现系统间的跨系统联动、分析；同时通过数据湖的构建完成数据的积累，借助平台自身的大数据分析能力与模型构建能力，快速构建能源系统运行机理模型，优化系统运行参数，实现能源系统的高效、稳定运行，提升运行效率；IOT平台主要包括功能：

1、数据集成：为所有设备接入、服务接入、应用接入提供标准化的物联管理和接入能力，实现设备、服务、应用的统一管理，兼容主流的TCP/IP、2/3/4G、MQTT、NB-IoT、ZigBee等协议；

2、数据存储与分析：平台从各种数据源和其他平台获取数据并进行存储，然后使用丰富的分析功能对数据进行管理和分析；

3、系统监控：针对连接上来的终端和系统进行有效监控，提高用户使用便利性和管理效率，降低对人员操作及人为管理的负担及依赖；

4、权限管理：平台具备管理系统的角色，将平台上各应用及设备集成为一可有效监控、具备完善权限管理、项目导向的一体化系统，基于接口界面标准化、规范化，完成各子系统的信息交换和业务对接，并具备统一身份认证体系，可以分配帐户、角色、权限管理，支持SSO单点登录、登录权限审批、数据隔离以及访问审计；

5、安全中心：具备可靠且不断升级的安全能力，从不同层面保证物联网安全，包括设备安全、传输安全、数据安全、系统安全和应用安全等；

6、综合管理：针对接入的硬件、应用、服务等资源，提供统一的管理服务。并把架构、系统、应用及优化组合为一体，赋予系统综合协同的智慧能力，并为管理者提供安全、高效、便利的WEB端综合管理平台。

如图2所示，作为本实用新型另一个优选的实施例，所述能源应用服务器3包括：

能源看板模块31，用于实时显示建筑以及各功能区域的能耗关键数据；

环境监测模块32，用于实时监测建筑各功能区域的环境空气参数；

能耗计量模块33，用于对建筑的能源资源消耗数据进行精细化采集及计量；

能耗分析模块34，用于从时间及空间两个维度对建筑及其内部各功能区域以及主要用能设备的能耗数据进行分析；

能效分析模块35，用于根据建筑的能源利用数据及建筑参数、建筑环境的数据，对建筑的能效水平进行评价；

能源绩效模块36，用于对建筑各主要用能部门及主要用能系统和设备的能效分析；

警报管理模块37，用于建立建筑、用能系统及用能设备的警报数学模型，对建筑的能源使用状态进行实时分析；

AI智能优化模块38，用于利用AI机器学习技术，自动优化供冷系统控制策略，提高供冷系统的运行效率以及提升室内环境舒适度。

在本实施例的一种情况中，能源应用服务器3支撑上层能源应用，满足运维工作人员的日常运维需求，能源应用主要包括两大功能：能源精细化管理与中央空调AI优化控制；具体的如下：

能源看板模块31：实时显示建筑以及各功能区域的能耗关键数据，包括年度累计能耗（综合能耗（tce）、耗电量（kWh）、耗气量（m3/h）以及耗水量（t）等）、单位建筑面积综合能耗（tce/m2）、单位面积耗电量（kWh/m2）、单位面积耗水量（t/m2），建筑能耗占比图（按每层建筑或按功能区域分析能耗占比），当年逐月能耗趋势图等；

环境监测模块32：可实时显示建筑各功能区域的环境空气参数，如环境温湿度、CO2浓度等，当环境参数异常时，可提醒运维人员及时调整改进，确保室内环境舒适。优选的，还可以对电能质量监测，即可实时显示关键设备的电能质量参数，包括电流、电压、功率因数、有功功率、无功功率等。

能耗计量模块33，对建筑的能源资源消耗数据进行精细化采集及计量，包括建筑总耗电量、总耗气量、总耗水量的数据实时采集及计量，每层建筑的耗电量、耗气量、耗水量的数据实时采集及计量，每层建筑中各部门或各功能区域的耗电量、耗气量、耗水量的数据实时采集及计量，建筑主要用能设备（空调主机、电梯、照明等）的耗电量数据实时采集及计量；

能耗分析模块34：能耗管理模块是从时间及空间两个维度对建筑及其内部各功能区域以及主要用能设备的能耗数据进行分析，获得建筑以及建筑各功能区域及设备的详细用能情况。基本功能包括：能耗趋势分析、能耗对比分析、能源成本分析、碳排放管理等。其中，能耗趋势分析：根据近期能耗数据及环比数据，预测未来用能趋势，为能源计划的管理提供有效依据。趋势分析包括总体能耗趋势分析，及按能源种类、组织架构进行分项能耗趋势分析。能耗对比分析：根据建筑不能用能区域、不同设备的能耗数据，进行比对分析、最值分析、占比分析及排序分析。主要分析报表包括：能耗报告、能耗比较、能耗排名、最值分析。能源成本分析：根据用能建筑所在地的能源峰平谷时段以及对应时段的能源费率，结合建筑的详细能耗数据，系统实时自动计算出截止到当前时刻建筑的详细能源成本以及费率模型等。主要功能包括：能源成本查询、能源成本趋势分析、能源成本占比分析以及能源成本最值分析等。碳排放管理：根据各种能源的碳排放折标系数，结合建筑的详细能耗数据，系统实时计算出截止到当前时刻的碳排放数据。主要功能包括碳排放查询、碳排放趋势分析、碳排放占比分析以及碳排放最值分析等。

能效分析模块35：根据建筑的能源利用数据及建筑参数、建筑环境的数据，自动计算得到建筑能源效率的关键KPI数据，对建筑的能效水平进行评价，使得建筑的能源管理人员可以直观看到建筑的详细能效数据，及时发现建筑能效水平较低的区域或设备，并进行及时维护优化。主要功能包括能效对标分析、能效基准分析、能效标杆分析等。其中，能效对标分析：对建筑的能效水平（如单位面积能耗等）进行多角度分析，并与同类型功能建筑的国家标准、所在地区的标准、用能建筑内部标准等进行对比，当对标分析发现问题的时候，查找异常点（如单位能耗偏高），可通过能耗趋势及建筑使用情况（如办公建筑的冷热负荷变化等）迅速查找单位能耗异常原因，便于管理者挖掘建筑节能潜力，找到节能管理的关键所在。能效基准分析：根据建筑各用能部门的历史能耗数据，定期制定各用能部门的能效基准值，并与当前的实际值进行实时比对，及时反映出各用能部门的能效水平是否达标，并及早提出改进措施。能效标杆分析：参照全国、同地区中功能类似（如公共建筑内的图书阅览室、健身房、办公区等）的建筑能效领先值，制定建筑各用能部门的能效标杆值，并与实际值进行实时比对，直观显示当前建筑可挖掘的节能潜力。

能源绩效模块36：通过对建筑各主要用能部门及主要用能系统和设备的能效分析，科学地制定能源绩效考核指标，将建筑能源管理的奖惩制度与能源绩效考核挂钩。通过能源管理中心数据计算各用能部门的能源绩效水平达标情况，实现能源绩效考核的合理、公正、全面和及时。主要包括：绩效指标制定、能源绩效报表等。其中，绩效指标制定：可根据建筑各主要用能部门的实际情况，按年、月、周制定各用能部门的能源及能效指标，包括计划能耗定额、计划单位能耗等。能源绩效管理：将建筑各用能部门的能源绩效考核指标与当前部门的能耗数据、能效数据实时比对，并显示出能源绩效完成进度情况，可使建筑各部门的能源管理员能够及时掌握当前的能源绩效完成进度，并及时进行调整。

警报管理模块37：建筑用能警报管理是在建筑能耗分析管理和建筑能效分析管理的基础上，通过建立建筑、用能系统及用能设备的警报数学模型，利用大数据分析技术，对建筑的能源使用状态进行实时分析，及早预测及发现建筑能源使用不合理的环节，并通过微信、邮件、短信等方式将警报情况传递给能源管理人员，提醒能源管理人员及早处理、解决，确保建筑用能稳定、高效。主要包括：警报信息管理、警报详情管理等。其中，警报信息管理：警报阈值设置，警报收件人信息管理等。警报详情管理：查看发生的各类警报具体信息，如数据异常警报、通讯故障警报、平台运行故障警报等。

AI智能优化模块38：可实时显示供冷系统的关键运行参数，如冷冻水供回水温度、冷冻水流量、冷冻水供水压力、冷却水供回水温度、AHU新风阀开度、供冷系统实时效率等，以及通过对供冷系统、建筑室内环境数据进行实时采集，利用AI机器学习技术，自动优化供冷系统控制策略，提高供冷系统的运行效率以及提升室内环境舒适度。

作为备选方案，还可以进行报表管理，报表管理是根据建筑能源管理工作人员的实际需要，定制化生成建筑的能源消耗数据统计表格，建筑能效数据统计表、建筑用能警报统计表等，便于能源管理人员对建筑的用能情况进行存档、分析等。主要包括：能耗数据报表、能源成本报表、单位能耗报表、能源绩效考核报表等。其中，能耗数据报表：可自定义时间段查询建筑、各用能部门、各主要用能系统、各主要用能设备的能源使用数据，包括全年逐月数据，全月逐日数据，建筑各用能部门能耗数据等等。能源成本报表：可自定义时间段查询建筑、各用能部门的能源成本数据，包括全年逐月数据、全月逐日数据、建筑各用能部门的能源成本数据汇总等。单位能耗报表：可自定义时间段查询建筑、各用能部门的单位能耗数据，包括全年逐月数据、全月逐日数据、建筑及各用能部门的单位能耗数据汇总表等。能源绩效考核报表：按考核时间和考核部门提供能源绩效考核完成情况报表，以及按时间查询建筑及各用能部门能源绩效考核完成情况汇总表。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.分布式智能化能源管理系统，其特征在于，包括：

数据采集平台，用于对建筑能源及环境数据进行实时采集；

IOT平台，与所述数据采集平台通讯连接，用于对建筑能源及环境数据进行实时监控；

能源应用服务器，与所述IOT平台通讯连接，用于对建筑能源及环境数据进行实时管理。

2.根据权利要求1所述的分布式智能化能源管理系统，其特征在于，所述数据采集平台包括：

边缘计算服务器；

数据采集服务器，通过HTTP协议与所述边缘计算服务器相连；

智能配电箱，通过MQTT与所述数据采集服务器相连；

计量电表，通过标准协议与所述智能配电箱相连；

空调设备，通过标准协议与所述智能配电箱相连；

环境监控设备，通过标准协议与所述智能配电箱相连。

3.根据权利要求2所述的分布式智能化能源管理系统，其特征在于，所述IOT平台包括：

数据中台，与所述边缘计算服务器通讯连接；

应用系统对接API，与所述数据中台相连；

数据拉取服务，与所述数据中台相连。

4.根据权利要求1所述的分布式智能化能源管理系统，其特征在于，所述能源应用服务器包括：

能源看板模块，用于实时显示建筑以及各功能区域的能耗关键数据；

环境监测模块，用于实时监测建筑各功能区域的环境空气参数；

能耗计量模块，用于对建筑的能源资源消耗数据进行精细化采集及计量；

能耗分析模块，用于从时间及空间两个维度对建筑及其内部各功能区域以及主要用能设备的能耗数据进行分析。

5.根据权利要求4所述的分布式智能化能源管理系统，其特征在于，所述能源应用服务器还包括：

能效分析模块，用于根据建筑的能源利用数据及建筑参数、建筑环境的数据，对建筑的能效水平进行评价；

能源绩效模块，用于对建筑各主要用能部门及主要用能系统和设备的能效分析；

警报管理模块，用于建立建筑、用能系统及用能设备的警报数学模型，对建筑的能源使用状态进行实时分析；

AI智能优化模块，用于利用AI机器学习技术，自动优化供冷系统控制策略，提高供冷系统的运行效率以及提升室内环境舒适度。

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