專利名稱：一種建筑物的能源管理和能耗數據評估系統及其方法
技術領域：
本發明涉及能源，特別是涉及ー種建筑物的能源管理和能耗數據評估系統及其方法。
背景技術：
現有大部分的小區，樓宇，酒店的儀表和大型水冷空調都帶有智能通訊接ロ，集成了電能，水、氣表，空調動力，冷熱循環水，溫度、濕度等監控功能于一體。但是，存在無法到達實時性的能源管理，數據不同步，數據缺失等問題，不能按照各個能耗智能儀表即各類能源計量單元的エ業現場通訊規約直接生成能源管理報告和能耗數據評估結果。所述各個能耗智能儀表即各類能源計量單元的エ業現場通訊規約，包括《國家機關辦公建筑和大型公 共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則》內I. 2引用標準對應儀表所使用的規約DL/T645-1997的多功能電表通信規約、CJ/T188-2004的戶用計量儀表數據傳送技術條件，以及國家標準GB/T19582-2008的基于Modbus協議的エ業自動化網絡規范。

發明內容
本發明所要解決的ー個技術問題是彌補上述現有技術的缺陷，提供一種建筑物的能源管理和能耗數據評估系統。本發明所要解決的另ー個技術問題是彌補上述現有技術的缺陷，提供一種建筑物的能源管理和能耗數據評估方法。本發明的建筑物的能源管理和能耗數據評估系統技術問題通過以下技術方案予以解決。這種建筑物的能源管理和能耗數據評估系統，包括各個能耗智能儀表即各類能源
計量單元。這種建筑物的能源管理和能耗數據評估系統的特點是設有集中器、通訊服務器、數據庫服務器和后臺分析/顯示模塊。所述集中器，內置Vxworks/Linux系統，自帶兩個標準100M以太網ロ，且八路或十六路RS232異步串行通訊ロ可選，外接RS232/RS422/RS485異步串行通訊ロ，用于RS485總線有線通訊，連接PC機，按照設定的程序同步分析和自動計算各類能耗數據并短期存儲，還自帶兩路網ロ，用于接入網絡設備或外接GPRS模塊，采用無線通訊組網，利用Web進行設置整定，在現場使用，短期存儲的各類能耗數據分別通過RS485總線、無線網絡接口和TCP/IP網絡接ロ中的至少ー種傳送給所述通訊服務器。所述通訊服務器，內置Linux系統，自帶兩路網ロ，設置在數控中心或現場，用于將所述集中器傳送的各類能耗數據匯總和整理，再傳送至數據庫服務器進行分類整理，長期存儲，并依照現場的實際情況向國家能源管控中心提供結合建筑本身的地理信息、環境數據、財務信息、人流信息以及其他第三方信息，還對預期效果進行評估，包括系統在運行前，根據以往的歷史同期數據，上月數據以及生產生活數據，預計本期的能耗數據，結合本期實際的能耗數據，主動生成一個評估方案。所述數據庫服務器，由PC組成，設置在數控中心，與所述通訊服務器直接相連，用于存儲各類型能源數據的歷史報表數據和歷史事件。所述后臺分析/顯示模塊，由PC組成，設置在值班室或管理者辦公室，與所述通訊服務器和所述數據服務器連接同一網絡，用于對歷史數據總分析并顯示實時數據。本發明的建筑物的能源管理和能耗數據評估系統技術問題通過以下進ー步的技術方案予以解決。所述各類能源包括水能源、電能源、氣能源、熱能源和油能源。所述同步分析和自動計算各類能耗數據，包括能耗數據、設備本身運行的系統參數、自檢故障信息、通訊中斷信息，以及設備狀態監測信息，用于后續的設備管理以及能效分析使用。 本發明的建筑物的能源管理和能耗數據評估方法技術問題通過以下技術方案予以解決。這種建筑物的能源管理和能耗數據評估方法，采用上述的建筑物的能源管理和能耗數據評估系統。這種建筑物的能源管理和能耗數據評估方法的特點是依次有以下的步驟I)通過各種方式與各個能耗智能儀表即各類能源計量單元通訊；2)實時獲取各個能耗智能儀表即各類能源計量單元所采集的能源數據；3)對采集到的各種能源數據進行分類整理，同類數據統ー計量単位；4)對照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則》的定義對同類別能源數據、同區域能源數據進行統計分析；5)顯示能源效果分析圖表，對預判超標的給出告警；6)對預期效果進行評估。本發明的建筑物的能源管理和能耗數據評估方法技術問題通過以下進ー步的技術方案予以解決。所述步驟I)通過各個能耗智能儀表即各類能源計量單元通訊，包括如下子步驟I I)對各個能耗智能儀表即各類能源計量單元進行分類，包括按照各個能耗智能儀表即各類能源計量單元所在的空間分類整理，將不同空間的能耗設備放在通訊服務器軟件內的某個虛擬空間內，以便對實物空間的能耗進行仿真；I 2)分別使用不同的硬件接ロ與各個能耗智能儀表即各類能源計量單元通過Rs485總線進行有線通訊，以及通過無線網絡接口和TCP/IP網絡接口中的至少ー種進行無線通訊。所述步驟2)實時獲取各類能源計量單元所采集的能源數據，包括如下的子步驟2 I)以主動輪詢所有的各個能耗智能儀表即各類能源計量單元方式采集數據，根據能耗智能儀表的多少以及通訊服務器的通訊方式決定刷新速率，有線通訊的，完成所有數據的刷新一般為5秒鐘，無線通訊的，完成所有數據的刷新一般為30分鐘，以節約信息
流量；2 2)定期廣播索取數據，凡是接收到廣播命令的能耗智能儀表即能源計量單元主動將采集的數據上傳，并設定儀表編號標示進行數據識別，分類整理，所述定期是整分整數倍、整點整數倍、整日整數倍中的ー種，由通訊服務器對各個能耗智能儀表即各類能源計量單元進行整點對時，以保證整個系統的SOE時標的有效性；2 3)采用并行通訊方式獲取各類能源計量單元數據，以提高通訊速度，由集中器根據各個能耗智能儀表即各類能源計量單元的通訊規約主動發送輪詢讀取數據命令，然后通過集中器的硬件接ロ接收到能源計量單元回復的命令，最終將命令轉發至與采集器相連接的通訊服務器，通訊服務器根據各個能耗智能儀表即各類能源計量單元的通訊規約進行命令解析，獲取相應各個能耗智能儀表即各類能源計量單元的具體能耗數據。所述步驟3)對采集到的各種能源數據進行分類整理，同類數據統ー計量単位，是由通訊服務器按照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統-附錄I》描述的能耗単位，將計量単元與之不匹配的能耗單位進行單位統ー換算，并將子步驟2*1)采集到的數據換算統ー計量単位，以便最終進行的數據統計對比分析。例如電能耗數據采集裝置采集的原始數據計量單位是kWH或mWH的，統ー換算為kWH。所述步驟4)對照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數 據采集技術導則》的定義對同類別能源數據、同區域能源數據進行統計分析，包括如下子步驟4 I)按照各個能耗智能儀表即各類能源計量單元各自的統計數據，進行統計分祈；計算出各類能耗水準，分別與相應的國家標準、地區標準和行業標準進行對比，查看偏差范圍，分析能源設備的配置是否合理；優選的是，按照水、電、熱、氣、油五大類各自的統計數據，進行統計分析；計算出五大類能耗水準，分別與相應的國家標準、地區標準和行業標準進行對比，查看偏差范圍，分析能源設備的配置是否合理；4 2)按照現場的空間劃分區域，對比各統計數據，生成報表，得出各類能源在各區域的使用情況，計算出平均面積耗能，與相應的國家標準、地區標準和行業標準進行對比，查看偏差范圍，分析能源設備的配置是否合理。所述步驟5)顯示能源效果分析圖表，對預判超標的給出告警，包括以餅圖的形式對各能耗數據進行劃分，表示各能耗所占的比重，以及以棒圖的形式顯示現場的各個區域之間和不同時間段之間同類類型能源對比，對預判超過設定標準管理范圍的能源類型給出告警報告或者短信通報。所述步驟6)對預期效果進行評估，包括系統在運行前，根據以往的歷史同期數據，上月數據以及生產生活數據，預計本期的能耗數據，結合本期實際的能耗數據，主動生成一個評估方案。本發明的建筑物的能源管理和能耗數據評估方法技術問題通過以下再進ー步的技術方案予以解決。所述各類能源包括水能源、電能源、氣能源、熱能源和油能源。所述同步分析和自動計算各類能耗數據，包括能耗數據、設備本身運行的系統參數、自檢故障信息、通訊中斷信息，以及設備狀態監測信息，用于后續的設備管理以及能效分析使用。本發明與現有技術相比的有益效果是本發明設有內置Vxworks/Linux系統的集中器作為統一平臺，同步分析和自動計算包括水、電、熱、氣、油的各類能耗數據并短期存儲，生成的各種能耗數據圖以餅圖或棒圖形式顯示。有些不帶通訊ロ的能耗儀表或者是有些數據缺失的能耗儀表，可以手動輸入追補和填充數據，確保能耗數據同步、及時、完整、真實、明了，預期能耗可結合實際能耗分析對比。采用先進的無線技術與相關設備通訊，大大降低了布線工作以及因布線工作中帶來的問題，做到同步管理，精細分析，直接生成管理報告和效果分析報告。


圖I是采用本發明具體實施方式
的方法的系統結構圖；圖2是本發明具體實施方式
的系統流程圖；圖3是圖I系統的餅圖分析效果圖；圖4是圖I系統的棒圖對比效果圖。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
并對照附圖對本發明進行說明。一種如圖I 4所示的應用于某大學校園的建筑物的水、電、氣能源管理和能耗數據評估系統，包括水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元。設有型號為PMC-1380的集中器、型號為PMC-1390G的通訊服務器、數據庫服務器和后臺分析/顯示模塊。型號為PMC-1380的集中器，內置Vxworks/Linux系統，自帶兩個標準100M以太網ロ，且八路或十六路RS232異步串行通訊ロ可選，外接RS232/RS485異步串行通訊ロ，用于RS485總線有線通訊，連接PC機，按照設定的程序同步分析和自動計算水、電、氣能耗數據并短期存儲，還自帶兩路網ロ，用于接入網絡設備或外接GPRS模塊，采用無線通訊組網，利用Web進行設置整定，在現場使用，短期存儲的水、電、氣能耗數據分別通過RS485總線、無線網絡接口和TCP/IP網絡接口中的至少ー種傳送給型號為PMC-1390G的通訊服務器。型號為PMC-1390G的通訊服務器，內置Linux系統，自帶兩路網ロ，設置在數控中心或現場，用于將型號為PMC-1380的集中器傳送的水、電、氣能耗數據匯總和整理，再傳送至數據庫服務器進行分類整理，長期存儲，并依照現場的實際情況向國家能源管控中心提供結合建筑本身的地理信息、環境數據、財務信息、人流信息以及其他第三方信息，還對預期效果進行評估，包括系統在運行前，根據以往的歷史同期數據，上月數據以及生產生活數據，預計本期的能耗數據，結合本期實際的能耗數據，主動生成一個評估方案。數據庫服務器，由通用PC組成，設置在數控中心，與型號為PMC-1390G的通訊服務器直接相連，用于存儲各類型能源數據的歷史報表數據和歷史事件。后臺分析/顯示模塊，由通用PC組成，設置在值班室或管理者辦公室，與型號為PMC-1390G的通訊服務器和數據服務器連接同一網絡，用于對歷史數據總分析并顯示實時數據。本具體實施方式
對某大學校園的建筑物的水、電、氣能源管理和能耗數據評估方法，依次有以下的步驟I)通過各種方式與水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元通訊；I I)對水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元進行分類，包括按照水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元所在的空間分類整理，將不同空間的能耗設備放在型號為PMC-1390G的通訊服務器軟件內的某個虛擬空間內，以便對實物空間的能耗進行仿真；I 2)分別使用不同的硬件接ロ與水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元通過Rs485總線進行有線通訊，以及通過無線網絡接口和TCP/IP網絡接ロ中的至少ー種進行無線通訊。2)實時獲取水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元所采集的能源數據；2 I)以主動輪詢所有的水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元方式采集數據，根據能耗智能儀表的多少以及型號為PMC-1390G的通訊服務器的通訊方式決定刷新速率，有線通訊的，完成所有數據的刷新一般為5秒鐘，無線通訊的，完成所有數據的刷 新一般為30分鐘，以節約信息流量；2 2)定期廣播索取數據，凡是接收到廣播命令的水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元主動將采集的數據上傳，并設定儀表編號標示進行數據識別，分類整理，定期是整分整數倍、整點整數倍、整日整數倍中的ー種，由型號為PMC-1390G的通訊服務器對水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元進行整點對時，以保證整個系統的SOE時標的有效性；2 3)采用并行通訊方式獲取水、電、氣能源計量單元數據，以提高通訊速度，由型號為PMC-1380的集中器根據水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元的通訊規約主動發送輪詢讀取數據命令，然后通過型號為PMC-1380的集中器的硬件接ロ接收到能源計量單元回復的命令，最終將命令轉發至與相關設備相連接的型號為PMC-1390G的通訊服務器，型號為PMC-1390G的通訊服務器根據水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元的通訊規約進行命令解析，獲取相應水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元的具體能耗數據。3)對采集到的水、電、氣能源數據進行分類整理，同類數據統ー計量単位，由型號為PMC-1390G的通訊服務器按照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統-附錄I》描述的能耗單位，將計量単元與之不匹配的能耗單位進行單位統ー換算，并將子步驟
2*1)采集到的數據換算統ー計量単位，以便最終進行的數據統計對比分析。例如電能耗的原始數據計量單位是kWH或mWH的，統ー換算為kWH。4)對照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則》的定義對同類別能源數據、同區域能源數據進行統計分析，包括如下子步驟4 I)按照水、電、氣能耗智能儀表即水、電、氣能源計量單元各自的統計數據，進行統計分析；計算出水、電、氣能耗水準，分別與相應的國家標準、地區標準和行業標準進行對比，查看偏差范圍，分析能源設備的配置是否合理；4 2)按照現場的空間劃分為宿舍公寓、院系大樓、飲食服務中心、教學建筑、場館建筑、科研建筑、醫療和辦公共八個區域，對比各統計數據，生成報表，得出水、電、氣能源在各區域的使用情況，計算出平均面積耗能，與相應的國家標準、地區標準和行業標準進行對比，查看偏差范圍，分析能源設備的配置是否合理。5)顯示能源效果分析圖表，對預判超標的給出告警，包括以如圖3所示的餅圖形式對水、電、氣能耗數據進行劃分，表示各能耗所占的比重，以及以如圖4所示的棒圖形式顯示現場的八個區域之間和不同時間段之間同類類型能源對比，對預判超過設定標準管理范圍的能源類型給出告警報告或者短信通報。6)對預期效果進行評估，包括系統在運行前，根據以往的歷史同期數據，上月數據以及生產生活數據，預計本期的能耗數據，結合本期實際的能耗數據，主動生成一個評估方案。本具體實施方式
同步分析和自動計算水、電、氣能耗數據，包括能耗數據、設備本身運行的系統參數、自檢故障信息、通訊中斷信息，以及設備狀態監測信息，用于后續的設備管理以及能效分析使用。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進ー步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護范圍。
權利要求
1.一種建筑物的能源管理和能耗數據評估系統，包括各個能耗智能儀表即各類能源計量單元，其特征在于 設有集中器、通訊服務器、數據庫服務器和后臺分析/顯示模塊； 所述集中器，內置Vxworks/Linux系統，自帶兩個標準IOOM以太網口，且八路或十六路RS232異步串行通訊口可選，外接RS232/RS422/RS485異步串行通訊口，用于RS485總線有線通訊，連接PC機，按照設定的程序同步分析和自動計算各類能耗數據并短期存儲，還自帶兩路網口，用于接入網絡設備或外接GPRS模塊，采用無線通訊組網，利用Web進行設置整定，在現場使用，短期存儲的各類能耗數據分別通過RS485總線、無線網絡接口和TCP/IP網絡接口中的至少一種傳送給所述通訊服務器； 所述通訊服務器，內置Linux系統，自帶兩路網口，設置在數控中心或現場，用于將所述集中器傳送的各類能耗數據匯總和整理，再傳送至數據庫服務器進行分類整理，長期存儲，并依照現場的實際情況向國家能源管控中心提供結合建筑本身的地理信息、環境數據、財務信息、人流信息以及其他第三方信息，還對預期效果進行評估，包括系統在運行前，根據以往的歷史同期數據，上月數據以及生產生活數據，預計本期的能耗數據，結合本期實際的能耗數據,主動生成一個評估方案； 所述數據庫服務器，由PC組成，設置在數控中心，與所述通訊服務器直接相連，用于存儲各類型能源數據的歷史報表數據和歷史事件； 所述后臺分析/顯示模塊，由PC組成，設置在值班室或管理者辦公室，與所述通訊服務器和所述數據服務器連接同一網絡，用于對歷史數據總分析并顯示實時數據。
2.如權利要求I所述的建筑物的能源管理和能耗數據評估系統，其特征在于 所述各類能源包括水能源、電能源、氣能源、熱能源和油能源。
3.如權利要求I或2所述的建筑物的能源管理和能耗數據評估系統，其特征在于 所述同步分析和自動計算各類能耗數據，包括能耗數據、設備本身運行的系統參數、自檢故障信息、通訊中斷信息，以及設備狀態監測信息，用于后續的設備管理以及能效分析使用。
4.如權利要求I 3中任意一項的建筑物的能源管理和能耗數據評估系統的能源管理和能耗數據評估方法，其特征在于 依次有以下的步驟 1)通過各種方式與各個能耗智能儀表即各類能源計量單元通訊； 2)實時獲取各個能耗智能儀表即各類能源計量單元所采集的能源數據； 3)對采集到的各種能源數據進行分類整理，同類數據統一計量單位； 4)對照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導貝U》的定義對同類別能源數據、同區域能源數據進行統計分析； 5)顯示能源效果分析圖表，對預判超標的給出告警； 6)對預期效果進行評估。
5.如權利要求4所述的能源管理和能耗數據評估方法，其特征在于 所述步驟I)通過各個能耗智能儀表即各類能源計量單元通訊，包括如下子步驟 I D對各個能耗智能儀表即各類能源計量單元進行分類，包括按照各個能耗智能儀表即各類能源計量單元所在的空間分類整理，將不同空間的能耗設備放在通訊服務器軟件內的某個虛擬空間內，以便對實物空間的能耗進行仿真； .1 2)分別使用不同的硬件接口與各個能耗智能儀表即各類能源計量單元通過Rs485總線進行有線通訊，以及通過無線網絡接口和TCP/IP網絡接口中的至少一種進行無線通o
6.如權利要求5所述的能源管理和能耗數據評估方法，其特征在于 所述步驟2)實時獲取各類能源計量單元所采集的能源數據，包括如下的子步驟 2 I)以主動輪詢所有的各個能耗智能儀表即各類能源計量單元方式采集數據，根據能耗智能儀表的多少以及通訊服務器的通訊方式決定刷新速率，有線通訊的，完成所有數據的刷新一般為5秒鐘，無線通訊的，完成所有數據的刷新一般為30分鐘，以節約信息流量; 2 2)定期廣播索取數據，凡是接收到廣播命令的能耗智能儀表即能源計量單元主動將采集的數據上傳，并設定儀表編號標示進行數據識別，分類整理，所述定期是整分整數倍、整點整數倍、整日整數倍中的一種，由通訊服務器對各個能耗智能儀表即各類能源計量單元進行整點對時，以保證整個系統的SOE時標的有效性； 2 3)采用并行通訊方式獲取各類能源計量單元數據，以提高通訊速度，由集中器根據各個能耗智能儀表即各類能源計量單元的通訊規約主動發送輪詢讀取數據命令，然后通過集中器的硬件接口接收到能源計量單元回復的命令，最終將命令轉發至與采集器相連接的通訊服務器，通訊服務器根據各個能耗智能儀表即各類能源計量單元的通訊規約進行命令解析，獲取相應各個能耗智能儀表即各類能源計量單元的具體能耗數據。
7.如權利要求6所述的能源管理和能耗數據評估方法，其特征在于 所述步驟3)對采集到的各種能源數據進行分類整理，同類數據統一計量單位，是由通訊服務器按照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統-附錄I》描述的能耗單位，將計量單元與之不匹配的能耗單位進行單位統一換算，并將子步驟2 *1)采集到的數據換算統一計量單位，以便最終進行的數據統計對比分析。
8.如權利要求6或7所述的能源管理和能耗數據評估方法，其特征在于 所述步驟4)對照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則》的定義對同類別能源數據、同區域能源數據進行統計分析，包括如下子步驟 4 I)按照各個能耗智能儀表即各類能源計量單元各自的統計數據，進行統計分析；計算出各類能耗水準，分別與相應的國家標準、地區標準和行業標準進行對比，查看偏差范圍，分析能源設備的配置是否合理； 4 2)按照現場的空間劃分區域，對比各統計數據，生成報表，得出各類能源在各區域的使用情況，計算出平均面積耗能，與相應的國家標準、地區標準和行業標準進行對比，查看偏差范圍，分析能源設備的配置是否合理。
9.如權利要求8所述的能源管理和能耗數據評估方法，其特征在于 所述步驟5)顯示能源效果分析圖表，對預判超標的給出告警，包括以餅圖的形式對各能耗數據進行劃分，表示各能耗所占的比重，以及以棒圖的形式顯示現場的各個區域之間和不同時間段之間同類類型能源對比，對預判超過設定標準管理范圍的能源類型給出告警報告或者短信通報。
10.如權利要求9所述的能源管理和能耗數據評估方法，其特征在于所述步驟6)對預期效果進行評估，包括系統在運行前，根據以往的歷史同期數據，上 月數據以及生產生活數據，預計本期的能耗數據，結合本期實際的能耗數據，主動生成一個評估方案。
全文摘要
本發明公開了一種建筑物的能源管理和能耗數據評估系統及其方法，系統包括各個能耗智能儀表即各類能源計量單元，設有集中器、通訊服務器、數據庫服務器和后臺分析/顯示模塊。方法步驟1)與能耗智能儀表通訊；2)實時獲取智能儀表采集的數據；3)對數據進行分類整理，同類數據統一計量單位；4)對同類別、同區域能源數據進行統計分析；5)顯示能源效果分析圖表，對預判超標的給出告警；6)對預期效果進行評估。本發明能耗數據同步、及時、完整、真實、明了，預期能耗可結合實際能耗分析對比。采用先進的無線技術與相關設備通訊，大大降低了布線工作以及因布線工作中帶來的問題，做到同步管理，精細分析，直接生成管理報告和效果分析報告。
文檔編號G06Q50/00GK102760274SQ20121025673
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月24日 優先權日2012年7月24日
發明者劉坤鵬, 劉寧, 劉星, 喻修治, 王鵬, 蔣帥, 馬慧, 高東東, 黃強, 黃文焱 申請人:深圳市中電電力技術股份有限公司