簡婷 

　　安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801 

　　摘要:基于云技術的建筑能耗管理方案，改善了建筑能耗管理方法，很好地解決了建筑能耗的本地管理、遠程運維管理與平臺維護。基于此，討論了云技術在建筑能耗管理中應用的可行性，闡述了設計建筑能耗管理系統(tǒng)的實現(xiàn)途徑。 

　　關鍵詞:云技術;建筑能耗;數(shù)據(jù)挖掘 

0引言 

　　人類生活的每一步都或多或少地與能源消耗相關聯(lián)。建筑能耗在整個社會能源消耗中占有很大的份額，并隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高而逐步提高能源消耗能量。其中建筑信息系統(tǒng)、建筑設備(空調、照明、電梯等)、建筑安防系統(tǒng)是建筑能源消耗中的主要部分。然而，據(jù)住建部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國僅有4%建筑采取了提高能源利用的措施。 

　　當今社會，網(wǎng)絡滲透在我們生活、工作的方方面面。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云技術、大數(shù)據(jù)和智能技術等現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，建筑能耗管理系統(tǒng)已經(jīng)形成了現(xiàn)場層、網(wǎng)絡層和管理層等3層結構，具備與物聯(lián)網(wǎng)技術相融合的基礎與條件。現(xiàn)代高新技術在能耗管理方面的深入應用，將大幅提高建筑能耗管理水平，降低能源消耗。 

　　當前，我國建筑業(yè)企業(yè)能耗管理模式主要采用就地部的管理方式，其主要形式是將所有的建筑能耗數(shù)據(jù)集中到機房進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲與管理，以機房作為整棟建筑的能耗管理單元。經(jīng)調研發(fā)現(xiàn)，建筑機房大小差異大，內部安裝的監(jiān)測設備種類繁多，機房環(huán)境各不相同，這些都給機房運維帶來很多的不確定性。另外，為了確保數(shù)據(jù)中心安全，一般會對數(shù)據(jù)中心做很多的安全防護策略，以屏蔽外部人員對數(shù)據(jù)中心的非法訪問。這樣，雖然數(shù)據(jù)中心都安排人員24小時值班，但由于每個人精通的技術領域不同，并且有的數(shù)據(jù)中心在全國各地都有機房，使得系統(tǒng)故障無法得到專業(yè)人員快速有效處理。因此，急需一個既能解決本地監(jiān)控、又能集中監(jiān)控的能耗管理系統(tǒng)，一個將運維工作轉移到數(shù)據(jù)中心外的系統(tǒng)。 

1構建系統(tǒng)的可行性 

　　1.1建筑能耗管理制度更加健全 

　　早在1980年，國務院批轉國家經(jīng)濟委員會、國家計劃委員會《關于加強節(jié)約能源工作的報告》和《關于逐步建立綜合能耗考核制度的通知》，將節(jié)能作為一項專門工作納入到國家宏觀管理的范疇。近年來，為確保對建筑能耗的具體化、多樣化、準確化監(jiān)測，國家又出臺了多份文件、條例，包括:2010年5月國務院發(fā)布《國務院關于進一步加大工作力度確保實現(xiàn)“十一五”節(jié)能減排目標的通知》;2013年1月1日，國務院正式印發(fā)能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃，將“全面推進節(jié)能提效、加強用能管理”作為重點任務之一;2016年7月修訂了《中華人民共和國節(jié)約能源法》(中華人民共和國主席令77號);2017年3月14日，住建部發(fā)布《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等。這些條例法規(guī)對節(jié)能標準進一步提高，對公共建筑節(jié)能要求不斷提高，對能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設計和能耗監(jiān)測設備的安裝、驗收進行了規(guī)范。 

　　1.2云技術更成熟 

　　云技術是指在通訊網(wǎng)絡內(廣域網(wǎng)或域網(wǎng))將軟硬件、網(wǎng)絡等一系列資源進行統(tǒng)一整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理(計算、儲存等)與共享的一種托管技術。 

　　云技術具有3個明顯的特點:(1)云平臺物理資源被上層功能層屏蔽，平臺硬件要素對用戶來說是透明的，用戶無須關心其底層的硬件配置和使用方法，只關注于邏輯功能的實現(xiàn)，有利于提高工作的效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性;(2)云平臺中相應的資源動態(tài)分配算法，可以實現(xiàn)系統(tǒng)硬件資源的動態(tài)分配，同時還可結合實際的應用進行彈性縮放，有效提高硬件系統(tǒng)的利用率;(3)高效的分布式計算，可以對計算資源及數(shù)據(jù)進行智能的管理和統(tǒng)一的整合，有利于為用戶提供便捷的、共享的和高度集成的數(shù)據(jù)處理和查詢方式。 

　　云技術自傳入我國以來，得到了快速發(fā)展。另外，在這幾年全球軟硬件技術飛速發(fā)展的大背景下，存儲芯片價格大幅降低，云平臺服務費隨之下降，為云技術的廣泛應用提供可能。 

1.3移動互聯(lián)網(wǎng)費用更低 

　　隨著4G的普及流行，以及國家對5G未來的商用規(guī)劃，移動互聯(lián)網(wǎng)的流量費用迎來歷史性的降費。根據(jù)工信部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2018年移動流量費用降了63%。又據(jù)2019年3月5日的新聞報道，工信部再次喊話，明確將持續(xù)推動網(wǎng)絡提速降費的任務。移動網(wǎng)絡流量平均資費再降低20%以上，力爭中小企業(yè)今年的寬帶平均資費再降低15%，使降費實實在在、消費者明明白白。 

　　移動互聯(lián)網(wǎng)的費用降低了，但建筑能耗監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)量是固定的，這為系統(tǒng)加入更多、更豐富的監(jiān)測數(shù)據(jù)單元提供了可能，使原來只考慮監(jiān)控幾個重要的數(shù)字信號，系統(tǒng)升級把眾多模擬量也加入監(jiān)控列表。數(shù)據(jù)源的豐富，使得能耗監(jiān)控系統(tǒng)更可靠、更全面、更貼近系統(tǒng)實際，為挖掘能耗管理開辟了一條廣闊的大路。
2系統(tǒng)設計實現(xiàn)途徑 

　　2.1設計原則 

　　為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展，遵循以下6個原則進行系統(tǒng)的建設與技術方案設計。 

　　2.1.1注重安全性與保密性 

　　系統(tǒng)設計時，要把系統(tǒng)安全放在。系統(tǒng)要運用高級別的加密技術，以防止系統(tǒng)遭到惡意破壞造成不可挽回的損失。同時，對系統(tǒng)訪問設置嚴格的用戶權限，以便對數(shù)據(jù)進行保密。充分利用健全的備份和恢復策略，提升系統(tǒng)的安全性。 

　　2.1.2立足可擴展性 

　　系統(tǒng)設計前，要對系統(tǒng)的擴容、擴充升級及維護做好充分調研，提高統(tǒng)計分析的速度和精度及業(yè)務處理的響應速度。同時，系統(tǒng)既要兼容建筑存量的其它機房運維系統(tǒng)，又要充分考慮到未來新建機房管理系統(tǒng)的兼容性。 

　　2.1.3致力易維護性 

　　基于系統(tǒng)的服務對象既可能是電力行業(yè)、科研單位等專業(yè)人員，又可能是商場、辦公樓的普通職員，因此，要使系統(tǒng)的應用效益化，系統(tǒng)應操作靈活、簡單，易學易用易維護。 

　　2.1.4保障可靠性 

　　系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要準確可靠，系統(tǒng)設計時，則要充分分析各環(huán)節(jié)設備的故障與恢復和容錯能力，對系統(tǒng)的復雜環(huán)節(jié)及系統(tǒng)切換等各個方面各個擊破，建成一個安全可靠、穩(wěn)定性強、風險降低的系統(tǒng)。 

　　2.1.5聚焦經(jīng)濟性 

　　該系統(tǒng)在設計時，應盡量節(jié)省項目投資，堅持以面向實際、注重實效的設計思路，充分合理利用現(xiàn)有信息資源，使系統(tǒng)花少量的費用來實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的傳輸與讀取。 

　　2.1.6關注先進性 

　　系統(tǒng)在設計時，前瞻性地預測當今技術發(fā)展方向，與時俱進地將先進又成熟的技術手段及標準化方法優(yōu)化系統(tǒng)，開拓系統(tǒng)的長期使用價值，確保系統(tǒng)符合未來的發(fā)展趨勢。如:阿里云有著的云計算和人工智能技術作支撐，為用戶提供高效、可靠、安全的計算和數(shù)據(jù)分析處理能力，是目前市面上用戶數(shù)量多、應用范圍廣的云服務器提供商。該系統(tǒng)以阿里云為系統(tǒng)平臺進行建構。 

　　2.2設計目標 

　　該系統(tǒng)的應用對象是建筑能耗管理與云技術的高度耦合性和相關性。據(jù)此，以建筑能耗信息、用電設備相關屬性信息、建筑能耗系統(tǒng)的診斷信息和數(shù)據(jù)的可視化分析為基礎，依據(jù)國家規(guī)定的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一規(guī)范及格式，結合移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、統(tǒng)計學、智能信息處理理論等先進技術，以云技術作為關鍵技術支撐，進行能耗監(jiān)控系統(tǒng)構建。系統(tǒng)設計的主要目標包括: 

　　(1)建立建筑能耗云管理系統(tǒng)，實現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的科學、現(xiàn)代化管理。把單要素的數(shù)據(jù)信息升級為綜合性的多維信息，通過資源整合將分散的數(shù)據(jù)集中化、系統(tǒng)化、云化，建立一個具有高水準的現(xiàn)代運維管理服務系統(tǒng)。 

　　(2)實現(xiàn)建筑能耗信息的綜合分析。運用云技術對能耗信息、診斷信息的統(tǒng)計分析、云存儲、云查詢和報表云輸出。 

　　(3)為相關機構單位制定節(jié)能政策、電力資源高效優(yōu)化配置提供堅實平臺。 

　　(4)改善設備管理人員的工作環(huán)境，體現(xiàn)現(xiàn)代社會以人為本的科學發(fā)展理念。設備管理人員不需要在嘈雜的機房里，不需要手動檢查用電設備的當前狀態(tài)，不需要花大量時間進行用電設備診斷，不需要在不同用電設備之間、不同樓房之間來回核查或者逐個巡檢，避免檢查診斷過程中的潛在人身危險。 

　　(5)降低斷電事故，提升建筑商業(yè)效益。用電設備的狀態(tài)能早知道，故障信息能及時地呈現(xiàn)給設備維修人員，以大幅度降低系統(tǒng)的診斷與核查時間，將可能斷電時間降低甚至為零，減少建筑因斷電所帶來的經(jīng)濟損失。 

　　2.3平臺組成 

　　2.3.1系統(tǒng)架構 

　　本平臺的整體結構如圖所示： 

        2.4系統(tǒng)功能 

　　2.4.1登陸界面 

　　云平臺可以根據(jù)客戶要求定制個性化的系統(tǒng)登錄界面，登錄界面所用的圖片、Logo等由用戶提供。 

　　2.4.2平臺概況 

　　平臺概況方便用戶總覽本日本月、上日上月電能消耗，能耗折標、及碳排放等數(shù)據(jù)。 

　　2.4.3建筑用能 

　　建筑用能統(tǒng)計分析各個建筑用能，對建筑用能從概況，用能統(tǒng)計，復費率報表，同比分析，能源流向圖等方面進行分析。 

　　(1)建筑用能概況 

　　用能概況主要展示建筑物基本信息、分類用能、當日用能小時趨勢，當月能源消耗日趨勢。 

　　(2)建筑用能統(tǒng)計 

　　用能統(tǒng)計按日、月、年以報表的形式統(tǒng)計建筑水、電、氣分類總用能，支持用戶所屬建筑單個或組合統(tǒng)計，支持報表數(shù)據(jù)導出excel，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖； 

　　(3)復費率報表 

　　復費率報表按日、月、年統(tǒng)計單棟建筑尖、峰、平、谷電能及電費，該功能須表計支持尖、峰、平、谷分時電能計量功能。 

　　(4)同比分析 

　　同比分析按日、月、年以圖表結合的方式統(tǒng)計單棟建筑某一類能源的總用能數(shù)據(jù)。 

　　(5)能源流向圖 

　　能源流向圖展示單棟建筑制定時段各類能源的流向圖，支持按原始值和折標值查看。 

　　2.4.4支路用能 

　　(1)支路用能概況 

　　支路用能概況主要展示選中支路用能環(huán)比，日平均負荷曲線，歷史趨勢支持過去48小時、31天、12月、3年等時段用能概覽。 

　　(2)支路用能統(tǒng)計 

　　支路用能統(tǒng)計按日、月、年以報表的形式統(tǒng)計選定支路的水、電、氣分類總用能，支持報表數(shù)據(jù)導出excel，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖。 

　　(3)同比分析 

　　支路同比分析按日、月、年以圖表結合的方式統(tǒng)計單棟建筑某一類能源的總用能數(shù)據(jù)。 

　　(4)數(shù)據(jù)集抄 

　　數(shù)據(jù)集抄對選擇的支路分類能源在時段起、止抄表值、能源使用量進行統(tǒng)計。 

　　(5)費用報表 

　　支路費用報表對選擇支路或設備的分類能源按、日、月年統(tǒng)計用能費用和成本。 

　　(6)配電監(jiān)測 

　　配電監(jiān)測以單線圖的形式對選定的用戶變配電站開關狀態(tài)和運行參數(shù)進行監(jiān)視。 

　　(7)夜間能耗 

　　夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導出報表。 

　　(8)參數(shù)查詢 

　　參數(shù)查詢提供選中支路/設備的分類能源對應儀表制定日期選定電流、功率、電壓等運行參數(shù)趨勢曲線、對應時刻數(shù)據(jù)報表。 

　　2.4.5分項用能 

　　(1)分項用能概況 

　　分項用能概況采用棒圖、累積圖、餅圖按日、過去31天統(tǒng)計某分項用能、并進行日分項用能同比分析，過去31天分項用電用能趨勢分析。電能分項包括“照明插座”，“空調”，“動力”，“特殊”選取其中一種類型。 

　　(2)分項用能統(tǒng)計 

　　分項用能統(tǒng)計按日、月、年以報表的形式對建筑統(tǒng)計動力、空調、照明燈等分項用能，支持報表數(shù)據(jù)導出excel，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖。 

　　(3)分項同比分析 

　　同比分析主要統(tǒng)計單棟建筑某分項用能。選中需查看的建筑，分類能耗，分項及日期，選擇“日”，“月”，“年”其中一種類型，即可查看該分項的用能數(shù)據(jù)和圖表。 

　　2.4.6部門用能 

　　(1)用能概況 

　　部門用能概況采用棒圖、累積圖、餅圖按日、過去31天統(tǒng)計按部門對某分類用能進行能同比分析、趨勢分析。 

　　(2)用能統(tǒng)計 

　　部門用能統(tǒng)計按日、月、年以報表的形式對建筑按部門進行分類用能統(tǒng)計，支持報表數(shù)據(jù)導出excel，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖。 

　　(3)同比分析 

　　部門同比分析按日、月、年以圖表結合的方式對部門某分類能源使用進行同比分析。 

　　(4)費用報表 

　　部門費用報表按日、月、年以圖表結合的方式對部門某分類能源使用進行費用統(tǒng)計。 

　　2.4.7區(qū)域用能 

　　區(qū)域用能的使用方法和操作步驟與分項用能模塊基本相似，請參考3.4分項用能使用方法。 

　　(1)用能概況 

　　區(qū)域用能概況采用棒圖、累積圖、餅圖按日、過去31天統(tǒng)計按部門對某分類用能進行能同比分析、趨勢分析。 

　　(2)用能統(tǒng)計 

　　區(qū)域用能統(tǒng)計按日、月、年以報表的形式對建筑按部門進行分類用能統(tǒng)計，支持報表數(shù)據(jù)導出excel，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行  生成柱狀圖。 

　　(3)同比分析 

　　區(qū)域同比分析按日、月、年以圖表結合的方式對部門某分類能源使用進行同比分析。 

　　(4)費用報表 

　　費用報表按日、月、年以圖表結合的方式對部門某分類能源使用進行費用統(tǒng)計。 

　　2.4.8系統(tǒng)設置 

　　系統(tǒng)設置包括數(shù)據(jù)中心、建筑信息、采集器、儀表產(chǎn)品、儀表信息、支路信息、分項信息、區(qū)域信息、部門信息、用戶設置、用戶關聯(lián)建筑等模塊設置。在設置或修改系統(tǒng)設置時，須要使用管理員賬號登錄，才有設置或修改相關設置的權限；普通用戶只能查看相關信息。 

　　2.4.9能源管理APP 

　　能源管理云平臺APP包括平臺概況、能耗用能、趨勢統(tǒng)計、同比分析、能耗、參數(shù)查詢、復費率統(tǒng)計、建筑概況、建筑對比、能耗占比等功能模塊，為用戶提供方便的查詢。 

3結語 

　　通過該系統(tǒng)的應用，很好地解決了建筑能耗的本地管理、遠程運維管理和平臺維護。其主要應用成果包括: 

　　(1)本地監(jiān)控能夠給機房管理人員實時推送機房信息，做到及時的故障準確定位，高效輔助機房管理人員進行故障診斷與處理。 

　　(2)集中監(jiān)控能夠使企業(yè)更加宏觀地實現(xiàn)資產(chǎn)和設備平臺管理，并隨著數(shù)據(jù)積累，達到大數(shù)據(jù)分析和故障預測能力，進一步解放人力和優(yōu)化資源。 

　　(3)有效應對機房值班人員技術不精的面，提升企業(yè)管理水平，服務質量。系統(tǒng)以WEB或者APP的人機交互界面來管理能耗數(shù)據(jù)的入口，實現(xiàn)隨時隨地遠程監(jiān)控，能及時發(fā)現(xiàn)機房設備異常，預防故障發(fā)生，并能迅速排除故障，降低人力成本，實現(xiàn)無人值守的機房或基站。該系統(tǒng)能有效應對機房設備繁多，分布無序，從而更加合理、高效地分配機房資源。 

　　(4)改善機房管理人員辦公環(huán)境。通過該系統(tǒng)可以在遠程迅速提取到機房末端設備的運行情況，為數(shù)據(jù)機房管理員提供準 確的機房設備相關數(shù)據(jù)，幫助管理員了解整體機房的運行情況，從而使管理員能對數(shù)據(jù)機房進行全面監(jiān)測和管理。 

　　(5)提高企業(yè)效益。該系統(tǒng)能對系統(tǒng)故障早發(fā)現(xiàn)或及時處理，將故障損失降低，提升企業(yè)形象的同時，間接地提高企業(yè)效益。 

　　當前，我國還沒有建立比較完善的國家或地區(qū)建筑能耗數(shù)據(jù)庫，建筑能耗的管理對象還停留在某棟建筑或某集團/企業(yè)數(shù)棟建筑群，還無法實現(xiàn)對大區(qū)域的建筑能耗進行統(tǒng)一的集中管理與分析。該系統(tǒng)的應用，可為相關部門單位及時了解建筑能耗現(xiàn)狀提供便利，為其制定相應的方案策略提供依據(jù)，促進城市資源的優(yōu)化配置與節(jié)能減排。同時，可以通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)采集設備運行狀態(tài)信息，實時監(jiān)測，并結合采集到的設備故障信息，積累和分析設備運營狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對設備的健康管理和可預測性維護，以較少的投入延長生產(chǎn)設備技術壽命、經(jīng)濟壽命和使用壽命，為企業(yè)產(chǎn)生檢修效益、增產(chǎn)效率和安全效益，幫助企業(yè)保持良好的經(jīng)濟效益。
 

【參考文獻】
 

　　[1]劉楊,劉佳霓,周麗.互聯(lián)網(wǎng)技術在智能建筑設備能源管理中的應用研究[J].無線互聯(lián)科技,2017(9):114-115. 

　　[2]林其浪.云技術在建筑能耗管理中的應用研究[J].福建建筑,2020(10):136-140. 

　　[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版 

作者簡介：簡婷，女，本科，現(xiàn)就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)。