簡婷
韦德1946网址 上海嘉定 201801
摘要:基於(yu) 雲(yun) 技術的建築能耗管理方案，改善了建築能耗管理方法，很好地解決(jue) 了建築能耗的本地管理、遠程運維管理與(yu) 平台維護。基於(yu) 此，討論了雲(yun) 技術在建築能耗管理中應用的可行性，闡述了設計建築能耗管理係統的實現途徑。
關(guan) 鍵詞:雲(yun) 技術;建築能耗;數據挖掘
0引言
人類生活的每一步都或多或少地與(yu) 能源消耗相關(guan) 聯。建築能耗在整個(ge) 社會(hui) 能源消耗中占有很大的份額，並隨著經濟的發展，人們(men) 生活水平的提高而逐步提高能源消耗能量。其中建築信息係統、建築設備(空調、照明、電梯等)、建築安防係統是建築能源消耗中的主要部分。然而，據住建部統計數據顯示，我國僅(jin) 有4%建築采取了提高能源利用的措施。
當今社會(hui) ，網絡滲透在我們(men) 生活、工作的方方麵麵。隨著移動互聯網、物聯網、雲(yun) 技術、大數據和智能技術等現代科學技術的發展，建築能耗管理係統已經形成了現場層、網絡層和管理層等3層結構，具備與(yu) 物聯網技術相融合的基礎與(yu) 條件。現代高新技術在能耗管理方麵的深入應用，將大幅提高建築能耗管理水平，降低能源消耗。
當前，我國建築業(ye) 企業(ye) 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築能耗數據集中到機房進行統一的數據存儲(chu) 與(yu) 管理，以機房作為(wei) 整棟建築的能耗管理單元。經調研發現，建築機房大小差異大，內(nei) 部安裝的監測設備種類繁多，機房環境各不相同，這些都給機房運維帶來很多的不確定性。另外，為(wei) 了確保數據中心安全，一般會(hui) 對數據中心做很多的安全防護策略，以屏蔽外部人員對數據中心的非法訪問。這樣，雖然數據中心都安排人員24小時值班，但由於(yu) 每個(ge) 人精通的技術領域不同，並且有的數據中心在全國各地都有機房，使得係統故障無法得到專(zhuan) 業(ye) 人員快速有效處理。因此，急需一個(ge) 既能解決(jue) 本地監控、又能集中監控的能耗管理係統，一個(ge) 將運維工作轉移到數據中心外的係統。
1構建係統的可行性
1.1建築能耗管理製度更加健全
早在1980年，國務院批轉國家經濟委員會(hui) 、國家計劃委員會(hui) 《關(guan) 於(yu) 加強節約能源工作的報告》和《關(guan) 於(yu) 逐步建立綜合能耗考核製度的通知》，將節能作為(wei) 一項專(zhuan) 門工作納入到國家宏觀管理的範疇。近年來，為(wei) 確保對建築能耗的具體(ti) 化、多樣化、準確化監測，國家又出台了多份文件、條例，包括:2010年5月國務院發布《國務院關(guan) 於(yu) 進一步加大工作力度確保實現“十一五”節能減排目標的通知》;2013年1月1日，國務院正式印發能源發展“十二五”規劃，將“全麵推進節能提效、加強用能管理”作為(wei) 重點任務之一;2016年7月修訂了《中華人民共和國節約能源法》(中華人民共和國主席令77號);2017年3月14日，住建部發布《建築節能與(yu) 綠色建築發展“十三五”規劃》等。這些條例法規對節能標準進一步提高，對公共建築節能要求不斷提高，對能耗監測係統的設計和能耗監測設備的安裝、驗收進行了規範。
1.2雲(yun) 技術更成熟
雲(yun) 技術是指在通訊網絡內(nei) (廣域網或域網)將軟硬件、網絡等一係列資源進行統一整合，實現數據的處理(計算、儲(chu) 存等)與(yu) 共享的一種托管技術。
雲(yun) 技術具有3個(ge) 明顯的特點:(1)雲(yun) 平台物理資源被上層功能層屏蔽，平台硬件要素對用戶來說是透明的，用戶無須關(guan) 心其底層的硬件配置和使用方法，隻關(guan) 注於(yu) 邏輯功能的實現，有利於(yu) 提高工作的效率和係統的穩定性;(2)雲(yun) 平台中相應的資源動態分配算法，可以實現係統硬件資源的動態分配，同時還可結合實際的應用進行彈性縮放，有效提高硬件係統的利用率;(3)高效的分布式計算，可以對計算資源及數據進行智能的管理和統一的整合，有利於(yu) 為(wei) 用戶提供便捷的、共享的和高度集成的數據處理和查詢方式。
雲(yun) 技術自傳(chuan) 入我國以來，得到了快速發展。另外，在這幾年全球軟硬件技術飛速發展的大背景下，存儲(chu) 芯片價(jia) 格大幅降低，雲(yun) 平台服務費隨之下降，為(wei) 雲(yun) 技術的廣泛應用提供可能。
1.3移動互聯網費用更低
隨著4G的普及流行，以及國家對5G未來的商用規劃，移動互聯網的流量費用迎來曆史性的降費。根據工信部的統計數據，2018年移動流量費用降了63%。又據2019年3月5日的新聞報道，工信部再次喊話，明確將持續推動網絡提速降費的任務。移動網絡流量平均資費再降低20%以上，力爭(zheng) 中小企業(ye) 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。
移動互聯網的費用降低了，但建築能耗監測單元的數據量是固定的，這為(wei) 係統加入更多、更豐(feng) 富的監測數據單元提供了可能，使原來隻考慮監控幾個(ge) 重要的數字信號，係統升級把眾(zhong) 多模擬量也加入監控列表。數據源的豐(feng) 富，使得能耗監控係統更可靠、更全麵、更貼近係統實際，為(wei) 挖掘能耗管理開辟了一條廣闊的大路。
2係統設計實現途徑
2.1設計原則
為(wei) 了確保係統的穩定與(yu) 可持續發展，遵循以下6個(ge) 原則進行係統的建設與(yu) 技術方案設計。
2.1.1注重安全性與(yu) 保密性
係統設計時，要把係統安全放在。係統要運用高級別的加密技術，以防止係統遭到惡意破壞造成不可挽回的損失。同時，對係統訪問設置嚴(yan) 格的用戶權限，以便對數據進行保密。充分利用健全的備份和恢複策略，提升係統的安全性。
2.1.2立足可擴展性
係統設計前，要對係統的擴容、擴充升級及維護做好充分調研，提高統計分析的速度和精度及業(ye) 務處理的響應速度。同時，係統既要兼容建築存量的其它機房運維係統，又要充分考慮到未來新建機房管理係統的兼容性。
2.1.3致力易維護性
基於(yu) 係統的服務對象既可能是電力行業(ye) 、科研單位等專(zhuan) 業(ye) 人員，又可能是商場、辦公樓的普通職員，因此，要使係統的應用效益化，係統應操作靈活、簡單，易學易用易維護。
2.1.4保障可靠性
係統的數據要準確可靠，係統設計時，則要充分分析各環節設備的故障與(yu) 恢複和容錯能力，對係統的複雜環節及係統切換等各個(ge) 方麵各個(ge) 擊破，建成一個(ge) 安全可靠、穩定性強、風險降低的係統。
2.1.5聚焦經濟性
該係統在設計時，應盡量節省項目投資，堅持以麵向實際、注重實效的設計思路，充分合理利用現有信息資源，使係統花少量的費用來實現對海量數據的傳(chuan) 輸與(yu) 讀取。
2.1.6關(guan) 注先進性
係統在設計時，前瞻性地預測當今技術發展方向，與(yu) 時俱進地將先進又成熟的技術手段及標準化方法優(you) 化係統，開拓係統的長期使用價(jia) 值，確保係統符合未來的發展趨勢。如:阿裏雲(yun) 有著的雲(yun) 計算和人工智能技術作支撐，為(wei) 用戶提供高效、可靠、安全的計算和數據分析處理能力，是目前市麵上用戶數量多、應用範圍廣的雲(yun) 服務器提供商。該係統以阿裏雲(yun) 為(wei) 係統平台進行建構。
2.2設計目標
該係統的應用對象是建築能耗管理與(yu) 雲(yun) 技術的高度耦合性和相關(guan) 性。據此，以建築能耗信息、用電設備相關(guan) 屬性信息、建築能耗係統的診斷信息和數據的可視化分析為(wei) 基礎，依據國家規定的互聯網數據統一規範及格式，結合移動互聯網、物聯網、大數據、統計學、智能信息處理理論等先進技術，以雲(yun) 技術作為(wei) 關(guan) 鍵技術支撐，進行能耗監控係統構建。係統設計的主要目標包括:
(1)建立建築能耗雲(yun) 管理係統，實現建築能耗數據的科學、現代化管理。把單要素的數據信息升級為(wei) 綜合性的多維信息，通過資源整合將分散的數據集中化、係統化、雲(yun) 化，建立一個(ge) 具有高水準的現代運維管理服務係統。
(2)實現建築能耗信息的綜合分析。運用雲(yun) 技術對能耗信息、診斷信息的統計分析、雲(yun) 存儲(chu) 、雲(yun) 查詢和報表雲(yun) 輸出。
(3)為(wei) 相關(guan) 機構單位製定節能政策、電力資源高效優(you) 化配置提供堅實平台。
(4)改善設備管理人員的工作環境，體(ti) 現現代社會(hui) 以人為(wei) 本的科學發展理念。設備管理人員不需要在嘈雜的機房裏，不需要手動檢查用電設備的當前狀態，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(ge) 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，提升建築商業(ye) 效益。用電設備的狀態能早知道，故障信息能及時地呈現給設備維修人員，以大幅度降低係統的診斷與(yu) 核查時間，將可能斷電時間降低甚至為(wei) 零，減少建築因斷電所帶來的經濟損失。
2.3平台組成
2.3.1係統架構
本平台的整體(ti) 結構如圖所示：
2.4係統功能
2.4.1登陸界麵
雲(yun) 平台可以根據客戶要求定製個(ge) 性化的係統登錄界麵，登錄界麵所用的圖片、Logo等由用戶提供。
2.4.2平台概況
平台概況方便用戶總覽本日本月、上日上月電能消耗，能耗折標、及碳排放等數據。
2.4.3建築用能
建築用能統計分析各個(ge) 建築用能，對建築用能從(cong) 概況，用能統計，複費率報表，同比分析，能源流向圖等方麵進行分析。
(1)建築用能概況
用能概況主要展示建築物基本信息、分類用能、當日用能小時趨勢，當月能源消耗日趨勢。
(2)建築用能統計
用能統計按日、月、年以報表的形式統計建築水、電、氣分類總用能，支持用戶所屬建築單個(ge) 或組合統計，支持報表數據導出excel，支持選擇建築數據進行生成柱狀圖；
(3)複費率報表
複費率報表按日、月、年統計單棟建築尖、峰、平、穀電能及電費，該功能須表計支持尖、峰、平、穀分時電能計量功能。
(4)同比分析
同比分析按日、月、年以圖表結合的方式統計單棟建築某一類能源的總用能數據。
(5)能源流向圖
能源流向圖展示單棟建築製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比，日平均負荷曲線，曆史趨勢支持過去48小時、31天、12月、3年等時段用能概覽。
(2)支路用能統計
支路用能統計按日、月、年以報表的形式統計選定支路的水、電、氣分類總用能，支持報表數據導出excel，支持選擇建築數據進行生成柱狀圖。
(3)同比分析
支路同比分析按日、月、年以圖表結合的方式統計單棟建築某一類能源的總用能數據。
(4)數據集抄
數據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、月年統計用能費用和成本。
(6)配電監測
配電監測以單線圖的形式對選定的用戶變配電站開關(guan) 狀態和運行參數進行監視。
(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(yu) 非工作時間用能統計對比，支持導出報表。
(8)參數查詢
參數查詢提供選中支路/設備的分類能源對應儀(yi) 表製定日期選定電流、功率、電壓等運行參數趨勢曲線、對應時刻數據報表。
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天統計某分項用能、並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)分項用能統計
分項用能統計按日、月、年以報表的形式對建築統計動力、空調、照明燈等分項用能，支持報表數據導出excel，支持選擇建築數據進行生成柱狀圖。
(3)分項同比分析
同比分析主要統計單棟建築某分項用能。選中需查看的建築，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據和圖表。
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)用能統計
部門用能統計按日、月、年以報表的形式對建築按部門進行分類用能統計，支持報表數據導出excel，支持選擇建築數據進行生成柱狀圖。
(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計。
2.4.7區域用能
區域用能的使用方法和操作步驟與(yu) 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
區域用能概況采用棒圖、累積圖、餅圖按日、過去31天統計按部門對某分類用能進行能同比分析、趨勢分析。
(2)用能統計
區域用能統計按日、月、年以報表的形式對建築按部門進行分類用能統計，支持報表數據導出excel，支持選擇建築數據進行 生成柱狀圖。
(3)同比分析
區域同比分析按日、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計。
2.4.8係統設置
係統設置包括數據中心、建築信息、采集器、儀(yi) 表產(chan) 品、儀(yi) 表信息、支路信息、分項信息、區域信息、部門信息、用戶設置、用戶關(guan) 聯建築等模塊設置。在設置或修改係統設置時，須要使用管理員賬號登錄，才有設置或修改相關(guan) 設置的權限；普通用戶隻能查看相關(guan) 信息。
2.4.9能源管理APP
能源管理雲(yun) 平台APP包括平台概況、能耗用能、趨勢統計、同比分析、能耗、參數查詢、複費率統計、建築概況、建築對比、能耗占比等功能模塊，為(wei) 用戶提供方便的查詢。
3結語
通過該係統的應用，很好地解決(jue) 了建築能耗的本地管理、遠程運維管理和平台維護。其主要應用成果包括:
(1)本地監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(yu) 處理。
(2)集中監控能夠使企業(ye) 更加宏觀地實現資產(chan) 和設備平台管理，並隨著數據積累，達到大數據分析和故障預測能力，進一步解放人力和優(you) 化資源。
(3)有效應對機房值班人員技術不精的麵，提升企業(ye) 管理水平，服務質量。係統以WEB或者APP的人機交互界麵來管理能耗數據的入口，實現隨時隨地遠程監控，能及時發現機房設備異常，預防故障發生，並能迅速排除故障，降低人力成本，實現無人值守的機房或基站。該係統能有效應對機房設備繁多，分布無序，從(cong) 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境。通過該係統可以在遠程迅速提取到機房末端設備的運行情況，為(wei) 數據機房管理員提供準 確的機房設備相關(guan) 數據，幫助管理員了解整體(ti) 機房的運行情況，從(cong) 而使管理員能對數據機房進行全麵監測和管理。
(5)提高企業(ye) 效益。該係統能對係統故障早發現或及時處理，將故障損失降低，提升企業(ye) 形象的同時，間接地提高企業(ye) 效益。
當前，我國還沒有建立比較完善的國家或地區建築能耗數據庫，建築能耗的管理對象還停留在某棟建築或某集團/企業(ye) 數棟建築群，還無法實現對大區域的建築能耗進行統一的集中管理與(yu) 分析。該係統的應用，可為(wei) 相關(guan) 部門單位及時了解建築能耗現狀提供便利，為(wei) 其製定相應的方案策略提供依據，促進城市資源的優(you) 化配置與(yu) 節能減排。同時，可以通過工業(ye) 互聯網采集設備運行狀態信息，實時監測，並結合采集到的設備故障信息，積累和分析設備運營狀態數據，實現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(chan) 設備技術壽命、經濟壽命和使用壽命，為(wei) 企業(ye) 產(chan) 生檢修效益、增產(chan) 效率和安全效益，幫助企業(ye) 保持良好的經濟效益。
【參考文獻】
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[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.06版
作者簡介：簡婷，女，本科，現就職於(yu) 韦德1946网址，主要研究方向為(wei) 建築能耗監測係統。
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地址：上海市嘉定區育綠路253號
