張敏杰，秦玉臣，王洪陽

（北京中電普華信息技術(shù)有限公司，北京　100192）

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基于互聯(lián)網(wǎng)的建筑能源管家解決方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張敏杰，秦玉臣，王洪陽

（北京中電普華信息技術(shù)有限公司，北京100192）

摘要：針對(duì)建筑節(jié)能行業(yè)發(fā)展的新形勢(shì)，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出了建筑能源管家解決方案，實(shí)現(xiàn)能源體檢、能效診斷和能源治理相結(jié)合，構(gòu)建能源醫(yī)生模型、能源大數(shù)據(jù)“病例庫”，逐步完善能源評(píng)價(jià)體系，支撐建筑能源的全過程管理。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；能源醫(yī)生；能源“病例庫”；建筑能源管家

目前，我國城鎮(zhèn)民用建筑（非工業(yè)建筑）運(yùn)行耗電占我國總發(fā)電量的22%～24%，北方地區(qū)城鎮(zhèn)建筑供暖消耗的燃煤占我國非發(fā)電用煤量的15%～18%，建筑能耗約占全社會(huì)終端能耗的30%，且在不斷上升。其中，現(xiàn)役冷熱能量應(yīng)用系統(tǒng)全年能耗約占建筑總能耗的60%以上?？梢姡覈ㄖ芎钠?，建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展不平衡，且對(duì)現(xiàn)役能量系統(tǒng)節(jié)能潛力重視不足，導(dǎo)致建筑節(jié)能效果不明顯。

在節(jié)能減排的大形勢(shì)下，涌現(xiàn)了大量的能源管理產(chǎn)品，如：企業(yè)能源管理系統(tǒng)、能源監(jiān)控平臺(tái)、能效管理平臺(tái)、電能服務(wù)管理平臺(tái)等，服務(wù)的對(duì)象也從單一的高耗能企業(yè)、工商企業(yè)逐步向產(chǎn)業(yè)園區(qū)、工業(yè)園區(qū)，甚至城市等綜合體擴(kuò)張。在公共建筑節(jié)能領(lǐng)域的產(chǎn)品也是層出不窮，有建筑能源監(jiān)測(cè)、監(jiān)管系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)等，但就能源管理產(chǎn)品而言，多處于監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、分析、單一的診斷層面。雖然產(chǎn)品涵蓋范圍廣泛，但是并沒有幫助建筑節(jié)能實(shí)現(xiàn)最佳節(jié)能效果和最優(yōu)用能結(jié)構(gòu)，也缺乏先進(jìn)的信息技術(shù)的融合應(yīng)用。

1　節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新需求

隨著能源管理和節(jié)能產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，單一的監(jiān)測(cè)、分析已經(jīng)無法滿足節(jié)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求和用戶的需求。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)的思維與技術(shù)必將帶動(dòng)傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型。

（1）基于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)?；ヂ?lián)網(wǎng)代表一種先進(jìn)的生產(chǎn)力，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)形態(tài)不斷地發(fā)生演變，從而帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)體的生命力，為改革、發(fā)展、創(chuàng)新提供廣闊的網(wǎng)能平臺(tái)，被稱作中國經(jīng)濟(jì)提質(zhì)增效升級(jí)的“新引擎”。目前在工業(yè)、金融、商貿(mào)、通信、交通、民生、政府各個(gè)行業(yè)廣泛應(yīng)用，而在節(jié)能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域只是初見端倪。所以，“十三五”期間，節(jié)能減排工作亟需融入互聯(lián)網(wǎng)元素，促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)節(jié)能”的發(fā)展。

（2）能源醫(yī)生智能診療。能效診斷已不是一個(gè)新話題，而目前的節(jié)能服務(wù)商各自為戰(zhàn)、節(jié)能用戶半信半疑、能效評(píng)價(jià)體系殘缺不全，所以基于互聯(lián)網(wǎng)提出構(gòu)建完備的能源評(píng)價(jià)體系，并基于體檢模型進(jìn)行大數(shù)據(jù)的深入分析，拉近節(jié)能服務(wù)商與用能用戶的距離，提出“節(jié)能B2C模式”，實(shí)現(xiàn)能源醫(yī)生無處不在、能效診斷精準(zhǔn)全面、能效改進(jìn)快速響應(yīng)。

（3）大數(shù)據(jù)“病例庫”。體檢、診療模型體系的大范圍應(yīng)用，將會(huì)帶動(dòng)能源病例庫的不斷完善。同時(shí)真實(shí)的能源數(shù)據(jù)建模也會(huì)對(duì)能效模型的改進(jìn)提供幫助。可借此機(jī)會(huì)構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的能源“病例庫”中心，這將對(duì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)型具有深遠(yuǎn)的影響。

2　建筑能源管家解決方案設(shè)計(jì)

2.1總體設(shè)計(jì)

建筑能源管家，簡稱“BE管家”，是面向建筑行業(yè)的綜合性節(jié)能解決方案，集采集監(jiān)控、能耗分析、能效診斷于一體，采用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建能源評(píng)價(jià)診療體系。該體系包含能源體檢評(píng)價(jià)模型、診斷治理模型、能源“病例庫”的構(gòu)建，以及能源醫(yī)生智能機(jī)器人。

能源醫(yī)生（Energy doctor，Dr. E）可以向互聯(lián)網(wǎng)用戶提供專業(yè)的能源診療服務(wù)，基于病例庫、體檢診療模型的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，面向互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源的用能體檢、在線診療、智能化改進(jìn)等服務(wù)，從而通過互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)能源系統(tǒng)扁平化發(fā)展，推進(jìn)能源生產(chǎn)與消費(fèi)模式的革命，促進(jìn)形成“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”的新產(chǎn)業(yè)模式。

2.2能源監(jiān)控與分析

使用采集設(shè)備對(duì)建筑各耗能對(duì)象進(jìn)行全參量、全能源（包括水、電、氣、燃油）的數(shù)據(jù)采集，包括電氣參量（電量、電壓、電流、負(fù)荷、功率因數(shù)等）和非電氣參量（流量、流速、壓力、濕度、溫度、熱量、冷量、PM 2.5、CO2等），采用基于物聯(lián)網(wǎng)的三維展現(xiàn)方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控，并將采集的數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)。

BE管家可基于互聯(lián)網(wǎng)對(duì)建筑耗能設(shè)備，如：供暖、空調(diào)系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、水泵、鍋爐、新風(fēng)系統(tǒng)、照明插座系統(tǒng)等進(jìn)行遠(yuǎn)程智能控制，并通過節(jié)能控制策略進(jìn)行自動(dòng)控制，也可人工干預(yù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

BE管家不僅可以對(duì)能源進(jìn)行監(jiān)控，更主要的是進(jìn)行能耗、能效的分析，從總體能耗、單元能耗、能耗指標(biāo)、能耗分布、負(fù)荷時(shí)段、人均能耗、單位面積能耗、能耗晝夜比和工休比、對(duì)標(biāo)分析等多角度進(jìn)行分析，幫助用戶全面了解建筑能耗情況。

2.3大數(shù)據(jù)診斷

從建筑能耗的用能結(jié)構(gòu)、用能人群、用能習(xí)慣、用能區(qū)域、用能設(shè)備入手，進(jìn)行大數(shù)據(jù)的挖掘分析和診斷，全面了解建筑耗能的用能習(xí)慣、規(guī)律、類型、特性等，為建筑智能節(jié)能控制提供大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，便于制定最佳的節(jié)能控制策略，同時(shí)對(duì)存在或潛在的用能問題進(jìn)行預(yù)防性診斷。

2.4構(gòu)建能源評(píng)價(jià)體系

根據(jù)用能企業(yè)各項(xiàng)指標(biāo)，參考建筑行業(yè)各耗能設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，制定出能源體檢評(píng)分的模型。將建筑用能的各項(xiàng)實(shí)際用能水平與體檢模型進(jìn)行綜合對(duì)比，按照設(shè)定的權(quán)重得出體檢得分?？梢愿鶕?jù)體檢的各項(xiàng)明細(xì)制定出合理的、有參考價(jià)值的診斷意見，構(gòu)建能源評(píng)價(jià)體系。

能源評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建可根據(jù)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以及實(shí)際用能的創(chuàng)新性指標(biāo)，制定出符合建筑行業(yè)的特性企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并基于此進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)診斷。能源評(píng)價(jià)必須依托能源體檢體系的不斷完善及能效診斷模型的完備性。目前梳理的體檢模型可以分為入門級(jí)體檢、常規(guī)性體檢、擴(kuò)展性體檢3個(gè)等級(jí)。

2.4.1入門級(jí)體檢

入門級(jí)體檢模型主要是采用用戶整體、易獲取的能耗數(shù)據(jù)（如：用電量、負(fù)荷）進(jìn)行的入門級(jí)體檢?；诖髷?shù)據(jù)對(duì)整體用能進(jìn)行體檢，采用各體檢模型診斷得分乘以權(quán)重比例的方式得出綜合用能得分。

入門級(jí)體檢不依賴于數(shù)據(jù)采集控制等硬件設(shè)備，除直接采集外，還可以采用接口方式集成電力、水、燃?xì)獾刃畔⒒到y(tǒng)數(shù)據(jù)，并基于模型進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析耗能用戶的綜合水平。

（1）整體耗能模型

按照?qǐng)?bào)告期內(nèi)用能總量、單位面積用能、人均用能、單位面積（人均）碳排放與同期、上期對(duì)比；按照?qǐng)?bào)告期內(nèi)單位面積耗能、人均用能與同行業(yè)、同區(qū)域耗能用戶進(jìn)行匿名對(duì)比，幫助用戶了解耗能分布、排名水平等情況。

（2）能效標(biāo)識(shí)模型

按照建筑行業(yè)節(jié)能能效標(biāo)識(shí)水平標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)單位人口、單位面積、能耗晝夜比、能耗工休比的能效水平等級(jí)進(jìn)行評(píng)分。

（3）整體用電負(fù)荷模型

用電負(fù)荷模型主要從負(fù)荷率分布、負(fù)荷不均衡性、峰谷差特性等角度，從指標(biāo)的正常范圍及同行業(yè)水平（對(duì)標(biāo)分析）角度入手進(jìn)行評(píng)價(jià)。

以負(fù)荷率分布評(píng)價(jià)方法為例進(jìn)行說明如下。

負(fù)荷率，反映企業(yè)負(fù)荷變動(dòng)的幅度，用來衡量在規(guī)定時(shí)間內(nèi)負(fù)荷變動(dòng)情況，以及考核電氣設(shè)備的利用程度。

負(fù)荷率正常范圍：50%～100%，且負(fù)荷率越大，表示負(fù)荷變動(dòng)幅度越小，運(yùn)行負(fù)荷越穩(wěn)定。負(fù)荷率是一定時(shí)間內(nèi)的平均有功負(fù)荷與最高有功負(fù)荷之比的百分?jǐn)?shù)，用以衡量平均負(fù)荷與最高負(fù)荷之間的差異程度，是反映供、用電設(shè)備是否得到充分利用的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面考慮，負(fù)荷率越接近1，表明設(shè)備利用程度越好，用電越經(jīng)濟(jì)。采用大數(shù)據(jù)方法分析平均負(fù)荷率同行業(yè)水平，并將負(fù)荷率分布和同行業(yè)水平計(jì)算權(quán)重分?jǐn)?shù)，計(jì)入評(píng)價(jià)總分。

2.4.2常規(guī)性體檢

建筑能耗的常規(guī)性體檢可以從以下模型進(jìn)行評(píng)價(jià)：①建筑總體能效模型；②建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型；③建筑運(yùn)行能效模型；④供暖空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能效模型；⑤電能質(zhì)量模型；⑥電動(dòng)機(jī)能效模型；⑦水泵能效模型；⑧空調(diào)總能效模型；⑨照明能效模型；⑩余熱利用模型；?新風(fēng)能效模型；?冷卻塔能效模型；?空調(diào)機(jī)組能效模型；?鍋爐能效模型；?換熱器能效模型；?供暖空調(diào)能量輸配系統(tǒng)模型；?建筑舒適性模型等。

2.4.3擴(kuò)展性體檢

擴(kuò)展性體檢是指針對(duì)入門級(jí)、常規(guī)性體檢的補(bǔ)充模型，例如：系統(tǒng)運(yùn)行模型。系統(tǒng)運(yùn)行模型是指采集監(jiān)測(cè)相關(guān)的工況指標(biāo)，如：采集率、終端在線率、數(shù)據(jù)完整率、服務(wù)器無故障運(yùn)行時(shí)間、服務(wù)器負(fù)載率、異常事件等。根據(jù)定義的分值權(quán)重計(jì)算評(píng)價(jià)得分，并計(jì)入體檢總分。

2.5互聯(lián)網(wǎng)能源醫(yī)生

國務(wù)院《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》中提到互聯(lián)網(wǎng)智慧能源的生產(chǎn)消費(fèi)智能化，鼓勵(lì)能源企業(yè)運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行挖掘預(yù)測(cè)，而本文能源醫(yī)生主要是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)下的精準(zhǔn)的能源“疾病”診斷、預(yù)防、治療體系。

2.5.1能源醫(yī)生構(gòu)建方法

通過體檢診斷模型及實(shí)際用能問題構(gòu)建大數(shù)據(jù)能源“病例庫”，并基于此對(duì)能源使用情況及能源治理制定出綜合的解決方案。方案的制定可以采用人工與智能相結(jié)合，并逐步實(shí)現(xiàn)脫離人工方式構(gòu)建能源醫(yī)生。

能源醫(yī)生是集能源問題的診斷、咨詢、治療于一體的智能機(jī)器人?；诓±龓旒皩?shí)際用能情況對(duì)耗能單位及耗能環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合服務(wù)。基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、體檢模型、即時(shí)通信技術(shù)對(duì)“用能患者”進(jìn)行實(shí)時(shí)的診斷治療。

2.5.2體檢診斷方法

根據(jù)實(shí)際用能對(duì)象的體檢指標(biāo)，進(jìn)行體檢模型匹配，解析模型參量并自動(dòng)確定數(shù)據(jù)來源，數(shù)據(jù)來源可分為額定信息、自動(dòng)采集、計(jì)算值、默認(rèn)值等幾個(gè)類型。對(duì)于模型需要的自動(dòng)采集、計(jì)算值、默認(rèn)值無需用戶操作，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別并獲取，對(duì)于額定信息需要用戶人工錄入或進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配，其中經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配是基于互聯(lián)網(wǎng)信息和系統(tǒng)大數(shù)據(jù)病例庫進(jìn)行查找并匹配。體檢診斷的步驟如下：

（1）確定體檢對(duì)象類型及體檢指標(biāo)，進(jìn)行體檢模型匹配。

（2）解析模型，識(shí)別數(shù)據(jù)源并進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)。

（3）根據(jù)匯總數(shù)據(jù)及錄入?yún)⒘浚隗w檢模型指標(biāo)進(jìn)行專項(xiàng)的診斷分析。

（4）根據(jù)體檢結(jié)果及模型庫標(biāo)桿數(shù)據(jù)、同行業(yè)大數(shù)據(jù)等進(jìn)行對(duì)比，確定體檢項(xiàng)水平。

（5）根據(jù)預(yù)先設(shè)定的體檢策略及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分。

（6）體檢結(jié)束后提交體檢結(jié)果，體檢結(jié)果中包括體檢總分、各項(xiàng)得分、各體檢項(xiàng)水平指標(biāo)及異常問題。

2.5.3診斷治療方法

能源醫(yī)生面向建筑節(jié)能用戶提供專業(yè)診療服務(wù)，根據(jù)體檢結(jié)果及診斷模型、“病例庫”等分析用戶的用能問題，并提出優(yōu)化改進(jìn)方法。針對(duì)治療的方法步驟如下：

（1）進(jìn)行能源情況的全面體檢、專項(xiàng)體檢。

（2）依據(jù)體檢結(jié)果及所得到的用能問題，利用大數(shù)據(jù)分析方法從診斷模型庫及用能“病例庫”中進(jìn)行診療方案的自動(dòng)識(shí)別與匹配。

（3）提交的診療方案中需包括問題的嚴(yán)重程度及導(dǎo)致該問題的原因，對(duì)應(yīng)的改進(jìn)方法或者提高某些體檢指標(biāo)的方法。

（4）系統(tǒng)可利用互聯(lián)網(wǎng)資源提供解決某類用能問題的先進(jìn)能源產(chǎn)品或節(jié)能技術(shù)。

（5）提交完整的用能問題分析診斷報(bào)告及建議解決方案。

3　建筑能源管家實(shí)現(xiàn)方案

3.1數(shù)據(jù)采集架構(gòu)

對(duì)于電氣及非電氣參量采集監(jiān)測(cè)遵照國家標(biāo)準(zhǔn)《電力能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》。

前置采集系統(tǒng)是集現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、電能計(jì)量技術(shù)、電力負(fù)荷管理技術(shù)為一體的綜合的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。它以移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、光纖專網(wǎng)為主要通信載體，通過多種通信方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平臺(tái)主站和現(xiàn)場終端之間的數(shù)據(jù)通信，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、通信管理、接口服務(wù)和前置運(yùn)維管理等功能。

集中器上行采用光纖、無線公網(wǎng)、無線專網(wǎng)等通道與前置主站通信。

集中器下行支持RS485、電力線載波、微功率無線、以太網(wǎng)等通道和計(jì)量表計(jì)（傳感器）、電力能效監(jiān)測(cè)終端、采集器進(jìn)行通信。

傳感設(shè)備包括溫濕度傳感器、光照度傳感器、CO2傳感器、PM 2.5檢測(cè)傳感器與集中器或監(jiān)測(cè)終端采用RS485串口通信，接入設(shè)備通信類型支持Modbus及Modbus-RTU。

電氣計(jì)量儀表包括電力能效監(jiān)測(cè)終端、智能電能表與集中器采用RS485串口通信，且應(yīng)支持①直流模擬量；②交流模擬量；③串口（RS485或RS232）；④以太網(wǎng)；⑤Zigbee。接入設(shè)備通信類型支持①DL/T 645—1997；②DL/T 645—2007；③Modbus。

非電氣計(jì)量儀表包括智能水表、熱量儀表、智能燃?xì)獗淼扰c集中器采用RS485串口通信，且應(yīng)支持RS485、M-bus。接入設(shè)備通信類型支持CJ/T 188—2004、Modbus。圖1為數(shù)據(jù)采集架構(gòu)圖。

圖1　數(shù)據(jù)采集架構(gòu)圖

3.2智能控制架構(gòu)

公共建筑的控制對(duì)象多為空調(diào)系統(tǒng)控制、照明插座控制等。下面以空調(diào)控制為例進(jìn)行介紹。

智能空調(diào)遙控器是專門針對(duì)普通空調(diào)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控而開發(fā)的具有自學(xué)習(xí)功能的“萬能”遙控器，它具有RS485通信接口、溫濕度采集、自學(xué)習(xí)等多種功能，通過自學(xué)習(xí)原空調(diào)遙控器的各種控制命令后，監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485接口可以采集環(huán)境溫濕度、遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)、設(shè)置溫度、設(shè)置運(yùn)行模式等多種操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)普通空調(diào)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，可適用于任意品牌的普通空調(diào)以及其他紅外遙控設(shè)備。

智能遠(yuǎn)程控制器下行可通過RS485接口直接與空調(diào)控制器互聯(lián)，也可通過紅外/射頻信號(hào)對(duì)現(xiàn)有控制器進(jìn)行直接控制。

智能遠(yuǎn)程控制器上行與集中器或監(jiān)測(cè)終端采用RS485串口接口互聯(lián)，或通過其他組網(wǎng)方式，如：以太網(wǎng)、WiFi、Zigbee形成自組網(wǎng)，采用標(biāo)準(zhǔn)ModBus通信協(xié)議。

集中器與監(jiān)測(cè)終端采用RS485、以太網(wǎng)、微功率無線等進(jìn)行通信。

集中器上行與前置主站采用光纖、無線公網(wǎng)、無線專網(wǎng)等方式通信，采用能效協(xié)議。

控制命令參數(shù)通信可選用以下3種方式：

（1）中繼轉(zhuǎn)發(fā)。控制命令及參數(shù)通過前置主站拼socket報(bào)文，通過集中器透傳功能至下行空調(diào)控制器。此方式前置及平臺(tái)均需擴(kuò)展ModBus協(xié)議功能，平臺(tái)拼xm1發(fā)給前置主站，前置主站解析成報(bào)文在能效協(xié)議AFN=16（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)）應(yīng)用層功能實(shí)現(xiàn)。

（2）擴(kuò)展能效協(xié)議。擴(kuò)展現(xiàn)有能效協(xié)議，在AFN=5（控制命令）中進(jìn)行擴(kuò)展。結(jié)合現(xiàn)有F9（遙控跳閘）、F10（允許合閘）、F17（能效模型有效）、F18（能效模型清除）進(jìn)行修改現(xiàn)有Fn或擴(kuò)展新的Fn。

上述2種方式均要求集中器支持ModBus協(xié)議，其中方式（1）要求前置主站支持Modbus協(xié)議，方式（2）要求集中器將擴(kuò)展之后的能效協(xié)議轉(zhuǎn)成Modbus協(xié)議與控制器交互。圖2為空調(diào)控制通信架構(gòu)圖。

（3）采用串口服務(wù)器

集中器及監(jiān)測(cè)終端可由串口服務(wù)器代替，串口服務(wù)器包括串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口、串口轉(zhuǎn)WIFI、串口轉(zhuǎn)GPRS等，下行控制器（RS485）通過串口服務(wù)器切換直接與前置主站互聯(lián)。要求平臺(tái)與前置主站支持ModBus協(xié)議，可直接發(fā)送Socket報(bào)文命令進(jìn)行控制參數(shù)的下發(fā)。

3.3功能架構(gòu)

首先，構(gòu)建基于云的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)建筑能源的全采集、用戶接口數(shù)據(jù)、手工數(shù)據(jù)為建筑用戶提供全面的建筑能耗分析服務(wù)。

其次，基于體檢模型為建筑能源用戶、互聯(lián)網(wǎng)用戶提供體檢服務(wù)。

第三，基于大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在體檢模型、體檢案例等鋪墊下構(gòu)建能源醫(yī)生診療體系，從耗能環(huán)節(jié)、用能全局、案例咨詢、病例復(fù)用等方面為用戶提供系統(tǒng)的能源診療服務(wù)。圖3為功能結(jié)構(gòu)圖。

圖2　空調(diào)控制通信架構(gòu)圖

圖3　功能結(jié)構(gòu)

3.4應(yīng)用案例

某企業(yè)辦公大樓能源監(jiān)管系統(tǒng)，系統(tǒng)采集各水、電、氣等能源及溫濕度、CO2濃度、PM 2.5等非電氣，基于控制模型進(jìn)行智能控制。該辦公區(qū)實(shí)現(xiàn)智能化辦公，完全實(shí)現(xiàn)人走燈滅、空氣質(zhì)量自動(dòng)調(diào)節(jié)、節(jié)水系統(tǒng)自動(dòng)斷流等智能辦公模式，年節(jié)能量達(dá)20%以上。

通過對(duì)辦公區(qū)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行體檢，通過診療模型分析可以得出以下用能問題及應(yīng)對(duì)方法：

（1）夏季室內(nèi)設(shè)定溫度偏低。通過對(duì)辦公區(qū)域各房間實(shí)際溫度曲線采集及空調(diào)設(shè)定溫度可知，大部分空調(diào)系統(tǒng)設(shè)定室溫低于24℃，建議提高室內(nèi)設(shè)定溫度，降低能耗，依據(jù)診斷模型為節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模型。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》可知：在加熱工況下，室內(nèi)計(jì)算溫度每降低1℃，能耗可減少5%～10%；在冷卻工況下，室內(nèi)計(jì)算溫度每提高1℃，能耗可減少8%～10%。

（2）循環(huán)水平效率平均穩(wěn)定在60%～70%左右。通過對(duì)水泵的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，套用循環(huán)水泵能效模型及運(yùn)行指標(biāo)得出空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水泵效偏低，原因?yàn)檠h(huán)水泵設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)較多，導(dǎo)致單臺(tái)水泵效率降低。故建議減少水泵臺(tái)數(shù)，并更換更大流量的循環(huán)水泵提高單臺(tái)水泵的運(yùn)行效率。

全面的用能體檢及診療服務(wù)需要依托于真實(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)和模型庫基礎(chǔ)，需要部署必要的采集監(jiān)測(cè)設(shè)備。

4　結(jié)束語

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”及國家節(jié)能減排工作不斷推進(jìn)，用戶側(cè)能效診斷已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)，而對(duì)應(yīng)的能效改進(jìn)與治理工作也越發(fā)重要。本文所介紹的基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的建筑BE管家是面向互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源監(jiān)控與分析、體檢診療模型庫、能效診斷、能源智能醫(yī)生等方面的專業(yè)化服務(wù)，基本滿足了大型公共建筑節(jié)能和工業(yè)企業(yè)節(jié)能的能源診療需求，幫助耗能單位降低了能源消費(fèi)總量、提升了能源利用效率、優(yōu)化了用能資源結(jié)構(gòu)、保證了用能安全。

另外，BE管家從“互聯(lián)網(wǎng)+”角度出發(fā)，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在社會(huì)資源配置中的優(yōu)化和集成作用，將傳統(tǒng)節(jié)能業(yè)務(wù)和技術(shù)深入融合于互聯(lián)網(wǎng)，創(chuàng)造了新的發(fā)展形態(tài)，構(gòu)建了“互聯(lián)網(wǎng)節(jié)能”新模式。應(yīng)用結(jié)果表明，BE管家體檢快捷、診斷精準(zhǔn)、方案可靠，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

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The design and imp1ementation of bui1ding energy manager based on Internet

ZHANG Min-jie，QIN Yu-chen，WANG Hong-yang
（Beijing China Power Information Techno1ogy Co.，Ltd.，Beijing 100192，China）

Abstract：Based on Internet techno1ogy，in 1ight of bui1ding energy conservation industry deve1opment in new situation the paper proposed bui1ding energy manager so1utions to rea1ize the combination of physica1 examination of energy，energy efficiency diagnosis and energy management to construct energy doctor mode1 and energy data case 1ibrary，and gradua11y improve the energy eva1uation system and support the who1e process management of bui1ding energy.

Key Words：Internet；energy doctor；energy“case base”；bui1ding energy manager

收稿日期：2015-08-21

中圖分類號(hào)：F407.61；TK018

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C