能耗在線系統(tǒng)在公共建筑的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：目前我國(guó)建筑能耗約占社會(huì)總能耗的百分之三十三，其中公共建筑高耗能問題日益突出；向公共建筑樓宇業(yè)主提供實(shí)時(shí)的能耗數(shù)據(jù)與分析，有助于提高業(yè)主的節(jié)能意識(shí)和管理決策。本文設(shè)計(jì)了具有實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)、能耗分析、能耗反饋、能耗新聞等功能的公共建筑能耗在線系統(tǒng)，前端基于VUE開發(fā)，后端基于JAVA開發(fā)的應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的多平臺(tái)兼容。為樓宇業(yè)主提供了一款可隨時(shí)隨地查看樓宇能耗動(dòng)態(tài)、查看能耗管理效果、掌握能耗政策動(dòng)態(tài)的移動(dòng)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：能耗監(jiān)測(cè)；能耗分析；能耗排名；混合型移動(dòng)應(yīng)用

當(dāng)前我國(guó)建筑能耗約占社會(huì)總能耗的百分之33，其中大型公共建筑的單位面積年能耗是居住建筑的十幾至二十幾倍；相關(guān)調(diào)研結(jié)果表明，只占我國(guó)民用建筑面積百分之4的大型公共建筑， 其總耗電量卻占民用建筑總用電量的百分之22。隨著國(guó)家城鎮(zhèn)化的步伐，已經(jīng)高速發(fā)展的城市建設(shè)將更加快速，這將使大型公共建筑的面積不斷增加，公共建筑的能耗消耗比例將日益增加、高耗能問題將日益突出；實(shí)現(xiàn)公共建筑的節(jié)能，減少公共建筑的能耗消耗具有重大的意義。而目前我國(guó)建筑節(jié)能工作依靠推動(dòng)和實(shí)施，沒有形成建筑節(jié)能的管理和大眾意識(shí)。使樓宇業(yè)主實(shí)時(shí)掌握樓宇能耗動(dòng)態(tài)、能耗排名、節(jié)能潛力等信息，有助于提高業(yè)主的節(jié)能意識(shí)和節(jié)能管理水平，進(jìn)而達(dá)到減少公共建筑的能耗消耗。

本文所述公共建筑能耗在線系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱：能耗在線）將向樓宇業(yè)主提供上述功能，為了適應(yīng)人們生活工作習(xí)慣向碎片化、移動(dòng)化的轉(zhuǎn)移，開發(fā)一款移動(dòng)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一項(xiàng)必要且有意義事情。當(dāng)前移動(dòng)設(shè)備品牌眾多，移動(dòng)平臺(tái)也包括iOS 和Android 兩大主流平臺(tái)。本文通過對(duì)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)的研究，前端基于VUE開發(fā)，后端基于JAVA的移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)， 并實(shí)現(xiàn)了多平臺(tái)通用的移動(dòng)能耗在線，實(shí)現(xiàn)了樓宇業(yè)主隨時(shí)隨地的查看樓宇能耗動(dòng)態(tài)、查看能耗管理效果。

能耗在線的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)旨在為樓宇業(yè)主提供更好的服務(wù)， 幫助樓宇業(yè)主查看樓宇能耗動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)用能異常，實(shí)時(shí)查詢歷史數(shù)據(jù)，挖掘樓宇節(jié)能潛力，查看能耗管理效果， 掌握能耗政策法規(guī)與動(dòng)向。能耗在線具有了四大主要功能， 分別是實(shí)時(shí)能耗監(jiān)測(cè)、能耗分析、能耗反饋、能耗新聞。

圖 1 能耗在線的功能框架

能耗監(jiān)測(cè)模塊提供了樓宇用電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)情況，包括四大分項(xiàng)（照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、特殊用電）和總用電，使業(yè)主實(shí)時(shí)掌握樓宇能耗動(dòng)態(tài)。能耗分析模塊提供了基于樓宇歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，顯示樓宇能耗同比、環(huán)比、占比等信息，發(fā)現(xiàn)樓宇能耗變化與特性，診斷用能情況，挖掘節(jié)能潛力，為樓宇業(yè)主提供節(jié)能指向幫助樓宇業(yè)主更好地管理能耗水平，體現(xiàn)能耗管理效果；同時(shí)提供了基于全市同類建筑能耗數(shù)據(jù)的能耗實(shí)時(shí)排名，使業(yè)主掌握樓宇能耗在全市同類建筑中的定位，通過排名變化，顯示能耗管理效果。能耗反饋模塊提供了與樓宇業(yè)主的信息交互，為樓宇業(yè)主提供歷史數(shù)據(jù)報(bào)表輸出，為樓宇業(yè)主提供動(dòng)態(tài)信息推送，如能耗異常情況、節(jié)能診斷情況等。能耗新聞模塊提供了獲取新政策法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)新聞及行業(yè)動(dòng)態(tài)的功能，樓宇業(yè)主通過此模塊功能可以掌握行業(yè)動(dòng)態(tài)走向。

能耗在線除了包含四大主要功能外，還包含用戶管理模塊功能，提供了使用系統(tǒng)的輔助功能。如圖 1 所示為能耗在線的功能框架圖。

1.架構(gòu)設(shè)計(jì)

能耗在線的運(yùn)行設(shè)備是移動(dòng)智能終端，而當(dāng)前智能終端設(shè)備多種多樣，各智能終端的系統(tǒng)也不盡相同，主要有 IOS、Android兩種；為了適應(yīng)不同系統(tǒng)的移動(dòng)設(shè)備，系統(tǒng)的架構(gòu)應(yīng)能這種差異、實(shí)現(xiàn)一次開發(fā)、多平臺(tái)使用的能耗在線。如圖2所示為跨平臺(tái)移動(dòng)移動(dòng)應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)圖。

圖 2 跨平臺(tái)移動(dòng)移動(dòng)應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

此架構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是支持層插件向展示層提供無差別的接口關(guān)閉了平臺(tái)層的差異、以及無差異的數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求功能，實(shí)現(xiàn)了同一展示層的不同平臺(tái)運(yùn)行，以及不同平臺(tái)的通用請(qǐng)求。

2.數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息包含：建筑信息、能耗信息、政策新聞信息、用戶信息等。這些信息彼此關(guān)聯(lián)，如圖 3 為能耗信息相關(guān)的 E-R 圖。

在這些數(shù)據(jù)中能耗信息是實(shí)時(shí)變化的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)、分析、反饋等功能均需要依靠此數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的主要能耗相關(guān)功能，能耗信息的數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)如表 1 所示； 通過此表將獲取到各個(gè)能耗分項(xiàng)的實(shí)時(shí)小時(shí)數(shù)據(jù)，并作為后續(xù)的能耗分析、反饋的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖 3 能耗信息 E-R 圖

在這些數(shù)據(jù)中能耗信息是實(shí)時(shí)變化的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，監(jiān) 測(cè)、分析、反饋等功能均需要依靠此數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng) 的主要能耗相關(guān)功能，能耗信息的數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)如表 1 所示； 通過此表將獲取到各個(gè)能耗分項(xiàng)的實(shí)時(shí)小時(shí)數(shù)據(jù)，并作為后 續(xù)的能耗分析、反饋的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

表 1 能耗小時(shí)數(shù)據(jù)表

1.概述

Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對(duì)水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對(duì)用戶端所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，有效節(jié)約能源，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源計(jì)算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實(shí)可行的節(jié)能措施，并向縣級(jí)以上管理節(jié)能工作的部門報(bào)送能源計(jì)算報(bào)告。

2.應(yīng)用場(chǎng)所

適用于公共建筑、集團(tuán)公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測(cè)與管理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)。

3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、測(cè)控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用現(xiàn)場(chǎng)總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊中的一種或多種結(jié)合的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，它可以和檢測(cè)設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的采用面向?qū)ο蟮姆謱?、分?jí)、分布式智能一體化結(jié)構(gòu)。建立如下層次結(jié)構(gòu)：

1.系統(tǒng)概況

平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)月能耗折算、地圖導(dǎo)航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線，當(dāng)日，當(dāng)月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

2.用能概況

對(duì)建筑、部門、區(qū)域、支路、分類分項(xiàng)等用能進(jìn)行對(duì)比，支持當(dāng)日逐時(shí)趨勢(shì)、當(dāng)月逐日趨勢(shì)曲線、分時(shí)段能耗統(tǒng)計(jì)對(duì)比、總能耗 同環(huán)比對(duì)比。

3.用能統(tǒng)計(jì)

對(duì)建筑、區(qū)域、分項(xiàng)、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報(bào)表的形式統(tǒng)計(jì)對(duì)分類能源用能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支持報(bào)表數(shù)據(jù)導(dǎo)出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行生成柱狀圖。

4.復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)

復(fù)費(fèi)率報(bào)表按日、月、年統(tǒng)計(jì)對(duì)單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費(fèi)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL。

5.同比分析

對(duì)建筑、分項(xiàng)、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報(bào)表結(jié)合的方式進(jìn)行用能數(shù)據(jù)同比分析。

6.能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑時(shí)段內(nèi)各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標(biāo)值查看。

7.夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對(duì)選擇支路分類能源在時(shí)段工作時(shí)間與非工作時(shí)間用能統(tǒng)計(jì)對(duì)比，支持導(dǎo)出報(bào)表。

8.設(shè)備管理

設(shè)備管理包括，設(shè)備類型、設(shè)備臺(tái)賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設(shè)備，確保設(shè)備的運(yùn)行。

9.用戶報(bào)告

用戶報(bào)告針對(duì)選定的建筑自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各能源的月使用的同環(huán)比趨勢(shì)，并提供簡(jiǎn)單的能耗分析結(jié)果，針對(duì)用電提供單獨(dú)的復(fù)費(fèi)率用能分析，報(bào)告可編輯。

能耗在線具有能耗監(jiān)測(cè)、能耗分析、能耗反饋、能耗新聞四大功能，并采用基于 Ionic 與 Cordova 的HybridAPP 開發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)的移動(dòng)應(yīng)用；為公共建筑樓宇業(yè)主提供了更好的服務(wù)，幫助其查看樓宇能耗動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)用能異常，實(shí)時(shí)查詢歷史數(shù)據(jù)，挖掘樓宇節(jié)能潛力，查看能耗管理效果，掌握能耗政策法規(guī)與動(dòng)向。能耗在線的上線運(yùn)行已經(jīng)取得了用戶的好評(píng)，后續(xù)能耗在線還將在監(jiān)管決策方面增加功能，為監(jiān)管部門提供服務(wù)，并形成一個(gè)具有能耗監(jiān)測(cè)、分析、決策支持等功能的智能移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)。

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[7]肖朋林.公共建筑能耗在線移動(dòng)應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

[8]安科瑞 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè). 2022.05版

任運(yùn)業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)榻ㄖ芎南到y(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。