能耗在線(xiàn)系統在公共建筑的設計與應用

摘要：目前我國建筑能耗約占社會(huì )總能耗的百分之三十三，其中公共建筑高耗能問(wèn)題日益突出；向公共建筑樓宇業(yè)主提供實(shí)時(shí)的能耗數據與分析，有助于提高業(yè)主的節能意識和管理決策。本文設計了具有實(shí)時(shí)能耗監測、能耗分析、能耗反饋、能耗新聞等功能的公共建筑能耗在線(xiàn)系統，前端基于VUE開(kāi)發(fā)，后端基于JAVA開(kāi)發(fā)的應用技術(shù)實(shí)現系統的多平臺兼容。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)應用。

關(guān)鍵詞：能耗監測；能耗分析；能耗排名；混合型移動(dòng)應用

       當前我國建筑能耗約占社會(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)調研結果表明，只占我國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(zhù)國家城鎮化的步伐，已經(jīng)高速發(fā)展的城市建設將更加快速，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(wèn)題將日益突出；實(shí)現公共建筑的節能，減少公共建筑的能耗消耗具有重大的意義。而目前我國建筑節能工作依靠推動(dòng)和實(shí)施，沒(méi)有形成建筑節能的管理和大眾意識。使樓宇業(yè)主實(shí)時(shí)掌握樓宇能耗動(dòng)態(tài)、能耗排名、節能潛力等信息，有助于提高業(yè)主的節能意識和節能管理水平，進(jìn)而達到減少公共建筑的能耗消耗。

       本文所述公共建筑能耗在線(xiàn)系統（簡(jiǎn)稱(chēng)：能耗在線(xiàn)）將向樓宇業(yè)主提供上述功能，為了適應人們生活工作習慣向碎片化、移動(dòng)化的轉移，開(kāi)發(fā)一款移動(dòng)能耗監測系統是一項必要且有意義事情。當前移動(dòng)設備品牌眾多，移動(dòng)平臺也包括iOS 和Android 兩大主流平臺。本文通過(guò)對移動(dòng)應用開(kāi)發(fā)技術(shù)的研究，前端基于VUE開(kāi)發(fā)，后端基于JAVA的移動(dòng)應用開(kāi)發(fā)技術(shù)， 并實(shí)現了多平臺通用的移動(dòng)能耗在線(xiàn)，實(shí)現了樓宇業(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(xiàn)的設計實(shí)現旨在為樓宇業(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)現用能異常，實(shí)時(shí)查詢(xún)歷史數據，挖掘樓宇節能潛力，查看能耗管理效果， 掌握能耗政策法規與動(dòng)向。能耗在線(xiàn)具有了四大主要功能， 分別是實(shí)時(shí)能耗監測、能耗分析、能耗反饋、能耗新聞。

圖 1 能耗在線(xiàn)的功能框架

       能耗監測模塊提供了樓宇用電實(shí)時(shí)監測情況，包括四大分項（照明系統、空調系統、動(dòng)力系統、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據和實(shí)時(shí)數據，顯示樓宇能耗同比、環(huán)比、占比等信息，發(fā)現樓宇能耗變化與特性，診斷用能情況，挖掘節能潛力，為樓宇業(yè)主提供節能指向幫助樓宇業(yè)主更好地管理能耗水平，體現能耗管理效果；同時(shí)提供了基于全市同類(lèi)建筑能耗數據的能耗實(shí)時(shí)排名，使業(yè)主掌握樓宇能耗在全市同類(lèi)建筑中的定位，通過(guò)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)主提供歷史數據報表輸出，為樓宇業(yè)主提供動(dòng)態(tài)信息推送，如能耗異常情況、節能診斷情況等。能耗新聞模塊提供了獲取新政策法規及標準、相關(guān)新聞及行業(yè)動(dòng)態(tài)的功能，樓宇業(yè)主通過(guò)此模塊功能可以掌握行業(yè)動(dòng)態(tài)走向。 

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

1.架構設計 

       能耗在線(xiàn)的運行設備是移動(dòng)智能終端，而當前智能終端設備多種多樣，各智能終端的系統也不盡相同，主要有 IOS、Android兩種；為了適應不同系統的移動(dòng)設備，系統的架構應能這種差異、實(shí)現一次開(kāi)發(fā)、多平臺使用的能耗在線(xiàn)。如圖2所示為跨平臺移動(dòng)移動(dòng)應用架構設計圖。

圖 2 跨平臺移動(dòng)移動(dòng)應用架構設計圖

       此架構設計的關(guān)鍵是支持層插件向展示層提供無(wú)差別的接口關(guān)閉了平臺層的差異、以及無(wú)差異的數據發(fā)送請求功能，實(shí)現了同一展示層的不同平臺運行，以及不同平臺的通用請求。 

2.數據設計 

       根據系統的功能需求，系統的數據信息包含：建筑信息、能耗信息、政策新聞信息、用戶(hù)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。

在這些數據中能耗信息是實(shí)時(shí)變化的重要基礎數據，監測、分析、反饋等功能均需要依靠此數據。為了實(shí)現了系統的主要能耗相關(guān)功能，能耗信息的數據表設計如表 1 所示； 通過(guò)此表將獲取到各個(gè)能耗分項的實(shí)時(shí)小時(shí)數據，并作為后續的能耗分析、反饋的基礎數據。

圖 3 能耗信息 E-R 圖

       在這些數據中能耗信息是實(shí)時(shí)變化的重要基礎數據，監 測、分析、反饋等功能均需要依靠此數據。為了實(shí)現了系統 的主要能耗相關(guān)功能，能耗信息的數據表設計如表 1 所示； 通過(guò)此表將獲取到各個(gè)能耗分項的實(shí)時(shí)小時(shí)數據，并作為后 續的能耗分析、反饋的基礎數據。

表 1 能耗小時(shí)數據表

1.概述

       Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶(hù)端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過(guò)對用戶(hù)端所有能耗進(jìn)行細分和統計，以直觀(guān)的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類(lèi)能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶(hù)進(jìn)一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶(hù)可按照國家有關(guān)規定實(shí)施能源計算，分析現狀，查找問(wèn)題，挖掘節能潛力，提出切實(shí)可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門(mén)報送能源計算報告。

2.應用場(chǎng)所

       適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區、大型物業(yè)、學(xué)校、醫院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。

 

3.系統結構

       Acrel-5000web建筑能耗分析系統以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，根據現場(chǎng)實(shí)際情況采用現場(chǎng)總線(xiàn)、光纖環(huán)網(wǎng)或無(wú)線(xiàn)通訊中的一種或多種結合的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數據采集及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測設備構成任意復雜的監控系統。網(wǎng)絡(luò )化、單元化、組態(tài)化的采用面向對象的分層、分級、分布式智能一體化結構。建立如下層次結構：

1.系統概況

       平臺運行狀態(tài)，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時(shí)、逐月曲線(xiàn)，當日，當月能耗同比分析滾動(dòng)顯示。

2.用能概況

       對建筑、部門(mén)、區域、支路、分類(lèi)分項等用能進(jìn)行對比，支持當日逐時(shí)趨勢、當月逐日趨勢曲線(xiàn)、分時(shí)段能耗統計對比、總能耗 同環(huán)比對比。

3.用能統計

       對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類(lèi)能源用能進(jìn)行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進(jìn)行生成柱狀圖。

4.復費率統計

       復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進(jìn)行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

5.同比分析

       對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進(jìn)行用能數據同比分析。

6.能源流向圖

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

7.夜間能耗分析

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

8.設備管理

       設備管理包括，設備類(lèi)型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶(hù)合理管理設備，確保設備的運行。

9.用戶(hù)報告

       用戶(hù)報告針對選定的建筑自動(dòng)統計各能源的月使用的同環(huán)比趨勢，并提供簡(jiǎn)單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

 

 六、結語(yǔ) 

       能耗在線(xiàn)具有能耗監測、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(kāi)發(fā)模式，實(shí)現了跨平臺的移動(dòng)應用；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)現用能異常，實(shí)時(shí)查詢(xún)歷史數據，挖掘樓宇節能潛力，查看能耗管理效果，掌握能耗政策法規與動(dòng)向。能耗在線(xiàn)的上線(xiàn)運行已經(jīng)取得了用戶(hù)的好評，后續能耗在線(xiàn)還將在監管決策方面增加功能，為監管部門(mén)提供服務(wù)，并形成一個(gè)具有能耗監測、分析、決策支持等功能的智能移動(dòng)應用系統。 

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[6]力銳，蔡鴻明，徐博藝，姜麗紅.基于 REST 面向資源的企業(yè)集成平臺框架[J].計算機工程，2010，36（2）：1 05 -109.作者簡(jiǎn)介：肖朋林，1989 年生，安徽亳州人，碩士。

[7]肖朋林.公共建筑能耗在線(xiàn)移動(dòng)應用設計與實(shí)現

[8]安科瑞 企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊. 2022.05版

 

范曼曼，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為建筑能耗系統的設計與應用