能耗在線系統在公共建筑中的設計與應用

       當前我國建筑能耗約占社會總能耗的百分之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。

       本文所述公共建筑能耗在線系統（簡稱：能耗在線）將向樓宇業主提供上述功能，為了適應人們生活工作習慣向碎片化、移動化的轉移，開發一款移動能耗監測系統是一項必要且有意義事情。當前移動設備品牌眾多，移動平臺也包括iOS 和Android 兩大主流平臺。本文通過對移動應用開發技術的研究，前端基于VUE開發，后端基于JAVA的移動應用開發技術， 并實現了多平臺通用的移動能耗在線，實現了樓宇業主隨時隨地的查看樓宇能耗動態、查看能耗管理效果。 

       能耗在線的設計實現旨在為樓宇業主提供更好的服務， 幫助樓宇業主查看樓宇能耗動態，及時發現用能異常，實時查詢歷史數據，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向。能耗在線具有了四大主要功能， 分別是實時能耗監測、能耗分析、能耗反饋、能耗新聞。

圖 1 能耗在線的功能框架

       能耗監測模塊提供了樓宇用電實時監測情況，包括四大分項（照明系統、空調系統、動力系統、特殊用電）和總用電，使業主實時掌握樓宇能耗動態。能耗分析模塊提供了基于樓宇歷史數據和實時數據，顯示樓宇能耗同比、環比、占比等信息，發現樓宇能耗變化與特性，診斷用能情況，挖掘節能潛力，為樓宇業主提供節能指向幫助樓宇業主更好地管理能耗水平，體現能耗管理效果；同時提供了基于全市同類建筑能耗數據的能耗實時排名，使業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主的信息交互，為樓宇業主提供歷史數據報表輸出，為樓宇業主提供動態信息推送，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、相關新聞及行業動態的功能，樓宇業主通過此模塊功能可以掌握行業動態走向。 

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，提供了使用系統的輔助功能。如圖 1 所示為能耗在線的功能框架圖。 

1.架構設計 

       能耗在線的運行設備是移動智能終端，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設備，系統的架構應能這種差異、實現一次開發、多平臺使用的能耗在線。如圖2所示為跨平臺移動移動應用架構設計圖。

圖 2 跨平臺移動移動應用架構設計圖

       此架構設計的關鍵是支持層插件向展示層提供無差別的接口關閉了平臺層的差異、以及無差異的數據發送請求功能，實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、用戶信息等。這些信息彼此關聯，如圖 3 為能耗信息相關的 E-R 圖。

在這些數據中能耗信息是實時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。為了實現了系統的主要能耗相關功能，能耗信息的數據表設計如表 1 所示； 通過此表將獲取到各個能耗分項的實時小時數據，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時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。為了實現了系統 的主要能耗相關功能，能耗信息的數據表設計如表 1 所示； 通過此表將獲取到各個能耗分項的實時小時數據，并作為后 續的能耗分析、反饋的基礎數據。

表 1 能耗小時數據表

1.概述

       Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶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，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據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，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關規定實施能源計算，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門報送能源計算報告。

2.應用場所

       適用于公共建筑、集團公司、工業園區、大型物業、學校、醫院、企業等不同行業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，根據現場實際情況采用現場總線、光纖環網或無線通訊中的一種或多種結合的組網方式，為大型公共建筑的實時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。網絡化、單元化、組態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，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。

2.用能概況

       對建筑、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗 同環比對比。

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能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。

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段內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、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統計對比，支持導出報表。

8.設備管理

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

9.用戶報告

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

 

 六、結語 

       能耗在線具有能耗監測、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 開發模式，實現了跨平臺的移動應用；為公共建筑樓宇業主提供了更好的服務，幫助其查看樓宇能耗動態，及時發現用能異常，實時查詢歷史數據，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向。能耗在線的上線運行已經取得了用戶的好評，后續能耗在線還將在監管決策方面增加功能，為監管部門提供服務，并形成一個具有能耗監測、分析、決策支持等功能的智能移動應用系統。 

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[8]安科瑞 企業微電網設計與應用手冊. 2022.05版