智能能源管理系统的设计与实现

发布时间：2025-01-13 05:54

与智能家居系统集成，实现全面能源管理。 #生活技巧# #居家生活技巧# #节省能源的生活习惯# #智能温控系统#

摘要：针对低能耗绿色建筑提出了一种智能能源管理系统。系统关键核心产品采用非常先进的绿色建筑能源管理技术，实时监控各个弱电系统的运行状态，并将数据采集到中央数据库。系统自动分析各设备的能耗和能效，并提供合理的建议，进一步优化设备，实现整个弱电系统信息资源的合理共享和分配，保证系统内所有设备建筑处于高效节能的最佳运行状态。系统注重整体节能运行，

关键词：能源管理；能源消耗收集；能耗分析；能耗监测

一、简介

绿色建筑是指最大限度地节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适宜、高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。建筑能源管理体系以绿色建筑为核心。在保证高舒适度的同时，坚持“低碳高效”的原则，打造低能耗、高舒适度的绿色建筑。关键核心产品采用非常先进的绿色建筑能源管理技术，实时监控各个弱电系统的运行状态，并将数据采集到中央数据库。系统自动分析每台设备的能耗和能效，并给出合理的建议。所以，进一步优化设备，实现整个弱电系统信息资源的合理共享和分布，确保楼内所有设备处于高效节能的最佳运行状态。[1]侧重于系统的整体节能运行，其运行管理模式和系统控制策略易于理解和应用。

二、系统结构

建筑能源管理系统是一套完整的能源管理解决方案，提供从硬件到软件的设备和技术措施。硬件方面，支持国内外大部分通讯采集仪器（支持OPC、TCP/IP等协议）；[2] 软件方面，包括数据采集、实时数据、OPE开户数据、能源管理分析数据、系统管理、数据展示、分析、控制等多层次功能。

1.硬件层

硬件层一般采用多功能智能仪表，实时动态采集数据并上传到数据层，两者通过采集软件连接；

2.数据传输层

通过各种协议和协议将底层数据上传汇总到能源管理系统，交由系统处理分析；

3.数据层

包括实时数据库、OPE开户数据库、能源管理数据库，是整个系统的核心基础；

4.数据处理层

存储和预处理海量数据，为分析和决策做准备；

5.系统应用层

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包括3D显示、实时监控、集中控制、动态分析等，是整个系统的核心和关键；

6.系统管理

包括基本信息的配置和管理，以及整个软件的配置。

三、系统功能设计

1.构建基本信息配置

可在系统中自由配置所管辖的楼宇信息，包括向系统中添加楼宇、配置楼宇的楼层和分支信息；配置楼层、房间用户信息、电费、价格信息等。 [3] 当辖区建筑物增减时，可自行快速方便地配置。

2.能耗数据实时监控

主要是对每台仪器进行实时监控。发生故障时，可通过监控屏及时发现故障仪表，方便用户及时跟踪现场处理。主要内容包括：

(1）网络通讯状态监控

实时监控整栋楼的网络通讯。当发现网络通信异常时，可以及时、有针对性地对通信异常的网络进行维护。

(2）各仪器通讯状态

监控每台仪器的通讯状态，在没有通讯和通讯中断时及时报警和高亮，方便用户有针对性的维护，无需手动检查每一台。

(3）参数实时监控

实时监控每台仪器的采集量，用户可随时判断各采集点的压力损失、流量损失及无法采集数据的点，便于及时发现和及时处理。

(4）供水管网监控

监控各供水采集仪表，可以查看各仪表的实时流量、累计流量等，当仪表出现故障时，能及时发现并处理。

3.建筑分类能耗分析

系统在完成数据处理和上传的同时，对建筑能耗进行分类分析。这部分功能符合114号文的定义，将建筑能耗分为以下六类：（1）耗电量；（2）耗水量；（3）燃气消耗（天然气或煤气）；(4）集中供热消耗；(5）集中供冷消耗；(6）其他能源应用（如集中供热水、煤、油、可再生能源等）。您可以选择楼层查看该楼层多盏灯的开启状态、照度、功率等。您可以手动控制照明开关、照度强度、

4.建筑能耗分析

(1）照明插座电

建筑物主要功能区的照明、插座等室内设备用电。主要包括照明及插座用电、走廊及应急照明用电、户外景观照明用电。

(2）空调用电

主要包括冷热站用电和空调终端用电。

(3）功耗

主要包括电梯用电、水泵用电和风机用电。

(4）特殊用电

主要包括信息中心、洗衣房、厨房餐厅、游泳池、健身房或其他特殊用电。建筑总能耗为各类建筑能耗（水耗除外）折算标准煤量之和。总用电量=∑每台变压器总表的直接测量值；分类能耗=∑各分类能耗表的直接测量值；分项用电量=∑各分项用电量表的直接计量值；单位建筑面积用电量=总用电量/总建筑面积；单位空调面积用电量=总用电量/空调总面积。

5.能耗同比和环比分析

统计建筑物或区域的每小时、每天和每年的能耗，并以曲线图、条形图等不同方式显示，并支持报表输出。

6.能耗数据分析

通过对建筑能耗数据的统计分析，结合模型建筑能耗对比，确定建筑能耗对比高效能耗管理系统，了解建筑能耗状况和设备能耗效率确定，从而为建筑物的能源管理提供优化措施。[4] 能耗数据分析模块是能耗管理软件的精髓。目前市场上各种软件的算法不尽相同，其效果有待市场验证。而基于模糊逻辑变量和模糊逻辑推理的计算机智能控制技术的发展将极大地提升能源管理水平。

7.能耗指标统计

以图表的形式显示以下能耗指标：建筑总能耗、总用电量、单位建筑面积用电量、单位空调面积用电量、分类单位建筑面积能耗、分类单位空气能耗空调面积，单位建筑面积分项能耗和单位空调面积分项能耗；并显示同类建筑各项指标的平均值，让用户对建筑能耗一目了然。

8.能耗分析

包括能耗构成分析和能耗趋势分析。能源消耗构成分析采用饼状图显示指定时间段内各类能源消耗占总能源消耗的百分比；能耗趋势分析使用折线图显示指定的能耗。指定能源在时间段内的消耗趋势。

(1）能耗报表管理

自动生成所需数据（日/月/季/年）报表、周期阶段报表和事件报表，并可按用户要求的格式和方法保存、导出或打印。[5] 报告的类型、内容和格式可以由用户动态调整。

(2）能耗报告分析

系统可提取各类能耗数据进行自动分析，建立基准值并确定各监测点能耗的能耗水平，提出能耗改善的完整诊断流程，并提供能耗分析报告帮助用户进行节能措施和设备改造。

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(3）手动数据上传

对于未安装自动采集器或能源消耗（如汽油、煤炭等）数据采集器无法自动采集的分支机构，提供手动数据上传和审核功能，避免因数据丢失而导致的各种问题。

(4）数据备份管理

用户手动或系统自动备份和保存各种数据；当特殊情况导致数据丢失时，可以自动导入最新的备份数据进行数据恢复，避免特殊情况下因数据丢失而造成的各种损失。

(5）报警设置

用户可根据不同楼层、分支机构、设备的能耗需求，在不同时间段设置不同的报警策略。当出现不合理的能耗时，系统会根据设置的报警方式提醒用户，避免设备故障。或人为原因造成的能源浪费；一段时间后，用户还可以通过OPE打开报警记录，分析当前的节能策略是否需要修改，最大程度保证能源和资金的合理使用。

(6）系统管理

用户通过该模块管理系统的底层设置。例如，该模块可用于配置和管理能耗指标；配置和管理生产报告的要求和样式；为系统用户配置和管理权限；查看系统操作日志等

四、系统功能

1.人机交互技术

基于人机交互的界面设计采用WEB呈现方式，系统支持个性化需求。用户可以根据自己的喜好配置不同的呈现形式，满足不同人群的需求。

2.多终端接入

满足各种不同终端的访问，即个人电脑、手机、Ipad等，支持多种主流浏览器。

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3.多元化数据分析

丰富的数据呈现和灵活的功能配置。层层运用数据挖掘技术，最大限度地发现数据价值。

4.设备运行管理

关注设备运行管理，通过监控发现设备运行异常情况，进而优化设备，提高设备性能，延长设备使用寿命。

5.分布式海量存储技术

分布式海量存储技术可以快速处理大量数据，具有很强的系统兼容性、开放性和可扩展性。系统可与光伏发电系统、暖通空调系统、智能照明系统、地热采暖系统、楼宇自控系统等第三方系统完美对接，最终只需登录我们的网站即可满足所有需求系统。并且系统提供二次开发手册、驱动开发、Web界面高效能耗管理系统，保证了系统的开放性和可扩展性。

五、在 OPE 开户

系统实时监控各个弱电系统的能耗、能效和运行参数。通过同一设备的能效指标对比，及时发现低能效设备，进而优化设备，提高设备性能；设备故障，减少对设备的影响，延长设备的使用寿命，让所有设备节能高效地运行。对所有设备进行集中管控，避免“时间”维度上的浪费，实现不该用能的时间不使用能源，用能时间段合理使用能源，让所有设备正常工作协调和最大限度地利用资源。

参考OPE开户文件

[1] 徐小云. 莱钢能源智能管控一体化系统的研究与应用[J]．机电信息。2017 (12）, 56-57.

[2] 江平. 电能计量在节能减排中的应用[J]. 低碳世界。2017 (10）, 35-36.

[3] 李光军. 煤炭企业能源管理系统的设计与应用[J]．煤矿机电。2016 (02）, 21-23.

[4] 唐雨佳．基于物联网的能源管理系统设计[J]．计算机应用程序和软件。2011 (12）, 59-61.

[5] 罗贤熙，袁明哲，许华彦，王宏。钢铁企业先进能源管理系统研究新进展[J]. 信息和控制。2011 (06）, 48-49.

[6] 姜玉祥，黄全福，洪晓河。基于钢铁企业能源特征及相互关系的能源管理信息系统研究[J]. 冶金自动化, 2011 (02）, 12-13.

网址：智能能源管理系统的设计与实现 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/703796

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