專利名稱：一種智能建筑能源管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在智能建筑能源方面的應(yīng)用，具體適用于面向企業(yè)管理和業(yè)務(wù)特點(diǎn)的能源管理。
背景技術(shù)：
我國(guó)建筑年電力消耗總量占全國(guó)總消耗量的10%，能源費(fèi)用超過(guò)800億元，在世界上單位建筑面積能耗排名第一；產(chǎn)生這些問(wèn)題主要原因是1)缺乏科學(xué)有效的電能效率管理手段，比如不清楚建筑物內(nèi)的電能主要消耗在什么地方、在什么時(shí)間消耗了多少電能、 電能浪費(fèi)的漏洞在哪里、改善的機(jī)會(huì)又有那些；幻在電力分配系統(tǒng)和電力品質(zhì)層面上，不清楚有多少無(wú)功功率的消耗量，那個(gè)時(shí)間段的功率因素是多少；3)在負(fù)荷與設(shè)備層面，對(duì)中央空調(diào)、照明系統(tǒng)、鍋爐和其他耗能負(fù)荷的家底不了解，處于一種粗放式的管理狀態(tài)。目前我國(guó)新建的建筑標(biāo)準(zhǔn)都幾乎是按照智能建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)的。智能建筑實(shí)現(xiàn)的核心是系統(tǒng)集成，通過(guò)系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)綜合共享，提高服務(wù)質(zhì)量和工作效率，達(dá)到多快、好省和高效的目的。然而，隨著智能建筑的不斷深化，被管理的對(duì)象趨于復(fù)雜化，復(fù)雜化的因素主要有被管理的數(shù)量、對(duì)象的種類、組織的異構(gòu)性、物理分布、參與組織的單元的數(shù)量、服務(wù)綜合的程度等，這時(shí)，由傳統(tǒng)的相對(duì)單一的網(wǎng)絡(luò)管理擴(kuò)展為基于分布化的網(wǎng)絡(luò)綜合管理是環(huán)境的必然要求。同時(shí)面向企業(yè)管理和業(yè)務(wù)特點(diǎn)的能源管理的重要性也逐漸被人們所重視。關(guān)于區(qū)域、建筑群和建筑物能源管理問(wèn)題的本質(zhì)可以通過(guò)數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題的形式來(lái)給出一般性的描述 目標(biāo)函數(shù)=MIN(區(qū)域、建筑群和建筑物的總能耗費(fèi)用)； 約束條件區(qū)域、建筑群和建筑物的各種用能需求、外部供入各種能源的市場(chǎng)價(jià)格以及環(huán)境氣象條件； 決策變量外部供入能源的選擇、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)(包括開/停與負(fù)荷率)，關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定值(包括室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等)以及其他影響到系統(tǒng)能耗的因素。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00710035773. 3公開了一種建筑節(jié)能控制方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用上位能源管理計(jì)算機(jī)和建筑能耗設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)一采集建筑能耗設(shè)備的能源實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一計(jì)算分析，并與數(shù)據(jù)庫(kù)中的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，超標(biāo)發(fā)出報(bào)警，并輸出控制信號(hào)， 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接控制建筑能耗設(shè)備節(jié)能運(yùn)行或停機(jī)。上述的建筑節(jié)能控制方法及系統(tǒng)存在著幾個(gè)主要問(wèn)題1)建筑物內(nèi)所有能耗數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理相分離，尚未將智能建筑節(jié)能管理作為信息、資源和任務(wù)的綜合共享與全局一體化的綜合管理中的一個(gè)組成部分；幻沒(méi)有考慮被管理的數(shù)量、對(duì)象的種類、組織的異構(gòu)性、物理分布、參與組織的單元的數(shù)量、服務(wù)綜合的程度等復(fù)雜因數(shù)；幻在系統(tǒng)的分布綜合化、動(dòng)態(tài)化和智能化等方面缺少綜合考慮；4)只進(jìn)行了能耗報(bào)警功能，而在能源審計(jì)、設(shè)備能耗管理、區(qū)域能耗管理、能源預(yù)測(cè)管理和能源評(píng)估等方面沒(méi)有進(jìn)行綜合考量，缺少一種建筑能源管理的優(yōu)化解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的建筑節(jié)能控制方法及系統(tǒng)的電能效率管理手段單一、與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理相分離、綜合化動(dòng)態(tài)化智能化方面欠缺的不足，本發(fā)明提供一種具有多種節(jié)能管理手段的、結(jié)合企業(yè)管理和業(yè)務(wù)特點(diǎn)的、精細(xì)化的、動(dòng)態(tài)化的、綜合化的智能建筑能源管理系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種智能建筑能源管理系統(tǒng)，所述智能建筑能源管理系統(tǒng)包括系統(tǒng)設(shè)置單元，用于設(shè)置能耗管理對(duì)象、管理者信息，系統(tǒng)提供用戶權(quán)限管理、系統(tǒng)通知、系統(tǒng)錯(cuò)誤信息、系統(tǒng)操作記錄、能耗術(shù)語(yǔ)解釋以及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置；所述的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置包括外部供入能源的選擇、設(shè)備的按日歷計(jì)劃運(yùn)行的狀態(tài)和關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定值，所述關(guān)鍵參數(shù)包括室內(nèi)環(huán)境參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)；能耗數(shù)據(jù)采集單元，用于采集能耗管理對(duì)象的能耗數(shù)據(jù)；采用不同協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行通信，對(duì)建筑各種耗能設(shè)備和節(jié)能設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并自動(dòng)在模擬圖塊上顯示能耗設(shè)備的實(shí)時(shí)動(dòng)靜態(tài)屬性；能源審計(jì)管理單元，用于審計(jì)能耗管理對(duì)象的能耗狀態(tài)，包括無(wú)功功率的大小和相位角；自動(dòng)采集各耗能設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，并自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，如發(fā)生異常運(yùn)行狀況， 系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警；設(shè)備能耗管理單元，用于對(duì)以設(shè)備為單位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理；系統(tǒng)具備自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各耗能設(shè)備歷史數(shù)據(jù)和能源形態(tài)歸類綜合數(shù)據(jù)能力，以坐標(biāo)曲線、格式報(bào)表的形式顯示、輸出和打??；區(qū)域能耗管理單元，用于以區(qū)域?yàn)閱挝坏膶?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理；所述的區(qū)域是單幢建筑物、是群體建筑物、集中的群體建筑物或是分散的群體建筑物；所述的區(qū)域能耗管理單元按時(shí)間段、基準(zhǔn)時(shí)間及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)能耗的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出區(qū)域中各耗能設(shè)備比較數(shù)據(jù)；具備當(dāng)年時(shí)期數(shù)據(jù)與去年時(shí)期能耗，其他建筑物同類能耗之間的可比性，得出環(huán)比數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成能耗報(bào)告形成能耗管理文件；所述的能耗管理文件中，給用戶提供各能源管理組逐時(shí)、逐日、逐月、逐年能耗值報(bào)告，幫助用戶掌握自己的能源消耗情況，找出能源消耗異常值；單位面積能耗指標(biāo)報(bào)告為能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)提供數(shù)據(jù)支持；溫度、濕度參考功能幫助分析能耗數(shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)據(jù)的相關(guān)性。能源預(yù)測(cè)管理單元，用于根據(jù)所述的能源管理數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史和現(xiàn)階段的各種能耗數(shù)據(jù)、所述的能源審計(jì)管理單元中各能耗管理對(duì)象的能耗狀態(tài)和能源計(jì)劃實(shí)施單元的要求進(jìn)行區(qū)域能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)分析；能耗報(bào)警及需量控制單元，用于根據(jù)單位的負(fù)荷組、負(fù)荷和契約容量信息進(jìn)行需量控制；能源評(píng)估單元，用于優(yōu)化能源調(diào)度和平衡、節(jié)約能源和改善無(wú)功功率的消耗量；能源計(jì)劃單元，用于根據(jù)目前的能源使用情況做出合理的能源使用計(jì)劃；能源管理數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)管理者、建筑物、建筑物的樓層、能耗管理對(duì)象、計(jì)量表、系統(tǒng)參數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)、能耗設(shè)備日歷運(yùn)行計(jì)劃、能耗基本數(shù)據(jù)、專家知識(shí)庫(kù)和優(yōu)先控制能耗對(duì)象裝置數(shù)據(jù)表。
進(jìn)一步，所述的能源預(yù)測(cè)管理單元中，提供各分類分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)的逐時(shí)、逐日、逐月、逐年的統(tǒng)計(jì)圖表和文本報(bào)表，以及各類相關(guān)能耗指標(biāo)的圖表，各級(jí)管理人員對(duì)能源的班用量、日用量、月用量進(jìn)行比對(duì)，分析能源使用過(guò)程中的漏洞和不合理情況，調(diào)整能源分配策略；采用公式(1)來(lái)預(yù)測(cè)能源的需求值；Ppneed = PNneedX (1800-t) X Δ t/ Δ ρ (1)式中PpnMd為預(yù)測(cè)能源需求值，PN_d為當(dāng)前能源需求值，At/Δρ為預(yù)測(cè)系數(shù)，At 為監(jiān)測(cè)采樣時(shí)間間隔，單位為秒，Δρ為監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔內(nèi)能源的變化量，t預(yù)測(cè)時(shí)間間隔，單位為秒；如果預(yù)測(cè)能源需求值超過(guò)峰值契約容量就需要根據(jù)負(fù)荷卸載優(yōu)先級(jí)別卸載，以防止受到罰款或停電的處罰，預(yù)測(cè)周期為30分鐘。所述的能耗報(bào)警及需量控制單元中，需量控制系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻需量，根據(jù)負(fù)荷卸載優(yōu)先級(jí)別卸載或恢復(fù)負(fù)荷，確保系統(tǒng)需量不超過(guò)峰值契約容量，免受罰款或停電；具體做法是在用電負(fù)荷功率曲線圖中，若當(dāng)前用電需量趨近峰值契約容量時(shí)，需要采取措施來(lái)降低用電需量，需量控制算法實(shí)現(xiàn)步驟如下用DL將負(fù)荷進(jìn)行分組，一個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)負(fù)荷組，但每個(gè)負(fù)荷組必須對(duì)應(yīng)一個(gè)或一組契約；每個(gè)負(fù)荷組的控制運(yùn)算獨(dú)立進(jìn)行，DL將負(fù)荷按照6個(gè)卸載級(jí)別分類；DL 每分鐘處理以下流程1)DL讀取計(jì)量表數(shù)據(jù)；2)DL預(yù)測(cè)需量周期內(nèi)的功率需求，當(dāng)功率需求超過(guò)峰值契約容量設(shè)定，DL計(jì)算需要調(diào)整的功率值，這個(gè)功率值就是DL需要卸載的量；3)當(dāng)預(yù)測(cè)功率需求超過(guò)峰值契約容量設(shè)定，DL首先選擇卸載級(jí)別為6的負(fù)荷進(jìn)行卸載，直到達(dá)到卸載目標(biāo)；DL循環(huán)卸載可卸載的設(shè)備；以下條件下的負(fù)荷不能卸載a)負(fù)荷被鎖；b)負(fù)荷不在線，或處于報(bào)警狀態(tài)；c)負(fù)荷已經(jīng)處于卸載狀態(tài)或低于卸載級(jí)別；d)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間小于最小運(yùn)行時(shí)間；e)負(fù)荷剛剛被DL卸載并恢復(fù)，但恢復(fù)時(shí)間小于最小恢復(fù)時(shí)間；4)如果卸載級(jí)別為6的負(fù)荷全部被卸載，DL開始卸載比該級(jí)別小一級(jí)的負(fù)載，即卸載負(fù)載為5的負(fù)荷，直到滿足要求；5)如果卸載級(jí)別為5的負(fù)荷全部被卸載，DL開始卸載級(jí)別為4的負(fù)荷，直到滿足要求；直到卸載級(jí)別為1的負(fù)荷；6)如果卸載全部可卸載的負(fù)荷仍不能滿足要求，DL產(chǎn)生報(bào)警通知；7)每個(gè)負(fù)荷屬性中有最短卸載時(shí)間，DL比較每一個(gè)負(fù)荷被卸載的時(shí)間，滿足要求時(shí)，DL可以恢復(fù)負(fù)荷，恢復(fù)負(fù)荷的順序與卸載相反；DL在運(yùn)行態(tài)下負(fù)荷組圖和負(fù)荷明細(xì)圖，點(diǎn)擊負(fù)荷組可以查看該負(fù)荷組的運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示和需量周期內(nèi)的功率曲線，負(fù)荷明細(xì)圖中可以查看各負(fù)荷狀態(tài)，同時(shí)對(duì)負(fù)荷進(jìn)行控制， DL的分組信息存放在所述的優(yōu)先控制能耗對(duì)象裝置數(shù)據(jù)表內(nèi)。所述的能源評(píng)估單元中，依靠專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)離線、在線診斷和故障自動(dòng)恢復(fù)，根據(jù)耗能設(shè)備變化規(guī)律，自動(dòng)診斷能耗疾病，并給出節(jié)能報(bào)告以及耗能提示；所述的能源評(píng)估單元中還收錄有關(guān)能源管理國(guó)家和地方規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；建立用以實(shí)現(xiàn)區(qū)域、建筑群和建筑物的總能耗費(fèi)用的最小化的能源折標(biāo)系統(tǒng)，，即計(jì)算區(qū)域、建筑群和建筑物的總能耗費(fèi)用。所述的耗能提示，用戶通過(guò)人機(jī)界面自定義各種耗能類型，具備耗能事件的傳送、 確認(rèn)處理及記錄存檔功能，提示信息可通過(guò)電子郵件、短信、指定打印機(jī)等不同方式傳送至用戶。所述的能源折標(biāo)系統(tǒng)中，對(duì)于不同種類能源的使用情況折合成標(biāo)準(zhǔn)單位進(jìn)行比較和綜合，需要建立起燃油、燃煤、燃?xì)馀c使用電力的能源折合關(guān)系，將企業(yè)能耗值折算為熱量、標(biāo)準(zhǔn)煤以及原油、原煤等一次能源消耗量和相對(duì)的CO2釋放量，而所述能源折合關(guān)系動(dòng)態(tài)的、隨著能源市場(chǎng)的變動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。所述的能源計(jì)劃單元，形成能耗管理文件；根據(jù)目前的能源使用情況，做出能源使用計(jì)劃；根據(jù)能源使用需求，制訂能源采購(gòu)、生產(chǎn)、供應(yīng)計(jì)劃。所述的能源管理數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議將所述的能耗數(shù)據(jù)采集單元將采集的能耗基本數(shù)據(jù)保存在相應(yīng)的表中，所述的能源審計(jì)管理單元、所述的設(shè)備能耗管理單元、所述的區(qū)域能耗管理單元、所述的能源預(yù)測(cè)管理單元、所述的能耗報(bào)警及需量控制單元、所述的能源評(píng)估單元和所述的能源計(jì)劃單元從所述的能耗數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)能耗的監(jiān)測(cè)與管理。各個(gè)單元之間數(shù)據(jù)的交換和通信支持各種網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，包括RS485、232、0PC、 Bacnet、Lonwork 等接口和協(xié)議。本發(fā)明的有益效果為具有多種節(jié)能管理手段、結(jié)合企業(yè)管理和業(yè)務(wù)特點(diǎn)，具有精細(xì)化、動(dòng)態(tài)化、綜合化的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為通過(guò)削峰填谷進(jìn)行建筑能源管理概念圖；圖2為智能建筑能源管理系統(tǒng)的構(gòu)成框圖；圖3為一種智能建筑能源管理數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)和關(guān)系圖；圖4為一種智能建筑能源管理各子系統(tǒng)的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖4，一種智能建筑能源管理系統(tǒng)，包括用于設(shè)置能耗管理對(duì)象、管理者等相關(guān)信息的系統(tǒng)設(shè)置單元、用于采集能耗管理對(duì)象的能耗數(shù)據(jù)采集單元、用于審計(jì)能耗管理對(duì)象的能源審計(jì)管理單元、用于以設(shè)備為單位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理的設(shè)備能耗管理單元、用于以區(qū)域?yàn)閱挝坏膶?shí)時(shí)檢測(cè)和管理的區(qū)域能耗管理單元、用于進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析的能源預(yù)測(cè)管理單元、用于根據(jù)單位的負(fù)荷組、負(fù)荷和契約容量信息進(jìn)行需量控制的能耗報(bào)警及需量控制單元、用于優(yōu)化能源調(diào)度和平衡、節(jié)約能源和改善無(wú)功功率的消耗量的能源評(píng)估單元、用于根據(jù)目前的能源使用情況做出合理的能源使用計(jì)劃的能源計(jì)劃單元、用于存儲(chǔ)管理者、建筑物、建筑物的樓層、能耗管理對(duì)象、計(jì)量表、系統(tǒng)參數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)、 能耗設(shè)備日歷運(yùn)行計(jì)劃、能耗基本數(shù)據(jù)、專家知識(shí)庫(kù)、優(yōu)先控制能耗對(duì)象裝置數(shù)據(jù)表等的能耗數(shù)據(jù)庫(kù)，各單元的連接關(guān)系如圖4所示；所述的系統(tǒng)設(shè)置單元，用于設(shè)置能耗管理對(duì)象、管理者等相關(guān)信息，系統(tǒng)提供用戶權(quán)限管理、系統(tǒng)同志、系統(tǒng)錯(cuò)誤信息、系統(tǒng)操作記錄、能耗術(shù)語(yǔ)解釋、以及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等功能；所述的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置包括了外部供入能源的選擇、設(shè)備的按日歷計(jì)劃運(yùn)行的狀態(tài)(包括開/停與負(fù)荷率)，關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定值(包括室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等)以及其他影響到系統(tǒng)能耗的因素；所述的能耗數(shù)據(jù)采集單元，用于采集能耗管理對(duì)象的能耗數(shù)據(jù)；要求系統(tǒng)采用不同協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行通信，對(duì)建筑各種耗能設(shè)備和節(jié)能設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集， 并自動(dòng)在模擬圖塊上顯示能耗設(shè)備的實(shí)時(shí)動(dòng)靜態(tài)屬性；所述的能源審計(jì)管理單元，用于審計(jì)能耗管理對(duì)象的能耗狀態(tài)，包括無(wú)功功率的大小和相位角；自動(dòng)采集各耗能設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，并自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，如發(fā)生異常運(yùn)行狀況，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警；所述的設(shè)備能耗管理單元，用于對(duì)以設(shè)備為單位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理；系統(tǒng)具備自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各耗能設(shè)備歷史數(shù)據(jù)和能源形態(tài)歸類綜合數(shù)據(jù)能力，以坐標(biāo)曲線、格式報(bào)表的形式顯示、輸出和打??；所述的區(qū)域能耗管理單元，用于以區(qū)域?yàn)閱挝坏膶?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理；所述的區(qū)域可以是單幢建筑物，也可以是群體建筑物；可以是集中的群體建筑物，也可以是分散的群體建筑物；所述的區(qū)域能耗管理單元按時(shí)間段、基準(zhǔn)時(shí)間及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)能耗的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出區(qū)域中各耗能設(shè)備比較數(shù)據(jù)；具備當(dāng)年時(shí)期數(shù)據(jù)與去年時(shí)期能耗，其他建筑物同類能耗之間的可比性，得出環(huán)比數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成能耗報(bào)告形成能耗管理文件；所述的能耗管理文件，用于給用戶提供各能源管理組逐時(shí)、逐日、逐月、逐年能耗值報(bào)告，幫助用戶掌握自己的能源消耗情況，找出能源消耗異常值；單位面積能耗(EUI)等多種相關(guān)能耗指標(biāo)報(bào)告為能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)提供數(shù)據(jù)支持；溫度、濕度參考功能幫助分析能耗數(shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)據(jù)的相關(guān)性，幫助管理人員分析和尋找節(jié)能的途徑和方法；所述的能源預(yù)測(cè)管理單元，用于對(duì)所述的區(qū)域進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析；提供各分類分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)的逐時(shí)、逐日、逐月、逐年的統(tǒng)計(jì)圖表和文本報(bào)表，以及各類相關(guān)能耗指標(biāo)的圖表，各級(jí)管理人員對(duì)能源的班用量、日用量、月用量進(jìn)行比對(duì)，分析能源使用過(guò)程中的漏洞和不合理情況，調(diào)整能源分配策略；本發(fā)明中采用公式(1)來(lái)預(yù)測(cè)能源的需求值；Ppneed = PNneedX (1800-t) X Δ t/ Δ ρ (1)式中PpnMd為預(yù)測(cè)能源需求值、PNnMd為當(dāng)前能源需求值、Δ t/ Δ ρ為預(yù)測(cè)系數(shù)、Δ t 為監(jiān)測(cè)采樣時(shí)間間隔(單位為秒)、Δρ為監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔內(nèi)能源的變化量，t預(yù)測(cè)時(shí)間間隔 (單位為秒)；如果預(yù)測(cè)能源需求值超過(guò)峰值契約容量就需要根據(jù)負(fù)荷卸載優(yōu)先級(jí)別卸載，以防止受到罰款或停電的處罰，預(yù)測(cè)周期為30分鐘；所述的能耗報(bào)警及需量控制單元，用于根據(jù)單位的負(fù)荷組、負(fù)荷和契約容量信息進(jìn)行需量控制；需量控制系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻需量，根據(jù)負(fù)荷卸載優(yōu)先級(jí)別卸載或恢復(fù)負(fù)荷，確保系統(tǒng)需量不超過(guò)峰值契約容量，免受罰款或停電；具體做法是在用電負(fù)荷功率曲線圖中，如附圖1所示，若當(dāng)前用電需量趨近峰值契約容量時(shí)，需要采取措施來(lái)降低用電需量，需量控制算法實(shí)現(xiàn)步驟如下
用DL將負(fù)荷進(jìn)行分組，一個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)負(fù)荷組，但每個(gè)負(fù)荷組必須對(duì)應(yīng)一個(gè)或一組契約；每個(gè)負(fù)荷組的控制運(yùn)算獨(dú)立進(jìn)行，DL將負(fù)荷按照6個(gè)卸載級(jí)別分類；所述的6個(gè)卸載級(jí)別分類參照優(yōu)先卸載機(jī)器能源供應(yīng)表，如表1所示；
權(quán)利要求
1.一種智能建筑能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述智能建筑能源管理系統(tǒng)包括 系統(tǒng)設(shè)置單元，用于設(shè)置能耗管理對(duì)象、管理者信息，系統(tǒng)提供用戶權(quán)限管理、系統(tǒng)通知、系統(tǒng)錯(cuò)誤信息、系統(tǒng)操作記錄、能耗術(shù)語(yǔ)解釋以及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置；所述的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置包括外部供入能源的選擇、設(shè)備的按日歷計(jì)劃運(yùn)行的狀態(tài)和關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)定值，所述關(guān)鍵參數(shù)包括室內(nèi)環(huán)境參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)；能耗數(shù)據(jù)采集單元，用于采集能耗管理對(duì)象的能耗數(shù)據(jù)；采用不同協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量設(shè)備進(jìn)行通信，對(duì)建筑各種耗能設(shè)備和節(jié)能設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并自動(dòng)在模擬圖塊上顯示能耗設(shè)備的實(shí)時(shí)動(dòng)靜態(tài)屬性；能源審計(jì)管理單元，用于審計(jì)能耗管理對(duì)象的能耗狀態(tài)，包括無(wú)功功率的大小和相位角；自動(dòng)采集各耗能設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，并自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，如發(fā)生異常運(yùn)行狀況，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警；設(shè)備能耗管理單元，用于對(duì)以設(shè)備為單位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理；系統(tǒng)具備自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各耗能設(shè)備歷史數(shù)據(jù)和能源形態(tài)歸類綜合數(shù)據(jù)能力，以坐標(biāo)曲線、格式報(bào)表的形式顯示、輸出和打印；區(qū)域能耗管理單元，用于以區(qū)域?yàn)閱挝坏膶?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理；所述的區(qū)域是單幢建筑物、 是群體建筑物、集中的群體建筑物或是分散的群體建筑物；所述的區(qū)域能耗管理單元按時(shí)間段、基準(zhǔn)時(shí)間及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)能耗的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出區(qū)域中各耗能設(shè)備比較數(shù)據(jù)；具備當(dāng)年時(shí)期數(shù)據(jù)與去年時(shí)期能耗，其他建筑物同類能耗之間的可比性，得出環(huán)比數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成能耗報(bào)告形成能耗管理文件；所述的能耗管理文件中，給用戶提供各能源管理組逐時(shí)、逐日、逐月、逐年能耗值報(bào)告， 幫助用戶掌握自己的能源消耗情況，找出能源消耗異常值；單位面積能耗指標(biāo)報(bào)告為能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)提供數(shù)據(jù)支持；溫度、濕度參考功能幫助分析能耗數(shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)據(jù)的相關(guān)性；能源預(yù)測(cè)管理單元，用于根據(jù)所述的能源管理數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史和現(xiàn)階段的各種能耗數(shù)據(jù)、所述的能源審計(jì)管理單元中各能耗管理對(duì)象的能耗狀態(tài)和能源計(jì)劃實(shí)施單元的要求進(jìn)行區(qū)域能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)分析；能耗報(bào)警及需量控制單元，用于根據(jù)單位的負(fù)荷組、負(fù)荷和契約容量信息進(jìn)行需量控制；能源評(píng)估單元，用于優(yōu)化能源調(diào)度和平衡、節(jié)約能源和改善無(wú)功功率的消耗量； 能源計(jì)劃單元，用于根據(jù)目前的能源使用情況做出合理的能源使用計(jì)劃； 能源管理數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)管理者、建筑物、建筑物的樓層、能耗管理對(duì)象、計(jì)量表、系統(tǒng)參數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)、能耗設(shè)備日歷運(yùn)行計(jì)劃、能耗基本數(shù)據(jù)、專家知識(shí)庫(kù)和優(yōu)先控制能耗對(duì)象裝置數(shù)據(jù)表。
2.如權(quán)利要求1所述的智能建筑能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述的能源預(yù)測(cè)管理單元中，提供各分類分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)的逐時(shí)、逐日、逐月、逐年的統(tǒng)計(jì)圖表和文本報(bào)表，以及各類相關(guān)能耗指標(biāo)的圖表，各級(jí)管理人員對(duì)能源的班用量、日用量、月用量進(jìn)行比對(duì)，分析能源使用過(guò)程中的漏洞和不合理情況，調(diào)整能源分配策略；采用公式(1)來(lái)預(yù)測(cè)能源的需求值； 式中Ppnrad為預(yù)測(cè)能源需求值，Plted為當(dāng)前能源需求值，At/Δρ為預(yù)測(cè)系數(shù)，At為監(jiān)測(cè)采樣時(shí)間間隔，單位為秒，Δρ為監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔內(nèi)能源的變化量，t預(yù)測(cè)時(shí)間間隔，單位為秒；如果預(yù)測(cè)能源需求值超過(guò)峰值契約容量就需要根據(jù)負(fù)荷卸載優(yōu)先級(jí)別卸載，以防止受到罰款或停電的處罰，預(yù)測(cè)周期為30分鐘。
3.如權(quán)利要求1或2所述的智能建筑能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述的能耗報(bào)警及需量控制單元中，需量控制系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)測(cè)下一個(gè)時(shí)刻需量，根據(jù)負(fù)荷卸載優(yōu)先級(jí)別卸載或恢復(fù)負(fù)荷，確保系統(tǒng)需量不超過(guò)峰值契約容量，免受罰款或停電；具體做法是在用電負(fù)荷功率曲線圖中，若當(dāng)前用電需量趨近峰值契約容量時(shí)，需要采取措施來(lái)降低用電需量，需量控制算法實(shí)現(xiàn)步驟如下用DL將負(fù)荷進(jìn)行分組，一個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)負(fù)荷組，但每個(gè)負(fù)荷組必須對(duì)應(yīng)一個(gè)或一組契約；每個(gè)負(fù)荷組的控制運(yùn)算獨(dú)立進(jìn)行，DL將負(fù)荷按照6個(gè)卸載級(jí)別分類；DL每分鐘處理以下流程1)DL讀取計(jì)量表數(shù)據(jù)；2)DL預(yù)測(cè)需量周期內(nèi)的功率需求，當(dāng)功率需求超過(guò)峰值契約容量設(shè)定，DL計(jì)算需要調(diào)整的功率值，這個(gè)功率值就是DL需要卸載的量；3)當(dāng)預(yù)測(cè)功率需求超過(guò)峰值契約容量設(shè)定，DL首先選擇卸載級(jí)別為6的負(fù)荷進(jìn)行卸載，直到達(dá)到卸載目標(biāo)；DL循環(huán)卸載可卸載的設(shè)備；以下條件下的負(fù)荷不能卸載a)負(fù)荷被鎖；b)負(fù)荷不在線，或處于報(bào)警狀態(tài)；c)負(fù)荷已經(jīng)處于卸載狀態(tài)或低于卸載級(jí)別；d)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間小于最小運(yùn)行時(shí)間；e)負(fù)荷剛剛被DL卸載并恢復(fù)，但恢復(fù)時(shí)間小于最小恢復(fù)時(shí)間；4)如果卸載級(jí)別為6的負(fù)荷全部被卸載，DL開始卸載比該級(jí)別小一級(jí)的負(fù)載，即卸載負(fù)載為5的負(fù)荷，直到滿足要求；5)如果卸載級(jí)別為5的負(fù)荷全部被卸載，DL開始卸載級(jí)別為4的負(fù)荷，直到滿足要求； 直到卸載級(jí)別為1的負(fù)荷；6)如果卸載全部可卸載的負(fù)荷仍不能滿足要求，DL產(chǎn)生報(bào)警通知；7)每個(gè)負(fù)荷屬性中有最短卸載時(shí)間，DL比較每一個(gè)負(fù)荷被卸載的時(shí)間，滿足要求時(shí)， DL可以恢復(fù)負(fù)荷，恢復(fù)負(fù)荷的順序與卸載相反；DL在運(yùn)行態(tài)下負(fù)荷組圖和負(fù)荷明細(xì)圖，點(diǎn)擊負(fù)荷組可以查看該負(fù)荷組的運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示和需量周期內(nèi)的功率曲線，負(fù)荷明細(xì)圖中可以查看各負(fù)荷狀態(tài)，同時(shí)對(duì)負(fù)荷進(jìn)行控制，DL的分組信息存放在所述的優(yōu)先控制能耗對(duì)象裝置數(shù)據(jù)表內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的智能建筑能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述的能源評(píng)估單元中，依靠專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)離線、在線診斷和故障自動(dòng)恢復(fù)，根據(jù)耗能設(shè)備變化規(guī)律，自動(dòng)診斷能耗疾病，并給出節(jié)能報(bào)告以及耗能提示；所述的能源評(píng)估單元中還收錄有關(guān)能源管理國(guó)家和地方規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；建立用以實(shí)現(xiàn)區(qū)域、建筑群和建筑物的總能耗費(fèi)用的最小化的能源折標(biāo)系統(tǒng)，，即計(jì)算區(qū)域、建筑群和建筑物的總能耗費(fèi)用。
5.如權(quán)利要求4所述的智能建筑能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述的耗能提示，用戶通過(guò)人機(jī)界面自定義各種耗能類型，具備耗能事件的傳送、確認(rèn)處理及記錄存檔功能，提示信息可通過(guò)電子郵件、短信、指定打印機(jī)等不同方式傳送至用戶。
6.如權(quán)利要求5所述的智能建筑能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述的能源折標(biāo)系統(tǒng)中， 對(duì)于不同種類能源的使用情況折合成標(biāo)準(zhǔn)單位進(jìn)行比較和綜合，需要建立起燃油、燃煤、燃?xì)馀c使用電力的能源折合關(guān)系，將企業(yè)能耗值折算為熱量、標(biāo)準(zhǔn)煤以及原油、原煤等一次能源消耗量和相對(duì)的CO2釋放量，而所述能源折合關(guān)系動(dòng)態(tài)的、隨著能源市場(chǎng)的變動(dòng)進(jìn)行調(diào)離iF. ο
7.如權(quán)利要求1或2所述的智能建筑能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述的能源計(jì)劃單元，形成能耗管理文件；根據(jù)目前的能源使用情況，做出能源使用計(jì)劃；根據(jù)能源使用需求，制訂能源采購(gòu)、生產(chǎn)、供應(yīng)計(jì)劃。
8.如權(quán)利要求1或2所述的智能建筑能源管理系統(tǒng)，其特征在于所述的能源管理數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議將所述的能耗數(shù)據(jù)采集單元將采集的能耗基本數(shù)據(jù)保存在相應(yīng)的表中，所述的能源審計(jì)管理單元、所述的設(shè)備能耗管理單元、所述的區(qū)域能耗管理單元、所述的能源預(yù)測(cè)管理單元、所述的能耗報(bào)警及需量控制單元、所述的能源評(píng)估單元和所述的能源計(jì)劃單元從所述的能耗數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)能耗的監(jiān)測(cè)與管理。
9.如權(quán)利要求1或2所述的智能建筑能源管理系統(tǒng)，其特征在于各個(gè)單元之間數(shù)據(jù)的交換和通信支持各種網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，包括RS485、232、OPC、Bacnet、Lonwork等接口和協(xié)議。
全文摘要
一種智能建筑能源管理系統(tǒng)，包括用于設(shè)置能耗管理對(duì)象、管理者相關(guān)信息的系統(tǒng)設(shè)置單元、用于采集能耗管理對(duì)象的能耗數(shù)據(jù)采集單元、用于審計(jì)能耗管理對(duì)象的能源審計(jì)管理單元、用于以設(shè)備為單位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理的設(shè)備能耗管理單元、用于以區(qū)域?yàn)閱挝坏膶?shí)時(shí)檢測(cè)和管理的區(qū)域能耗管理單元、用于進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析的能源預(yù)測(cè)管理單元、用于根據(jù)單位的負(fù)荷組、負(fù)荷和契約容量信息進(jìn)行需量控制的能耗報(bào)警及需量控制單元、用于優(yōu)化能源調(diào)度和平衡、節(jié)約能源和改善無(wú)功功率的消耗量的能源評(píng)估單元、用于根據(jù)目前的能源使用情況做出合理的能源使用計(jì)劃的能源計(jì)劃單元、以及能源管理數(shù)據(jù)庫(kù)；本發(fā)明能有效解決建筑群的能源實(shí)時(shí)平衡管理和監(jiān)控管理。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102193544SQ201110073540
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者姜野, 岳一濤, 徐策, 湯一平, 王麒誠(chéng), 胡擁軍 申請(qǐng)人:漢鼎信息科技股份有限公司