專利名稱：大型公共建筑的能耗管理系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及大型公共建筑能耗管理的技術領域，特別涉及一種基于物聯網技術的大型公共建筑的能耗管理系統。
背景技術：
·[0002]能源問題日益成為困擾社會發展以及科技進步的重要因素，在我國，僅國家機關辦公建筑和大型公共建筑年耗電量就約占全國城鎮總耗電量的22%，每平方米年耗電量是普通居民住宅的10 20倍，是西方發達國家同類建筑的I. 5 2倍。據國際能源署、中國工程院、國家發改委能源研究所及清華大學等多個研究機構對我國未來能源需求量的預測，我國在2020年能源需求總量將超過30億噸標準煤，其中建筑能耗約占到10億噸標準煤，將占到總能耗30%左右。而我國的能源使用率僅是國際先進水平的1/2，建設部統計數字顯示，我國每年城鄉建設新建房屋建筑面積近20億平方米，其中80%以上為高能耗建筑；既有建筑近440億平方米，95%以上是高能耗建筑。由此可見，我國的建筑能耗不容樂觀，建筑節能工作任重道遠。為此，近年來國家高度重視建筑節能，并且頒發了一系列大型公共建筑節能減排的法律法規和實施意見，對大型公共建筑實施能耗監測、能耗統計、能源審計、能效公示和制度建設。但是目前開發的能耗監測系統，僅僅是停留在對能耗數據的監測上，而對于海量數據分析和形成有效的控制策略從而達到最優節能運行方面還未有涉及；市場上的建筑智能化系統主要包括建筑能耗監測系統、BA控制系統、空調節能控制系統、電能量管理系統和環境控制系統，而這些建筑智能化子系統僅僅是實現單系統的自動化控制，并沒有把整個建筑物的能耗作為一個有機整體來進行分析和控制，使其達到優化運行狀態。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種大型公共建筑的能耗管理系統，該系統具有網絡化規模效應，不僅能夠對大型公共建筑內的所有能耗數據進行在線監測，而且還能對海量數據進行分析統計，形成有效的控制策略，使設備處于優化運行狀態，從而達到最優節能。為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案一種大型公共建筑的能耗管理系統，包括無線傳感網節點，WIA無線網關以及系統服務器；所述的無線傳感網節點與WIA無線網關信號連接，所述的WIA無線網關與系統服務器網絡連接；無線傳感網節點用于采集大型公共建筑的能耗和環境信息，并將該能耗和環境信息通過WIA無線通信協議傳輸給WIA無線網關以及執行系統服務器下達的控制指令；WIA無線網關用于接收無線傳感網節點采集的能耗和環境信息，并將該信息傳輸至系統服務器以及轉發系統服務器下達的控制指令；系統服務器用于接收WIA無線網關發送的能耗和環境信息，并對這些信息進行統計、分析、處理和WEB發布以及下達控制指令。優選的，所述無線傳感網節點包括采集大型公共建筑能耗、溫濕度、照度、CO2濃度和人員活動信息的無線傳感網節點。優選的，所述的無線傳感網節點包括采集大型公共建筑信息的參數采集模塊、電源模塊、將采集模塊采集的信息向外發送或者接收來自其他傳感器的信息的無線通信模塊、執行系統服務器下達的控制指令的指令執行模塊以及天線；電源模塊為參數采集模塊、無線通信模塊以及指令執行模塊供電。優選的，所述的無線傳感網節點設置在大型公共建筑的每層樓的每個房間和其他需要采集信息的位置。優選的，所述的WIA無線網關每層樓設置一個，所述WIA無線網關具有上行數據通道和下行數據通道，所述上行數據通道采用GPRS、以太網或者3G寬帶通信網絡，所述下行數據通道采用WIA無線通信協議。本實用新型相對于現有技術具有如下的優點及效果(I)本實用新型具有網絡化規模效應、產品功能集成度高，不僅能夠對大型公共建筑內的能耗和環境信息進行在線監測，而且還能對海量數據進行統計、分析和處理，形成有效的控制策略，在保證舒適度的情況下可以更有效的優化照明及空調參數，從而達到最優f倉泛。(2)整個無線網絡采用網狀拓撲結構，不僅能增加網絡的覆蓋面，使網絡覆蓋大型公共建筑的每個角落，避免了既有大型公共建筑布線成本高、組網不靈活等數據可靠性差的缺點，而且這種拓撲有利于網絡的自我組織及修復，增加網絡的穩定性和可靠性。(3)本實用新型系統服務器根據能耗數據之間的關聯關系和變化規律，進行能效模型建立，對系統能耗進行優化，然后根據能效優化的結果，制定一系列能效優化規則，以此來指導能量優化。各種規則將構成規則庫，進而建立能效優化專家系統，在大型公共建筑實際運行中，實時指導各種設備的運行，實現有效降低能耗的目的。(4)本實用新型采用具有時間同步的WIA協議，避免網絡數據傳輸的沖突及丟失，使節點采集的數據能快速的、準確的到達系統服務器。
圖I是本實用新型大型公共建筑能耗管理系統的結構示意圖；圖2是本實用新型大型公共建筑能耗管理系統原理圖；圖3是本實用新型無線傳感網節點的框架圖；圖4是本實用新型大型公共建筑能耗管理方法的流程圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例如圖I所示，一種大型公共建筑的能耗管理系統的示意圖，由圖中可以看出，該系統包括無線傳感網節點3，WIA無線網關2以及系統服務器I。所述無線傳感網節點3設置在大型公共建筑的每層樓的每個房間和其他需要采集信息的位置；所述WIA無線網關2每層樓設置一個；所述系統服務器I對WIA無線網關發送的海量數據統計、分析、處理和WEB發布，并能實時生成曲線和報表，具備歷史數據的查詢及打印、用戶可通過手機或網頁客戶端無縫接入節點網絡，能實時查看各節點數據，實現實時數據讀取和預警功能。圖2給出了大型公共建筑能耗管理系統的結構原理圖。本實用新型以自主研發的WIA無線通信協 議為核心，對大型公共建筑的每個房間的能耗、溫濕度、照度、CO2濃度和人員活動等信息進行采集，采集的信息通過WIA無線網關傳輸至系統服務器，系統服務器對這些信息進行統計、分析、處理和WEB發布，提取出建筑物內的人員活動習慣及能源需求，針對不同的需求，結合本身的數據庫產生控制指令，控制指令經WIA無線網關轉發給無線傳感網節點，在保證舒適度的情況下可以更有效的優化照明及空調參數，使其處于優化運行狀態，從而達到最優節能。，所述WIA無線網關具有上行數據通道和下行數據通道，所述上行數據通道采用GPRS、以太網或者3G寬帶通信網絡，所述下行數據通道采用WIA無線通
協議。圖3給出了無線傳感網節點的框架圖。從圖中可以看出無線傳感網節點包括參數采集模塊、電源模塊、無線通信模塊、指令執行模塊以及天線。參數采集模塊負責采集大型公共建筑的相關信息包括大型公共建筑能耗、溫濕度、照度和人員活動等信息；無線通信模塊向外發送采集模塊采集的信息或者接收來自其他傳感器的信息；指令執行模塊負責執行系統服務器下達的控制指令；電源模塊為參數采集模塊、無線通信模塊以及指令執行模塊供電。如圖4所示，本實施例基于上述大型公共建筑能耗管理系統的管理方法，包括以下步驟(I)在大型公共建筑的每個房間和其他需要采集信息的位置安裝無線傳感網節占.(2)通過無線傳感網節點分別采集大型公共建筑的能耗、溫濕度、照度、CO2濃度和人員活動等信息；(3)采集到的數據通過WIA無線網關送達系統服務器；(4)通過系統服務器對數據進行統計、分析和處理，最終結合服務器本身數據庫的數據產生控制指令，實現對公共建筑內設備進行能耗控制。步驟(2)中，所述大型公共建筑能耗是通過在電能表內部安裝WIA無線抄表模塊來采集的；所述人員活動信息是通過雙鑒傳感器來采集的，所述溫濕度采用溫濕度傳感器采集，所述照度采用照度傳感器采集，所述CO2濃度采用CO2濃度傳感器采集。步驟(4)進一步包括所述系統服務器通過對大量數據進行統計、分析和處理，提取出建筑物內的人員活動習慣及能源需求，針對不同的需求，能自動根據數據進行核實形成反饋控制，并能實時生成曲線和報表，具備歷史數據的查詢及打印、用戶可通過手機或網頁客戶端無縫接入節點網絡，能實時查看各節點數據，實現實時數據讀取和預警功能。所述的系統服務器根據能耗數據之間的關聯關系和變化規律，進行能效模型建立，所述能效模型是一個數學模型，并具備以下幾方面輸入時間輸入、人員活動輸入、室內外環境參數輸入、耗能設備輸入。根據這幾方面輸入，獲知大型公共建筑的總能耗和能效，以及環境舒適度。[0036]所述的系統服務器根據已獲得的能效模型，對系統能耗進行優化，然后根據能效優化的結果，制定一系列能效優化規則，以此來指導能量優化。各種規則將構成規則庫，進而建立能效優化專家系統，在大型公共建筑實際運行中，實時指導各種設備的運行，實現有效降低能耗的目的。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種大型公共建筑的能耗管理系統，其特征在于，包括無線傳感網節點，WIA無線網關以及系統服務器；所述的無線傳感網節點與WIA無線網關信號連接，所述的WIA無線網關與系統服務器網絡連接； 無線傳感網節點用于采集大型公共建筑的能耗和環境信息，并將該能耗和環境信息通過WIA無線通信協議傳輸給WIA無線網關以及執行系統服務器下達的控制指令； WIA無線網關用于接收無線傳感網節點采集的能耗和環境信息，并將該信息傳輸至系統服務器以及轉發系統服務器下達的控制指令； 系統服務器用于接收WIA無線網關發送的能耗和環境信息。
2.根據權利要求I所述的大型公共建筑的能耗管理系統，其特征在于，所述無線傳感網節點包括采集大型公共建筑能耗、溫濕度、照度、CO2濃度和人員活動信息的無線傳感網節點。
3.根據權利要求I或2所述的大型公共建筑的能耗管理系統，其特征在于，所述的無線傳感網節點包括采集大型公共建筑信息的參數采集模塊、電源模塊、將采集模塊采集的信息向外發送或者接收來自其他傳感器的信息的無線通信模塊、執行系統服務器下達的控制指令的指令執行模塊以及天線；電源模塊為參數采集模塊、無線通信模塊以及指令執行模塊供電。
4.根據權利要求I或2所述的大型公共建筑的能耗管理系統，其特征在于，所述的無線傳感網節點設置在大型公共建筑的每層樓的每個房間和其他需要采集信息的位置。
5.根據權利要求I所述的大型公共建筑的能耗管理系統，其特征在于，所述的WIA無線網關每層樓設置一個，所述WIA無線網關具有上行數據通道和下行數據通道，所述上行數據通道采用GPRS、以太網或者3G寬帶通信網絡，所述下行數據通道采用WIA無線通信協議。
專利摘要本實用新型公開了一種大型公共建筑的能耗管理系統，系統包括無線傳感網節點，WIA無線網關以及系統服務器；所述的無線傳感網節點與WIA無線網關信號連接，所述的WIA無線網關與系統服務器網絡連接；本實用新型系統節點自組成網、具有網絡化規模效應，不僅能夠對大型公共建筑內的所有能耗數據和環境信息進行在線監測，而且還能對大量數據進行分析統計，形成有效的控制策略，在保證舒適度的情況下可以更有效的優化照明及空調參數，從而達到最優節能。
文檔編號G05B13/04GK202710950SQ201220192050
公開日2013年1月30日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者肖金超, 曾鵬, 程海梅, 鄧龍輝, 羅杰, 王旭 申請人:廣州中國科學院沈陽自動化研究所分所