基于云服務的建筑能源管理系統的制作方法
基于云服務的建筑能源管理系統的制作方法
【專利摘要】一種基于云服務的建筑能源管理系統，涉及能源管理【技術領域】，所解決的是降低能源消耗的技術問題。該系統包括由能耗采集裝置、電氣接口器件、環境監測裝置組成的參數感知層，由以太網絡、網關、網絡接口模塊組成的數據傳輸層，由云存儲服務器群、云計算服務器群組成的云服務層，由多臺客戶終端組成的客戶終端層；所述數據傳輸層負責數據的傳輸；所述參數感知層中的各裝置、器件的分別接入數據傳輸層，用于采集耗能對象的能源消耗數據、環境對象的環境數據，及接收電氣對象輸出的電氣參數；所述云服務層中的每臺服務器，及客戶終端層中的每臺客戶終端，均接入數據傳輸層。本發明提供的系統，能幫助用戶掌握用能規律、發現節能潛力、找到能耗漏洞。
【專利說明】基于云服務的建筑能源管理系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及能源管理技術，特別是涉及一種基于云服務的建筑能源管理系統的技術。
【背景技術】
[0002]面對能源緊張的嚴峻形勢，半個多世紀以來，走過工業化粗放發展之路的發達國家首先意識到能源緊缺的嚴重性，繼而不斷采用信息技術提高能源管理水平。美國、德國、日本、丹麥、挪威、法國、英國等國家在60年代就開始研究并應用能源管理系統，取得了良好的效果。
[0003]在美國，面積超過10萬平方英尺的建筑有50%以上都擁有能源管理系統，這相當于美國全部商業建筑面積的1/3。美國的經驗表明采用能源管理系統可以平均每年節約建筑物全部能耗的10%以上。
[0004]由于《東京協定》要求加拿大在2008-2012間把溫室氣體排放量降低到比1990年低6 %的水平，所以加拿大政府在近幾年也開始制定關于企業的能源管理系統的一些標準與法規。
[0005]愛爾蘭的能源管理系統的經驗表明，使用能源管理系統的投資回收周期一般為2年，而且采用能源管理系統以后，能源消耗的增長量與企業產品的增加量并不是成線性關系，而是遠低于產品量增長速度。
[0006]日本是一個資源匱乏的國家，上世紀70年代的兩次石油危機讓日本痛下決心，力爭做世界超級節能大國。日本建筑的節能主要體現在建筑設計節能和建筑使用管理節能兩方面。松下電工的東京總部大樓就是設計與使用管理共同節能的典范，一是設計過程中采用先進的節能技術，如太陽能電池板、換氣窗、遮陽設施、屋頂綠化、節能空調等；二是在使用過程中注重節能管理，如啟用以樓層、區域、大樓總體為單位的分級式節能控制系統，以計量和監測為支撐的節能監測系統等。通過這兩方面的共同工作，真正實現了建筑全生命周期內的節能。2003年日本開始實施《修正節能法》，該法規的出臺說明日本已經將建筑運行過程的節能納入日常管理中。
[0007]中國國內近年來，通過信息化手段加強節能監測、推進節能工作的重要性和緊迫性已引起政府部門的高度重視。從2007年以來，推出了一系列的節能法規，2007年6月初，中國國務院印發《節能減排綜合性工作方案》，明確要求建立和完善節能減排指標體系、監測體系和考核體系，嚴格建筑節能管理。特別是對于國家辦公建筑和大型公共建筑發布了若干管理意見。在此環境下，不少高校和企業都紛紛推出自己的建筑能耗監測系統，如清華大學、大連理工大學、同濟大學、深圳達實智能、浙大中控、南京聯宏等企業。
[0008]在Google公司提出云計算的概念后，人們開始注意到云計算在技術上的巨大優勢和所帶來的廣闊潛在市場，使得整個IT業界一致認為它將帶來整個信息產業的一次徹底革命。為了搶得在此領域的先機，目前全球各國政府和跨國公司都紛紛啟動自己的云計算研究與推廣計劃，投入大量的人力、物力、財力開始云計算相關技術的研究與開發中。[0009]美國政府已經開設了專門的資金用于政府各部門進行云計算的嘗試，聯邦政府也專門在其信息化辦公室建立了云計算工作組并指定了 CT0，并且在國防部、國家宇航局等部門建立了云計算中心；NASA也專門開展了自己的云計算計劃--Nebula計劃。歐盟推出自己的蓄水池計劃，主要用于研究虛擬化基礎架構以及歐盟的云計算關鍵技術，并在此項目推出了自己的開放的云服務框架OpenNebula ;在英國，由國家信息化辦公室發行的數字英倫的報告中專門提到英國政府的云計算計劃G-cloud計劃；日本啟動了“Kasumigaseki”的云計算基礎設施建設。早在2008年,新加坡政府就已經開始與Yahoo和Intel合作開展云計算合作項目的研究；印度與韓國也都紛紛推出了它們各自的云計算發展目標。從公司及產業界來看，許多大型的跨國公司也紛紛推出了自己的云平臺架構，如亞馬遜公司推出的彈性云計算平臺EC2、谷歌推出的AppEngine云平臺計劃、IBM的藍云計劃、微軟推出的Azure云計算計劃以及西班牙Abiquo公司推出的Abicloud云計算平臺計劃等。 [0010]就在國際上針對云計算事業開展得如火如荼的時候，中國國內對云計算的探討與研究也在緊張有序的開展著。雖然從國家層面，中國并沒有象其他國家那樣推出自己的國家級云計算計劃，但是在此領域的資助力度還是很大的。首先，中國電子協會下屬的云計算專委會早在2008年就開啟了全國性的云計算大會，國家又正式下達文件批準北京、上海、杭州、廣州和深圳等五個城市為云計算示范城市。除了國家層面的大力支持外，也紛紛拋出了自己的云計算支持計劃，典型的有北京的“祥云”計劃、上海的“云海”計劃、成都的云計算中心、武漢的中國云計算國際數據港、無錫的太湖云計算中心等。中國國內的企業也都紛紛推出了自己云計算研究計劃或產品，世紀互聯推出了 CloudEx產品線；淘寶、騰訊、盛大網絡都推出了自己的云計算應用；瑞星、金山、江民等公司推出了云安全的解決方案；中國移動推出了自己的大云計劃；中國電信、中國聯通等企業也正著力于云計算基礎平臺建設。不過這些云計算研究計劃絕大多數主要是從商業模式和基礎架構的層面去考慮問題，從應用的層面上講，能夠充分的利用和發揮云計算優勢，提供按需服務、自動可擴展的應用很少見到。特別是在能源管理、節能降耗、綠色低碳領域的應用更是沒有成功應用的案例報導。
[0011]然而，相對于當前社會對建筑能源管理更廣泛、更急迫的需求，綜合國內外的現狀來看，目前建筑能源管理系統的進一步推廣應用還存在著一定的不足，需要更完善的技術體系的支撐和產業化的推動。
[0012]首先，國內的建筑能源管理系統的功能基本都停留在“能耗監測”的層面上，系統只采集建筑能耗數據，而對影響能耗的其它因素不做采集，如室內溫度、空調系統的各個運行參數、照明系統的開啟度等，這就使得系統的整個分析能力不夠，無法較快得出能源漏洞所在，使該系統的“管理”功能不能充分發揮。
[0013]第二，現有的能源管理系統很難和樓宇控制系統對接(而實際上樓控系統應該成為能源管理系統的一個子系統)，這就導致這兩個系統相互獨立，信息無法共享，使得“數據監測一分析診斷一控制執行”這個閉環過程無法完成閉環。
[0014]第三，不具備多用戶、海量數據、分布式處理的能力，僅適用于單體建筑、小規模應用。
[0015]第四，現有能源管理系統對數據的分析處理能力較弱，主要采用一些對比分析手段，如橫向對比、組成比、環比等。缺少一些自動化、智能化數據分析挖掘模塊。
[0016]第五，國內對建筑能耗的處理方式幾乎還沒有“管理”的概念，只是物業人員對建筑內設備的一些簡單的起、停操作和維護保養，即使擁有完善的樓宇自控系統(BA)的建筑也很難按照最優化的方式去運行。
[0017]第六，各個廠家的硬件產品和軟件產品在功能、性能和接口方式上差異很大，不具有互換性，所以至今國內還沒有出現非常成熟、完善、被廣泛認可的集成解決方案。
[0018]目前在建筑能源管理領域的研究及系統非常稀少，以至于很多建筑不清楚能源是怎么消耗的、設備是否高效運行，缺少“系統節能”的概念和能力，甚至做了一些節能改造，而出現一處節能而引發其它處耗能，最后總體能耗反而增大的情況出現。
【發明內容】
[0019]針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能幫助用戶掌握用能規律、發現節能潛力、找到能耗漏洞、降低能源消耗的基于云服務的建筑能源
管理系統。
[0020]為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種基于云服務的建筑能源管理系統，涉及建筑物，所述建筑物有多個能源監控對象，所述能源監控對象包括耗能對象、電氣對象、環境對象；
其特征在于，該系統包括:
參數感知層，由多個能耗采集裝置、多個電氣接口器件、多個環境監測裝置組成，各能耗采集裝置的采集頭分別連接各耗能對象，用于分別采集各耗能對象的能源消耗數據，各電氣接口器件的輸入端分別連接各電氣對象，用于分別接收各電氣對象輸出的電氣參數，各環境監測裝置的監測頭分別接入各環境對象，用于分別采集各環境對象的環境數據；數據傳輸層，負責數據的傳輸，由以太網絡，及連接到以太網絡的多個網關、多個網絡接口模塊組成，參數感知層中的各能耗采集裝置的輸出端、各電氣接口器件的輸出端、各環境監測裝置的輸出端分別連接到數據傳輸層中的各網關、網絡接口模塊；
云服務層，由云存儲服務器群、云計算服務器群組成，云存儲服務器群負責數據存儲，由多臺云存儲服務器組成，云計算服務器群負責計算，由多臺云計算服務器組成，每臺云存儲服務器及每臺云計算服務器均連接到數據傳輸層中的以太網絡；
客戶終端層，由多臺客戶終端組成，每臺客戶終端均連接到數據傳輸層中的以太網絡。
[0021]進一步的，所述能耗采集裝置包括用于采集耗能對象水資源消耗量信息的水表、用于采集耗能對象耗電量信息的電表、用于采集耗能對象燃氣消耗量信息的燃氣表、用于采集耗能對象熱能消耗量信息的熱量計。
[0022]進一步的，所述電氣接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件。
[0023]進一步的，所述環境監測裝置包括用于采集環境對象空氣溫濕度的溫濕度傳感器，用于采集環境對象空氣中C02濃度的C02傳感器，用于采集環境對象空氣中浮塵粒子含量的PM2.5傳感器，用于采集環境對象人員流動狀況的人流偵測裝置。
[0024]進一步的，所述網關包括有線網關、無線網關，所述無線網關所采用的通信模塊包括Zigbee通信模塊、GPRS通信模塊、CDMA通信模塊、Wifi通信模塊。
[0025]進一步的，所述客戶終端包括計算機、手機、PDA。
[0026]本發明提供的基于云服務的建筑能源管理系統，將在線監測技術、數據分析挖掘技術理念全面運用于建筑群全生命周期的能源管理系統中，動態監測建筑物各子系統或設備的能源消耗情況，通過云服務層對采集數據進行分析，給出初步能耗診斷結果和建議，夕卜部的人工專家通過客戶終端層展示的各種統計、分析結果，根據實際監測情況對用戶給出最終的節能建議，幫助用戶掌握用能規律、發現節能潛力、找到能耗漏洞、降低能源消耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明實施例的基于云服務的建筑能源管理系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結合【專利附圖】
【附圖說明】對本發明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本發明，凡是采用本發明的相似結構及其相似變化，均應列入本發明的保護范圍。
[0029]如圖1所示，本發明實施例所提供的一種基于云服務的建筑能源管理系統，涉及建筑物，所述建筑物有多個能源監控對象，所述能源監控對象包括耗能對象、電氣對象、環境對象；
所述耗能對象是指消耗水、電、氣、熱等常規能源的常規能源耗能對象，及消耗太陽能、地源熱能等新能源的新能源耗能對象(例如地源熱泵、三聯供等)；
所述電氣對象是指能輸出電氣參數的電氣對象(例如照明電路、空調設備、電梯等電氣設備、電氣線路等)；
所述環境對象是指人員活動環境，及建筑物周邊環境；
其特征在于，該系統包括:
參數感知層，由多個能耗采集裝置、多個電氣接口器件、多個環境監測裝置組成，各能耗采集裝置的采集頭分別連接各耗能對象，用于分別采集各耗能對象的能源消耗數據，各電氣接口器件的輸入端分別連接各電氣對象，用于分別接收各電氣對象輸出的電氣參數，各環境監測裝置的監測頭分別接入各環境對象，用于分別采集各環境對象的環境數據；數據傳輸層，負責數據的傳輸，由以太網絡，及連接到以太網絡的多個網關、多個網絡接口模塊組成，參數感知層中的各能耗采集裝置的輸出端、各電氣接口器件的輸出端、各環境監測裝置的輸出端分別連接到數據傳輸層中的各網關、網絡接口模塊；
云服務層，由云存儲服務器群、云計算服務器群組成，具有分布式存儲、分布式計算、海量數據、實時計算等“云”的特點，云存儲服務器群負責數據存儲，由多臺云存儲服務器組成，是各類功能模塊的載體，云計算服務器群負責計算，由多臺云計算服務器組成，云計算服務器中分別設有用于采集各能源監控對象實時數據的實時數據采集模塊，用于處理采集數據的數據處理模塊，能根據實時數據對建筑物進行在線節能診斷的基于知識庫推理的專家子系統，每臺云存儲服務器及每臺云計算服務器均連接到數據傳輸層中的以太網絡；客戶終端層，由多臺客戶終端組成，每臺客戶終端均連接到數據傳輸層中的以太網絡，所述客戶終端包括本地終端、遠程終端。
[0030]本發明實施例中，所述能耗采集裝置包括用于采集耗能對象水資源消耗量信息的水表、用于米集耗能對象耗電量信息的電表、用于米集耗能對象燃氣消耗量信息的燃氣表、用于采集耗能對象熱能消耗量信息的熱量計。
[0031]本發明實施例中，所述電氣接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件，及專用于其中一些電氣對象的專用接口器件等。
[0032]本發明實施例中，所述環境監測裝置包括用于采集環境對象空氣溫濕度的溫濕度傳感器，用于采集環境對象空氣中C02 (二氧化碳)濃度的C02傳感器，用于采集環境對象空氣中浮塵粒子含量的PM2.5傳感器(即浮塵粒子傳感器)，用于采集環境對象人員流動狀況的人流偵測裝置(例如門禁裝置、RFID裝置、紅外監測裝置等)。
[0033]本發明實施例中，所述網關包括有線網關、無線網關，所述無線網關所采用的通信模塊包括Zigbee通信模塊、GPRS通信模塊、CDMA通信模塊、Wifi通信模塊。
[0034]本發明實施例中，所述客戶終端包括計算機、手機、PDA (掌上電腦)。
[0035]本發明實施例的工作原理如下:
參數感知層中，各能耗采集裝置分別采集的各耗能對象的能源消耗數據，并通過數據傳輸層上傳至云服務層，各電氣對象分別輸出的電氣參數通過各電氣接口器件及數據傳輸層上傳至云服務層，各環境監測裝置分別采集各環境對象的環境數據，并通過數據傳輸層上傳至云服務層；
云服務層中，各云計算服務器中的實時數據采集模塊通過數據傳輸層接收參數感知層上傳的數據后，送入云存儲服務器存儲；
客戶終端通過基于BlazeDS的三層B/S (瀏覽器/服務器)邏輯結構與云服務層中的云存儲服務器、云計算服務器通信，其中:
第一邏輯層為用戶界面層:客戶終端是用戶與整個管理系統的圖形界面接口，客戶應用精簡到一個通用的瀏覽器軟件(如微軟公司的IE等)，為云服務用戶提供了云服務管理下的能源監控對象的監控，能源監控對象數據的分析、統計、發布的圖形界面，也為業界不同類型專家提供了對建筑物運行管理等方面提出各種建議的接口，也為終端用戶提供了報修的客服接口界面，具有實時交互的功能，能實時發布云平臺下的實時設備狀態數據，并以豐富的圖形元素進行表達，并允許用戶在界面上處理相關的數據，提供訪問后臺數據的接Π ；
第二邏輯層為業務邏輯層，云計算服務器將啟動相應的遠程RPC業務邏輯函數，并允許用戶界面層通過BlazeDS方式進行遠端調用，并以異步的方式返回數據；
第三邏輯層為數據庫層，云存儲服務器及云計算服務器提供原始數據，并處理后臺數據請求(例如SQL請求)。
[0036]本發明實施例中，云計算服務器所采用的基于知識庫推理的專家子系統為現有技術，該子系統發展很早，也比較成熟，有了多種較為成功的應用，它的難點不在于系統本身，而是推理所使用的規則的產生，在規則完備的情況下，該型專家子系統完全可以代替人類專家。在建筑能源管理領域，由于建筑物本身的千差萬別，及內部系統的復雜性，很難通過首先對系統建立模型，然后進行診斷的方式進行，所以專家意見以基于規則的形式進行描述是比較適合的。
[0037]本發明實施例的定位是通過逐步吸收各類專家的經驗及現場工程師的一些知識，來逐漸完善整個知識庫系統，而專家子系統根據已有知識可以幫助用戶做初步診斷，給出重點診斷方向和方法，縮短普通用戶的診斷時間，而用戶在實際項目中積累的經驗又可以變成規則寫入知識庫，以此形成一個良性循環過程。
[0038]本發明實施例的管理系統以Flex + BlazeDS + Java + Nginx + Tomcat +MongoDB (支持多數據庫種類)作為軟件構架，以MongoDB為后臺數據庫，采用Flex +BlazeDS + java構造程序框架，應用瀏覽器/服務器(B/S)結構來完成系統的構建。
[0039]在系統的后端，使用java和BlazeDS進行開發，使用java提供不同的RPC遠程調用接口，同時提供不同的JavaBean對象來維護不同的數據庫表結構； BlazeDS提供統一的AMF數據流通道，及不同的適配器(針對不同的數據服務，如RPC遠程調用的 JavaAdapter、java 后臺數據訂閱的 ActionScriptAdapter、ActiveMQ 數據訂閱的JMSAdapter),因此系統前端可以通過不同的訂閱方式(Destination)來異步的監聽來自BlazeDS廣播更新后的數據，以達到B/S之間的數據同步。
[0040]在系統的前端，Flex采用基于MVC開發模式的開源框架體系PureMVC Multicore進行模塊化開發，PureMVC Multicore是針對模塊化開發的成熟開源框架，基于這種開發模式可以讓系統做到可插拔，讓系統可以根據不同用戶的權限加載不同的模塊，在實現代碼結構中，每一個模塊都對應著一個PureMVC的單核體系結構，系統與模塊之間、模塊與模塊之間通過系統協調者來進行調度。
[0041]PureMVC是Futurescale公司創建并維護的開源自由的程序框架,其初始定位于設計高性能RIA (Rich Internet Application)客戶端的基于模式的框架。現在已經被移植到其他的平臺上(如java、PHP等)，其最主要的目的就是把程序分為低耦合的三層結構，即 Model、View 和 Control ；Facade 是 Model、View 和 Controller 三者的“經紀人”，使用基于觀察者模式的消息機制來協調Model、View、Controller之間的關系,最大程度的降低了三者之間的耦合程度。
[0042]本發明實施例在實際開發的過程中，使用了一個開源的第三方Flex框架一Fabrication,該框架是一個加速開發基于PureMVC框架的Flex/Flash應用工具，它為PureMVC編程語法添加了許多有用的特色，Fabrication的建立主要是為了支持多模塊應用而且只使用多核版PureMVC來擴展實現。
[0043]本發明實施例支持大規模、分布式、多用戶、海量數據，能對建筑物內部已有的系統和設備進行快速集成(如燈光控制系統、樓宇自控系統等，暖通空調設備、電梯設備等)，使之網絡化，整合外圍專家子系統以云服務的模式為建筑群提供專業化、集成化、精細化的全局節能解決方案。
【權利要求】
1.一種基于云服務的建筑能源管理系統，涉及建筑物，所述建筑物有多個能源監控對象，所述能源監控對象包括耗能對象、電氣對象、環境對象； 其特征在于，該系統包括: 參數感知層，由多個能耗采集裝置、多個電氣接口器件、多個環境監測裝置組成，各能耗采集裝置的采集頭分別連接各耗能對象，用于分別采集各耗能對象的能源消耗數據，各電氣接口器件的輸入端分別連接各電氣對象，用于分別接收各電氣對象輸出的電氣參數，各環境監測裝置的監測頭分別接入各環境對象，用于分別采集各環境對象的環境數據； 數據傳輸層，負責數據的傳輸，由以太網絡，及連接到以太網絡的多個網關、多個網絡接口模塊組成，參數感知層中的各能耗采集裝置的輸出端、各電氣接口器件的輸出端、各環境監測裝置的輸出端分別連接到數據傳輸層中的各網關、網絡接口模塊； 云服務層，由云存儲服務器群、云計算服務器群組成，云存儲服務器群負責數據存儲，由多臺云存儲服務器組成，云計算服務器群負責計算，由多臺云計算服務器組成，每臺云存儲服務器及每臺云計算服務器均連接到數據傳輸層中的以太網絡； 客戶終端層，由多臺客戶終端組成，每臺客戶終端均連接到數據傳輸層中的以太網絡。
2.根據權利要求1所述的基于云服務的建筑能源管理系統，其特征在于:所述能耗采集裝置包括用于采集耗能對象水資源消耗量信息的水表、用于采集耗能對象耗電量信息的電表、用于采集耗能對象燃氣消耗量信息的燃氣表、用于采集耗能對象熱能消耗量信息的熱量計。
3.根據權利要求1所述的基于云服務的建筑能源管理系統，其特征在于:所述電氣接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件。
4.根據權利要求1所述的基于云服務的建筑能源管理系統，其特征在于:所述環境監測裝置包括用于采集環境對象空氣溫濕度的溫濕度傳感器，用于采集環境對象空氣中C02濃度的C02傳感器，用于采集環境對象空氣中浮塵粒子含量的PM2.5傳感器，用于采集環境對象人員流動狀況的人流偵測裝置。
5.根據權利要求1所述的基于云服務的建筑能源管理系統，其特征在于:所述網關包括有線網關、無線網關，所述無線網關所采用的通信模塊包括Zigbee通信模塊、GPRS通信模塊、CDMA通信模塊、Wifi通信模塊。
6.根據權利要求1所述的基于云服務的建筑能源管理系統，其特征在于:所述客戶終端包括計算機、手機、PDA。
【文檔編號】G06Q10/06GK103679304SQ201210317545
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2012年8月31日
【發明者】李愛國 申請人:上海達希能源科技有限公司
【專利摘要】一種基于云服務的建筑能源管理系統，涉及能源管理【技術領域】，所解決的是降低能源消耗的技術問題。該系統包括由能耗采集裝置、電氣接口器件、環境監測裝置組成的參數感知層，由以太網絡、網關、網絡接口模塊組成的數據傳輸層，由云存儲服務器群、云計算服務器群組成的云服務層，由多臺客戶終端組成的客戶終端層；所述數據傳輸層負責數據的傳輸；所述參數感知層中的各裝置、器件的分別接入數據傳輸層，用于采集耗能對象的能源消耗數據、環境對象的環境數據，及接收電氣對象輸出的電氣參數；所述云服務層中的每臺服務器，及客戶終端層中的每臺客戶終端，均接入數據傳輸層。本發明提供的系統，能幫助用戶掌握用能規律、發現節能潛力、找到能耗漏洞。
【專利說明】基于云服務的建筑能源管理系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及能源管理技術，特別是涉及一種基于云服務的建筑能源管理系統的技術。
【背景技術】
[0002]面對能源緊張的嚴峻形勢，半個多世紀以來，走過工業化粗放發展之路的發達國家首先意識到能源緊缺的嚴重性，繼而不斷采用信息技術提高能源管理水平。美國、德國、日本、丹麥、挪威、法國、英國等國家在60年代就開始研究并應用能源管理系統，取得了良好的效果。
[0003]在美國，面積超過10萬平方英尺的建筑有50%以上都擁有能源管理系統，這相當于美國全部商業建筑面積的1/3。美國的經驗表明采用能源管理系統可以平均每年節約建筑物全部能耗的10%以上。
[0004]由于《東京協定》要求加拿大在2008-2012間把溫室氣體排放量降低到比1990年低6 %的水平，所以加拿大政府在近幾年也開始制定關于企業的能源管理系統的一些標準與法規。
[0005]愛爾蘭的能源管理系統的經驗表明，使用能源管理系統的投資回收周期一般為2年，而且采用能源管理系統以后，能源消耗的增長量與企業產品的增加量并不是成線性關系，而是遠低于產品量增長速度。
[0006]日本是一個資源匱乏的國家，上世紀70年代的兩次石油危機讓日本痛下決心，力爭做世界超級節能大國。日本建筑的節能主要體現在建筑設計節能和建筑使用管理節能兩方面。松下電工的東京總部大樓就是設計與使用管理共同節能的典范，一是設計過程中采用先進的節能技術，如太陽能電池板、換氣窗、遮陽設施、屋頂綠化、節能空調等；二是在使用過程中注重節能管理，如啟用以樓層、區域、大樓總體為單位的分級式節能控制系統，以計量和監測為支撐的節能監測系統等。通過這兩方面的共同工作，真正實現了建筑全生命周期內的節能。2003年日本開始實施《修正節能法》，該法規的出臺說明日本已經將建筑運行過程的節能納入日常管理中。
[0007]中國國內近年來，通過信息化手段加強節能監測、推進節能工作的重要性和緊迫性已引起政府部門的高度重視。從2007年以來，推出了一系列的節能法規，2007年6月初，中國國務院印發《節能減排綜合性工作方案》，明確要求建立和完善節能減排指標體系、監測體系和考核體系，嚴格建筑節能管理。特別是對于國家辦公建筑和大型公共建筑發布了若干管理意見。在此環境下，不少高校和企業都紛紛推出自己的建筑能耗監測系統，如清華大學、大連理工大學、同濟大學、深圳達實智能、浙大中控、南京聯宏等企業。
[0008]在Google公司提出云計算的概念后，人們開始注意到云計算在技術上的巨大優勢和所帶來的廣闊潛在市場，使得整個IT業界一致認為它將帶來整個信息產業的一次徹底革命。為了搶得在此領域的先機，目前全球各國政府和跨國公司都紛紛啟動自己的云計算研究與推廣計劃，投入大量的人力、物力、財力開始云計算相關技術的研究與開發中。[0009]美國政府已經開設了專門的資金用于政府各部門進行云計算的嘗試，聯邦政府也專門在其信息化辦公室建立了云計算工作組并指定了 CT0，并且在國防部、國家宇航局等部門建立了云計算中心；NASA也專門開展了自己的云計算計劃--Nebula計劃。歐盟推出自己的蓄水池計劃，主要用于研究虛擬化基礎架構以及歐盟的云計算關鍵技術，并在此項目推出了自己的開放的云服務框架OpenNebula ;在英國，由國家信息化辦公室發行的數字英倫的報告中專門提到英國政府的云計算計劃G-cloud計劃；日本啟動了“Kasumigaseki”的云計算基礎設施建設。早在2008年,新加坡政府就已經開始與Yahoo和Intel合作開展云計算合作項目的研究；印度與韓國也都紛紛推出了它們各自的云計算發展目標。從公司及產業界來看，許多大型的跨國公司也紛紛推出了自己的云平臺架構，如亞馬遜公司推出的彈性云計算平臺EC2、谷歌推出的AppEngine云平臺計劃、IBM的藍云計劃、微軟推出的Azure云計算計劃以及西班牙Abiquo公司推出的Abicloud云計算平臺計劃等。 [0010]就在國際上針對云計算事業開展得如火如荼的時候，中國國內對云計算的探討與研究也在緊張有序的開展著。雖然從國家層面，中國并沒有象其他國家那樣推出自己的國家級云計算計劃，但是在此領域的資助力度還是很大的。首先，中國電子協會下屬的云計算專委會早在2008年就開啟了全國性的云計算大會，國家又正式下達文件批準北京、上海、杭州、廣州和深圳等五個城市為云計算示范城市。除了國家層面的大力支持外，也紛紛拋出了自己的云計算支持計劃，典型的有北京的“祥云”計劃、上海的“云海”計劃、成都的云計算中心、武漢的中國云計算國際數據港、無錫的太湖云計算中心等。中國國內的企業也都紛紛推出了自己云計算研究計劃或產品，世紀互聯推出了 CloudEx產品線；淘寶、騰訊、盛大網絡都推出了自己的云計算應用；瑞星、金山、江民等公司推出了云安全的解決方案；中國移動推出了自己的大云計劃；中國電信、中國聯通等企業也正著力于云計算基礎平臺建設。不過這些云計算研究計劃絕大多數主要是從商業模式和基礎架構的層面去考慮問題，從應用的層面上講，能夠充分的利用和發揮云計算優勢，提供按需服務、自動可擴展的應用很少見到。特別是在能源管理、節能降耗、綠色低碳領域的應用更是沒有成功應用的案例報導。
[0011]然而，相對于當前社會對建筑能源管理更廣泛、更急迫的需求，綜合國內外的現狀來看，目前建筑能源管理系統的進一步推廣應用還存在著一定的不足，需要更完善的技術體系的支撐和產業化的推動。
[0012]首先，國內的建筑能源管理系統的功能基本都停留在“能耗監測”的層面上，系統只采集建筑能耗數據，而對影響能耗的其它因素不做采集，如室內溫度、空調系統的各個運行參數、照明系統的開啟度等，這就使得系統的整個分析能力不夠，無法較快得出能源漏洞所在，使該系統的“管理”功能不能充分發揮。
[0013]第二，現有的能源管理系統很難和樓宇控制系統對接(而實際上樓控系統應該成為能源管理系統的一個子系統)，這就導致這兩個系統相互獨立，信息無法共享，使得“數據監測一分析診斷一控制執行”這個閉環過程無法完成閉環。
[0014]第三，不具備多用戶、海量數據、分布式處理的能力，僅適用于單體建筑、小規模應用。
[0015]第四，現有能源管理系統對數據的分析處理能力較弱，主要采用一些對比分析手段，如橫向對比、組成比、環比等。缺少一些自動化、智能化數據分析挖掘模塊。
[0016]第五，國內對建筑能耗的處理方式幾乎還沒有“管理”的概念，只是物業人員對建筑內設備的一些簡單的起、停操作和維護保養，即使擁有完善的樓宇自控系統(BA)的建筑也很難按照最優化的方式去運行。
[0017]第六，各個廠家的硬件產品和軟件產品在功能、性能和接口方式上差異很大，不具有互換性，所以至今國內還沒有出現非常成熟、完善、被廣泛認可的集成解決方案。
[0018]目前在建筑能源管理領域的研究及系統非常稀少，以至于很多建筑不清楚能源是怎么消耗的、設備是否高效運行，缺少“系統節能”的概念和能力，甚至做了一些節能改造，而出現一處節能而引發其它處耗能，最后總體能耗反而增大的情況出現。
【發明內容】
[0019]針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能幫助用戶掌握用能規律、發現節能潛力、找到能耗漏洞、降低能源消耗的基于云服務的建筑能源
管理系統。
[0020]為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種基于云服務的建筑能源管理系統，涉及建筑物，所述建筑物有多個能源監控對象，所述能源監控對象包括耗能對象、電氣對象、環境對象；
其特征在于，該系統包括:
參數感知層，由多個能耗采集裝置、多個電氣接口器件、多個環境監測裝置組成，各能耗采集裝置的采集頭分別連接各耗能對象，用于分別采集各耗能對象的能源消耗數據，各電氣接口器件的輸入端分別連接各電氣對象，用于分別接收各電氣對象輸出的電氣參數，各環境監測裝置的監測頭分別接入各環境對象，用于分別采集各環境對象的環境數據；數據傳輸層，負責數據的傳輸，由以太網絡，及連接到以太網絡的多個網關、多個網絡接口模塊組成，參數感知層中的各能耗采集裝置的輸出端、各電氣接口器件的輸出端、各環境監測裝置的輸出端分別連接到數據傳輸層中的各網關、網絡接口模塊；
云服務層，由云存儲服務器群、云計算服務器群組成，云存儲服務器群負責數據存儲，由多臺云存儲服務器組成，云計算服務器群負責計算，由多臺云計算服務器組成，每臺云存儲服務器及每臺云計算服務器均連接到數據傳輸層中的以太網絡；
客戶終端層，由多臺客戶終端組成，每臺客戶終端均連接到數據傳輸層中的以太網絡。
[0021]進一步的，所述能耗采集裝置包括用于采集耗能對象水資源消耗量信息的水表、用于采集耗能對象耗電量信息的電表、用于采集耗能對象燃氣消耗量信息的燃氣表、用于采集耗能對象熱能消耗量信息的熱量計。
[0022]進一步的，所述電氣接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件。
[0023]進一步的，所述環境監測裝置包括用于采集環境對象空氣溫濕度的溫濕度傳感器，用于采集環境對象空氣中C02濃度的C02傳感器，用于采集環境對象空氣中浮塵粒子含量的PM2.5傳感器，用于采集環境對象人員流動狀況的人流偵測裝置。
[0024]進一步的，所述網關包括有線網關、無線網關，所述無線網關所采用的通信模塊包括Zigbee通信模塊、GPRS通信模塊、CDMA通信模塊、Wifi通信模塊。
[0025]進一步的，所述客戶終端包括計算機、手機、PDA。
[0026]本發明提供的基于云服務的建筑能源管理系統，將在線監測技術、數據分析挖掘技術理念全面運用于建筑群全生命周期的能源管理系統中，動態監測建筑物各子系統或設備的能源消耗情況，通過云服務層對采集數據進行分析，給出初步能耗診斷結果和建議，夕卜部的人工專家通過客戶終端層展示的各種統計、分析結果，根據實際監測情況對用戶給出最終的節能建議，幫助用戶掌握用能規律、發現節能潛力、找到能耗漏洞、降低能源消耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明實施例的基于云服務的建筑能源管理系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結合【專利附圖】
【附圖說明】對本發明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本發明，凡是采用本發明的相似結構及其相似變化，均應列入本發明的保護范圍。
[0029]如圖1所示，本發明實施例所提供的一種基于云服務的建筑能源管理系統，涉及建筑物，所述建筑物有多個能源監控對象，所述能源監控對象包括耗能對象、電氣對象、環境對象；
所述耗能對象是指消耗水、電、氣、熱等常規能源的常規能源耗能對象，及消耗太陽能、地源熱能等新能源的新能源耗能對象(例如地源熱泵、三聯供等)；
所述電氣對象是指能輸出電氣參數的電氣對象(例如照明電路、空調設備、電梯等電氣設備、電氣線路等)；
所述環境對象是指人員活動環境，及建筑物周邊環境；
其特征在于，該系統包括:
參數感知層，由多個能耗采集裝置、多個電氣接口器件、多個環境監測裝置組成，各能耗采集裝置的采集頭分別連接各耗能對象，用于分別采集各耗能對象的能源消耗數據，各電氣接口器件的輸入端分別連接各電氣對象，用于分別接收各電氣對象輸出的電氣參數，各環境監測裝置的監測頭分別接入各環境對象，用于分別采集各環境對象的環境數據；數據傳輸層，負責數據的傳輸，由以太網絡，及連接到以太網絡的多個網關、多個網絡接口模塊組成，參數感知層中的各能耗采集裝置的輸出端、各電氣接口器件的輸出端、各環境監測裝置的輸出端分別連接到數據傳輸層中的各網關、網絡接口模塊；
云服務層，由云存儲服務器群、云計算服務器群組成，具有分布式存儲、分布式計算、海量數據、實時計算等“云”的特點，云存儲服務器群負責數據存儲，由多臺云存儲服務器組成，是各類功能模塊的載體，云計算服務器群負責計算，由多臺云計算服務器組成，云計算服務器中分別設有用于采集各能源監控對象實時數據的實時數據采集模塊，用于處理采集數據的數據處理模塊，能根據實時數據對建筑物進行在線節能診斷的基于知識庫推理的專家子系統，每臺云存儲服務器及每臺云計算服務器均連接到數據傳輸層中的以太網絡；客戶終端層，由多臺客戶終端組成，每臺客戶終端均連接到數據傳輸層中的以太網絡，所述客戶終端包括本地終端、遠程終端。
[0030]本發明實施例中，所述能耗采集裝置包括用于采集耗能對象水資源消耗量信息的水表、用于米集耗能對象耗電量信息的電表、用于米集耗能對象燃氣消耗量信息的燃氣表、用于采集耗能對象熱能消耗量信息的熱量計。
[0031]本發明實施例中，所述電氣接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件，及專用于其中一些電氣對象的專用接口器件等。
[0032]本發明實施例中，所述環境監測裝置包括用于采集環境對象空氣溫濕度的溫濕度傳感器，用于采集環境對象空氣中C02 (二氧化碳)濃度的C02傳感器，用于采集環境對象空氣中浮塵粒子含量的PM2.5傳感器(即浮塵粒子傳感器)，用于采集環境對象人員流動狀況的人流偵測裝置(例如門禁裝置、RFID裝置、紅外監測裝置等)。
[0033]本發明實施例中，所述網關包括有線網關、無線網關，所述無線網關所采用的通信模塊包括Zigbee通信模塊、GPRS通信模塊、CDMA通信模塊、Wifi通信模塊。
[0034]本發明實施例中，所述客戶終端包括計算機、手機、PDA (掌上電腦)。
[0035]本發明實施例的工作原理如下:
參數感知層中，各能耗采集裝置分別采集的各耗能對象的能源消耗數據，并通過數據傳輸層上傳至云服務層，各電氣對象分別輸出的電氣參數通過各電氣接口器件及數據傳輸層上傳至云服務層，各環境監測裝置分別采集各環境對象的環境數據，并通過數據傳輸層上傳至云服務層；
云服務層中，各云計算服務器中的實時數據采集模塊通過數據傳輸層接收參數感知層上傳的數據后，送入云存儲服務器存儲；
客戶終端通過基于BlazeDS的三層B/S (瀏覽器/服務器)邏輯結構與云服務層中的云存儲服務器、云計算服務器通信，其中:
第一邏輯層為用戶界面層:客戶終端是用戶與整個管理系統的圖形界面接口，客戶應用精簡到一個通用的瀏覽器軟件(如微軟公司的IE等)，為云服務用戶提供了云服務管理下的能源監控對象的監控，能源監控對象數據的分析、統計、發布的圖形界面，也為業界不同類型專家提供了對建筑物運行管理等方面提出各種建議的接口，也為終端用戶提供了報修的客服接口界面，具有實時交互的功能，能實時發布云平臺下的實時設備狀態數據，并以豐富的圖形元素進行表達，并允許用戶在界面上處理相關的數據，提供訪問后臺數據的接Π ；
第二邏輯層為業務邏輯層，云計算服務器將啟動相應的遠程RPC業務邏輯函數，并允許用戶界面層通過BlazeDS方式進行遠端調用，并以異步的方式返回數據；
第三邏輯層為數據庫層，云存儲服務器及云計算服務器提供原始數據，并處理后臺數據請求(例如SQL請求)。
[0036]本發明實施例中，云計算服務器所采用的基于知識庫推理的專家子系統為現有技術，該子系統發展很早，也比較成熟，有了多種較為成功的應用，它的難點不在于系統本身，而是推理所使用的規則的產生，在規則完備的情況下，該型專家子系統完全可以代替人類專家。在建筑能源管理領域，由于建筑物本身的千差萬別，及內部系統的復雜性，很難通過首先對系統建立模型，然后進行診斷的方式進行，所以專家意見以基于規則的形式進行描述是比較適合的。
[0037]本發明實施例的定位是通過逐步吸收各類專家的經驗及現場工程師的一些知識，來逐漸完善整個知識庫系統，而專家子系統根據已有知識可以幫助用戶做初步診斷，給出重點診斷方向和方法，縮短普通用戶的診斷時間，而用戶在實際項目中積累的經驗又可以變成規則寫入知識庫，以此形成一個良性循環過程。
[0038]本發明實施例的管理系統以Flex + BlazeDS + Java + Nginx + Tomcat +MongoDB (支持多數據庫種類)作為軟件構架，以MongoDB為后臺數據庫，采用Flex +BlazeDS + java構造程序框架，應用瀏覽器/服務器(B/S)結構來完成系統的構建。
[0039]在系統的后端，使用java和BlazeDS進行開發，使用java提供不同的RPC遠程調用接口，同時提供不同的JavaBean對象來維護不同的數據庫表結構； BlazeDS提供統一的AMF數據流通道，及不同的適配器(針對不同的數據服務，如RPC遠程調用的 JavaAdapter、java 后臺數據訂閱的 ActionScriptAdapter、ActiveMQ 數據訂閱的JMSAdapter),因此系統前端可以通過不同的訂閱方式(Destination)來異步的監聽來自BlazeDS廣播更新后的數據，以達到B/S之間的數據同步。
[0040]在系統的前端，Flex采用基于MVC開發模式的開源框架體系PureMVC Multicore進行模塊化開發，PureMVC Multicore是針對模塊化開發的成熟開源框架，基于這種開發模式可以讓系統做到可插拔，讓系統可以根據不同用戶的權限加載不同的模塊，在實現代碼結構中，每一個模塊都對應著一個PureMVC的單核體系結構，系統與模塊之間、模塊與模塊之間通過系統協調者來進行調度。
[0041]PureMVC是Futurescale公司創建并維護的開源自由的程序框架,其初始定位于設計高性能RIA (Rich Internet Application)客戶端的基于模式的框架。現在已經被移植到其他的平臺上(如java、PHP等)，其最主要的目的就是把程序分為低耦合的三層結構，即 Model、View 和 Control ；Facade 是 Model、View 和 Controller 三者的“經紀人”，使用基于觀察者模式的消息機制來協調Model、View、Controller之間的關系,最大程度的降低了三者之間的耦合程度。
[0042]本發明實施例在實際開發的過程中，使用了一個開源的第三方Flex框架一Fabrication,該框架是一個加速開發基于PureMVC框架的Flex/Flash應用工具，它為PureMVC編程語法添加了許多有用的特色，Fabrication的建立主要是為了支持多模塊應用而且只使用多核版PureMVC來擴展實現。
[0043]本發明實施例支持大規模、分布式、多用戶、海量數據，能對建筑物內部已有的系統和設備進行快速集成(如燈光控制系統、樓宇自控系統等，暖通空調設備、電梯設備等)，使之網絡化，整合外圍專家子系統以云服務的模式為建筑群提供專業化、集成化、精細化的全局節能解決方案。
【權利要求】
1.一種基于云服務的建筑能源管理系統，涉及建筑物，所述建筑物有多個能源監控對象，所述能源監控對象包括耗能對象、電氣對象、環境對象； 其特征在于，該系統包括: 參數感知層，由多個能耗采集裝置、多個電氣接口器件、多個環境監測裝置組成，各能耗采集裝置的采集頭分別連接各耗能對象，用于分別采集各耗能對象的能源消耗數據，各電氣接口器件的輸入端分別連接各電氣對象，用于分別接收各電氣對象輸出的電氣參數，各環境監測裝置的監測頭分別接入各環境對象，用于分別采集各環境對象的環境數據； 數據傳輸層，負責數據的傳輸，由以太網絡，及連接到以太網絡的多個網關、多個網絡接口模塊組成，參數感知層中的各能耗采集裝置的輸出端、各電氣接口器件的輸出端、各環境監測裝置的輸出端分別連接到數據傳輸層中的各網關、網絡接口模塊； 云服務層，由云存儲服務器群、云計算服務器群組成，云存儲服務器群負責數據存儲，由多臺云存儲服務器組成，云計算服務器群負責計算，由多臺云計算服務器組成，每臺云存儲服務器及每臺云計算服務器均連接到數據傳輸層中的以太網絡； 客戶終端層，由多臺客戶終端組成，每臺客戶終端均連接到數據傳輸層中的以太網絡。
2.根據權利要求1所述的基于云服務的建筑能源管理系統，其特征在于:所述能耗采集裝置包括用于采集耗能對象水資源消耗量信息的水表、用于采集耗能對象耗電量信息的電表、用于采集耗能對象燃氣消耗量信息的燃氣表、用于采集耗能對象熱能消耗量信息的熱量計。
3.根據權利要求1所述的基于云服務的建筑能源管理系統，其特征在于:所述電氣接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件。
4.根據權利要求1所述的基于云服務的建筑能源管理系統，其特征在于:所述環境監測裝置包括用于采集環境對象空氣溫濕度的溫濕度傳感器，用于采集環境對象空氣中C02濃度的C02傳感器，用于采集環境對象空氣中浮塵粒子含量的PM2.5傳感器，用于采集環境對象人員流動狀況的人流偵測裝置。
5.根據權利要求1所述的基于云服務的建筑能源管理系統，其特征在于:所述網關包括有線網關、無線網關，所述無線網關所采用的通信模塊包括Zigbee通信模塊、GPRS通信模塊、CDMA通信模塊、Wifi通信模塊。
6.根據權利要求1所述的基于云服務的建筑能源管理系統，其特征在于:所述客戶終端包括計算機、手機、PDA。
【文檔編號】G06Q10/06GK103679304SQ201210317545
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2012年8月31日
【發明者】李愛國 申請人:上海達希能源科技有限公司
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