劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要：目前我國建筑能耗約占社會總能耗的百分之三十三，其中公共建筑高耗能問題日益突出；向公共建筑樓宇業(yè)主提供實時的能耗數(shù)據(jù)與分析，有助于提高業(yè)主的節(jié)能意識和管理決策。本文設(shè)計了具有實時能耗監(jiān)測、能耗分析、能耗反饋、能耗新聞等功能的公共建筑能耗在線系統(tǒng)，前端基于VUE開發(fā)，后端基于JAVA開發(fā)的應(yīng)用技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的多平臺兼容。為樓宇業(yè)主提供了一款可隨時隨地查看樓宇能耗動態(tài)、查看能耗管理效果、掌握能耗政策動態(tài)的移動應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：能耗監(jiān)測；能耗分析；能耗排名；混合型移動應(yīng)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(guān)調(diào)研結(jié)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。隨著國家城鎮(zhèn)化的步伐，已經(jīng)高速發(fā)展的城市建設(shè)將更加快速，這將使大型公共建筑的面積不斷增加，公共建筑的能耗消耗比例將日益增加、高耗能問題將日益突出；實現(xiàn)公共建筑的節(jié)能，減少公共建筑的能耗消耗具有重大的意義。而目前我國建筑節(jié)能工作依靠推動和實施，沒有形成建筑節(jié)能的管理和大眾意識。使樓宇業(yè)主實時掌握樓宇能耗動態(tài)、能耗排名、節(jié)能潛力等信息，有助于提高業(yè)主的節(jié)能意識和節(jié)能管理水平，進而達到減少公共建筑的能耗消耗。

       本文所述公共建筑能耗在線系統(tǒng)（簡稱：能耗在線）將向樓宇業(yè)主提供上述功能，為了適應(yīng)人們生活工作習慣向碎片化、移動化的轉(zhuǎn)移，開發(fā)一款移動能耗監(jiān)測系統(tǒng)是一項必要且有意義事情。當前移動設(shè)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(yīng)用開發(fā)技術(shù)的研究，前端基于VUE開發(fā)，后端基于JAVA的移動應(yīng)用開發(fā)技術(shù)， 并實現(xiàn)了多平臺通用的移動能耗在線，實現(xiàn)了樓宇業(yè)主隨時隨地的查看樓宇能耗動態(tài)、查看能耗管理效果。 

       能耗在線的設(shè)計實現(xiàn)旨在為樓宇業(yè)主提供更好的服務(wù)， 幫助樓宇業(yè)主查看樓宇能耗動態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)用能異常，實時查詢歷史數(shù)據(jù)，挖掘樓宇節(jié)能潛力，查看能耗管理效果， 掌握能耗政策法規(guī)與動向。能耗在線具有了四大主要功能， 分別是實時能耗監(jiān)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(jiān)測模塊提供了樓宇用電實時監(jiān)測情況，包括四大分項（照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、特殊用電）和總用電，使業(yè)主實時掌握樓宇能耗動態(tài)。能耗分析模塊提供了基于樓宇歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，顯示樓宇能耗同比、環(huán)比、占比等信息，發(fā)現(xiàn)樓宇能耗變化與特性，診斷用能情況，挖掘節(jié)能潛力，為樓宇業(yè)主提供節(jié)能指向幫助樓宇業(yè)主更好地管理能耗水平，體現(xiàn)能耗管理效果；同時提供了基于全市同類建筑能耗數(shù)據(jù)的能耗實時排名，使業(yè)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(yè)主的信息交互，為樓宇業(yè)主提供歷史數(shù)據(jù)報表輸出，為樓宇業(yè)主提供動態(tài)信息推送，如能耗異常情況、節(jié)能診斷情況等。能耗新聞模塊提供了獲取新政策法規(guī)及標準、相關(guān)新聞及行業(yè)動態(tài)的功能，樓宇業(yè)主通過此模塊功能可以掌握行業(yè)動態(tài)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(tǒng)的輔助功能。如圖 1 所示為能耗在線的功能框架圖。 

1.架構(gòu)設(shè)計 

       能耗在線的運行設(shè)備是移動智能終端，而當前智能終端設(shè)備多種多樣，各智能終端的系統(tǒng)也不盡相同，主要有 IOS、Android兩種；為了適應(yīng)不同系統(tǒng)的移動設(shè)備，系統(tǒng)的架構(gòu)應(yīng)能這種差異、實現(xiàn)一次開發(fā)、多平臺使用的能耗在線。如圖2所示為跨平臺移動移動應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計圖。

圖 2 跨平臺移動移動應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計圖

       此架構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵是支持層插件向展示層提供無差別的接口關(guān)閉了平臺層的差異、以及無差異的數(shù)據(jù)發(fā)送請求功能，實現(xiàn)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(shù)據(jù)設(shè)計 

       根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)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(guān)聯(lián)，如圖 3 為能耗信息相關(guān)的 E-R 圖。

在這些數(shù)據(jù)中能耗信息是實時變化的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，監(jiān)測、分析、反饋等功能均需要依靠此數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)了系統(tǒng)的主要能耗相關(guān)功能，能耗信息的數(shù)據(jù)表設(shè)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(shù)據(jù)，并作為后續(xù)的能耗分析、反饋的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

圖 3 能耗信息 E-R 圖

       在這些數(shù)據(jù)中能耗信息是實時變化的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，監(jiān) 測、分析、反饋等功能均需要依靠此數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)了系統(tǒng) 的主要能耗相關(guān)功能，能耗信息的數(shù)據(jù)表設(shè)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(shù)據(jù)，并作為后 續(xù)的能耗分析、反饋的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

表 1 能耗小時數(shù)據(jù)表

1.概述

       Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是用戶端能源管理分析系統(tǒng)，在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)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(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)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(jié)約能源，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。用戶可按照國家有關(guān)規(guī)定實施能源計算，分析現(xiàn)狀，查找問題，挖掘節(jié)能潛力，提出切實可行的節(jié)能措施，并向縣級以上管理節(jié)能工作的部門報送能源計算報告。

2.應(yīng)用場所

       適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行維護。

 

3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

       Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)以計算機、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具，根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用現(xiàn)場總線、光纖環(huán)網(wǎng)或無線通訊中的一種或多種結(jié)合的組網(wǎng)方式，為大型公共建筑的實時數(shù)據(jù)采集及遠程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺，它可以和檢測設(shè)備構(gòu)成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化、單元化、組態(tài)化的采用面向?qū)ο蟮姆謱印⒎旨墶⒎植际街悄芤惑w化結(jié)構(gòu)。建立如下層次結(jié)構(gòu)：

1.系統(tǒng)概況

       平臺運行狀態(tài)，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(qū)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(tǒng)計對比、總能耗 同環(huán)比對比。

3.用能統(tǒng)計

       對建筑、區(qū)域、分項、支路等結(jié)構(gòu)按日、月、年報表的形式統(tǒng)計對分類能源用能進行統(tǒng)計，支持報表數(shù)據(jù)導出EXCEL，支持選擇建筑數(shù)據(jù)進行生成柱狀圖。

4.復費率統(tǒng)計

       復費率報表按日、月、年統(tǒng)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(tǒng)計分析。支持數(shù)據(jù)導出到EXCEL。

5.同比分析

       對建筑、分項、區(qū)域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結(jié)合的方式進行用能數(shù)據(jù)同比分析。

6.能源流向圖

       能源流向圖展示單棟建筑時段內(nèi)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相關(guān)時段工作時間與非工作時間用能統(tǒng)計對比，支持導出報表。

8.設(shè)備管理

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

9.用戶報告

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

 

 六、結(jié)語 

       能耗在線具有能耗監(jiān)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(fā)模式，實現(xiàn)了跨平臺的移動應(yīng)用；為公共建筑樓宇業(yè)主提供了更好的服務(wù)，幫助其查看樓宇能耗動態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)用能異常，實時查詢歷史數(shù)據(jù)，挖掘樓宇節(jié)能潛力，查看能耗管理效果，掌握能耗政策法規(guī)與動向。能耗在線的上線運行已經(jīng)取得了用戶的好評，后續(xù)能耗在線還將在監(jiān)管決策方面增加功能，為監(jiān)管部門提供服務(wù)，并形成一個具有能耗監(jiān)測、分析、決策支持等功能的智能移動應(yīng)用系統(tǒng)。 

[1]沈婷婷，龔敏，葛堅.既有公共建筑節(jié)能改造初探[ J].華中建筑，2008，26（11）：63-66.

[2]顧春來.APP 應(yīng)用程序開發(fā)模式探究[J].硅谷，2014（5 ）： 35-36.

[3]朱凱南，李艷平，申閆春，等.基于 Ionic 和 Cordova 的跨平臺移動 APP 的研究與應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2016， 12（1）：119-121.

[4]吳斌.大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].杭州電子科技大學，2013.

[5]陳永攀，張吉禮，牟憲民，等.建筑運行能耗監(jiān)測與節(jié)能診斷系統(tǒng)的開發(fā)[J].建筑科學，2009，25（2）：29-34.  

[6]力銳，蔡鴻明，徐博藝，姜麗紅.基于 REST 面向資源的企業(yè)集成平臺框架[J].計算機工程，2010，36（2）：1 05 -109.作者簡介：肖朋林，1989 年生，安徽亳州人，碩士。

[7]肖朋林.公共建筑能耗在線移動應(yīng)用設(shè)計與實現(xiàn)

[8]安科瑞 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊. 2022.05版

 

劉細鳳，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為建筑能耗系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用