刘喜峰

上海嘉定

摘要：本文以建筑能耗为研究对象，分析设计了一个基于云服务平台的建筑能耗管控系统。该系统可以辅助企业在二元维度（即垂直时间纬度、不同专业指标纬度、不同权威纬度等）上监测企业建筑能耗，挖掘建筑能耗的根本问题，从而实现建筑能耗优化管理，有效降低企业因能耗而造成的利润损失，保证企业竞争力。

关键词：能耗管控；建筑能耗管控；云服务平台；能耗管控系统

0 前言

目前，我国是世界第二大能源生产国和消费国。统计数据显示，我国建筑能耗占全国总能耗的28%左右。我国每年新建的20亿平方米建筑中，99%是高能耗建筑，而现有约430亿平方米的建筑中，只有4%采取了节能措施。按照目前的能源消费增长速度，到2020年，建筑能耗将超过目前的三倍。大型公共建筑不仅能耗密度高，而且能耗浪费严重，节能空间巨大。我国推进建筑节能势在必行。

但是，建筑能耗的范围非常广泛和复杂（见图1）），因此建筑能耗的管控很难实施。借助大数据分析手段，通过对建筑能耗大数据的广泛采集和分析，无疑为建筑能耗的有效管控提供了良好的基础。本文旨在借助大数据分析方法研究基于云服务的建筑能耗监测系统的设计与应用，以实现多方位、多维度的控制，

从而支持企业利益最大化。

图1 建筑能耗概况

本文首先探讨了大数据时代实施建筑能耗监测的背景和实施建筑能耗监测的优势。其次，本文进一步探讨了基于云服务的建筑能耗管控的特点。然后，基于云服务的建设

建筑能耗管控系统需求分析与设计思路 最后给出了基于云服务的建筑能耗管控系统的应用场景。

一、能耗监测研究现状

能源消耗监测是响应国家节能减排政策的重要手段之一。目前，能耗监测的研究和应用较多，主要集中在指定行业能耗监测方案研究、能耗监测技术优化、能耗监测手段、能耗监测研究等方面。在大数据时代。

针对能耗监测对象的不同，有学者研究了能耗监测在电信行业、公共交通行业等领域的应用，提出了不同的能耗监测实施方案。

此外，在能耗监测技术优化研究中，部分学者在能耗评价指标优化或能耗监测算法优化等方面做出了一定贡献，为能耗监测提供了创新的计量监测方法。同时，也有学者认为，能耗监测无疑涉及众多评价指标和海量数据。为了监测和科学管理能源消耗，需要信息技术。大量文献研究了能耗监测系统的开发和应用，以提高能耗管理水平。

在大数据时代，大数据技术的出现，为能耗管理的优化提供了更大的空间，但也带来了新的能耗问题。针对大数据时代的特点，有学者研究并提出了一套基于大数据的能耗监测方法。

关于能耗监测的研究很多，也有很多关于大数据背景下的能耗监测的讨论。但是，在云平台的应用中，主要关注的是能源消耗问题及其对云平台本身的管控。作为能耗监测的关键，能耗数据的采集、存储和分析离不开云平台的应用。以建筑能耗为研究对象，以云服务平台的数据中心为重要媒介，研究具有应用价值的能耗监测系统的分析与设计，以期提高建筑能耗监测水平。 .

2 基于云服务的能耗监测系统分析与设计

2.1 基于云服务的能耗监测特点

基于云服务的能耗监测可以辅助企业对企业的能耗进行双维度（即纵向时间纬度、不同专业指标纬度、不同权威纬度等）的监测。同时，基于云服务的能耗监测由于具备对海量数据和复杂数据的挖掘和分析能力，可以支持企业追溯源头，挖掘建筑能耗的根本问题，实现优化管理建筑能耗，有效降低企业成本。能源消耗造成的利润损失保证了企业的竞争力。基于云服务的能耗监测具有以下特点：

(1）快速搭建网络：应用物联网技术，帮助客户快速搭建能源数据传输网络。

（2）精细化能源管控：对能源数据进行分类、分项计量，可以掌握建筑各功能区的能耗情况，找出能耗问题。

（3）科学的能耗基准和节能评估标尺：通过大数据挖掘技术，建立建筑整体能耗基线模型和各设备能耗基线模型，形成数据模型支撑未来节能改造。

（4）多种操作模式：提供手动控制、定时任务、联动任务、场景模式等多种控制模式，符合物业管理人员实际操作。

2.2 基于云服务的建筑能耗监测设计思路

2.2.1 基于云服务的能耗监测系统架构设计

基于云服务的能耗监测系统架构主要分为三部分：数据采集层、数据传输层和应用层。

2.2.2 基于云服务的建筑能耗监测系统功能设计

基于云服务的建筑能耗监测系统包括四部分：监测功能模块、数据分析模块、评价模块和智能控制系统。各系统功能的设计目标和思路如下。

（1）能耗监控功能模块的设计目标：监控各类能耗（电、水、热）。

特征：

1）监控水、电、热等各类建筑的能耗情况。

2）电能监测将采用分项计量，重点关注耗电量大的设备和分支。

3）平台将对建筑进水口进行实时监控，关注耗水量大的分支。

4）热能监控在采暖进、回水安装温度传感器，根据各楼层温度调节需求。

5）细化各个能耗节点，清晰掌握辖区内的能耗状况和变化。

(2）能耗数据分析功能模块

设计目标：统一数据，分析管理。即对各类能耗进行统一数据管理，结合数据进行能耗建模分析，优化能耗习惯，实现管理节能。

特征：

1）平台统一设计各种能耗数据的能耗格式，形成企业自身的能耗规范，方便后期数据提取和利用。

2）利用大数据技术处理能耗数据，关联并重新定义相关能耗。

3）建立数据管理体系，提高数据质量，使数据生命周期可管理、可量化。

4）利用大数据挖掘技术建筑能耗管理云平台，将能耗数据关联起来，建立基线模型和分析模型，辅助管理，支持决策。

5）发现不良用能，优化用能习惯，提高管理节能，提高用能效率。

(3）节能措施评价功能模块

设计目标：实现节能改造效果量化评价，支持节能动态统计分析。同时，支持企业节能产品绿色采购，为实现节能改造效益评价提供决策支持。

特征：

1）动态统计、节能措施分析、节能效果评价。

2）为采购过程中的厂家选择和措施选择提供量化数据参考，有利于科学决策。

3）为合同能源管理项目的节能效果和双方的效益评价提供决策支持。

4）系统可以生成节能项目的量化评价报告。

(4）智能控制系统功能模块

设计目标：通过智能照明控制系统、智能空调控制系统、智能节水控制系统实现管理控制和技术节能。

特征：

1）照明空调自控系统：根据人员数量，以及光照、温度等环境因素，制定个性化的自控方案。

2）节水控制系统：进行人体监测，无人自动关阀，防漏防漏。

3）可以与外部楼宇控制系统无缝对接，也可以在平台上新安装相应的智能控制系统。

3 安科瑞能耗云平台介绍

3.1 系统架构介绍

安科瑞能耗云平台在变电站或配电室安装多功能电能计量仪表；各种用电场所可安装水表、燃气表等各种仪表，并通过无线（3G/4G）或无线（3G/4G）或有线方式将采集到的电表数据上传到公司租用的云服务器方式，数据集中存储，统一管理。授权用户可以通过PC、PAD、手机等各种终端设备访问数据和接收报警信息，使用户能够及时了解各点的能源消耗情况，对各时间点的能源消耗情况进行管理。

图2 能耗云平台架构示意图

3.2 系统功能介绍

图3 能耗云平台能耗统计示意图

3.2.1 支路能耗

系统可以统计每个分支机构在一定时间内的每日、每周、每月、每季度和每年的能源消耗量。系统可以查看各分行的能耗趋势，根据已有的日期或自定义时间查询，并能以图表的形式显示分行的总能耗。

3.2.2 能耗统计

系统可以按项目对能耗进行统计和显示。其中，每日能耗同比分析图显示了不同子项的当日和昨天的能耗直方图；能源饼图显示过去31天各子项的能源消耗比例；堆叠图显示了过去 31 天每个子项的能耗。能源消耗趋势；子项能耗排名图显示所选子项能耗值对应的前 10 个分支。

3.2.3分项能耗报告

系统可以统计一定时间段内各子项的日、周、月、季、年能耗。您可以在子项中查看各分支的能耗趋势，根据已有的日期或自定义时间查询，并将统计数据导出到Excel。

3.2.4 能耗同比分析

系统可以对主要耗能设备的能耗进行逐年分析，以去年同期值和上月值进行同比分析，检查节能效果，进行节能绩效。根据分析结果进行评估，修订节能目标。各分支机构当年月度能源消耗量和上年同期能源消耗量统计。

3.2.5 能量数据检查

系统可统计一定时间内各电路与下支路的能量差，超过一定百分比时突出显示，保证测量系统的完整性和准确性。

3.3 系统设备选型

应用

模型

特征

灯箱

三相电参数U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相正向有功电能统计，正反向有功电能总量统计，正反向无功电能总量统计；红外线通讯；电流规格：通过变压器接3*1（6）A，直接接3*10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级

电源柜

LCD显示，全电参数测量（U、I、P、Q、S、PF、F）；四象限电能计量RS485/可选多费率电能统计；4DI+2DO

配电箱

-Z

三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、Hz）单路剩余电流监测、4路温度监测、1路继电器输出、4路开关量输入、时间记录、内置时钟, 点阵液晶显示, 1路RS485/通讯, 可选2G/4G/NB通讯方式

供水管道

水表

测量流过供水管道的总水量，适用于单向流水，采集电子直读技术，通过RS485总线直接输出表盘数据

表1 能源综合管理云平台设备选型示意图

4。结论

建筑能耗作为能源消耗的主要来源之一，是当前能源消耗控制的重要对象。然而，建筑能耗涉及的内容多、人多、指标各异。为有效管控建筑能耗，本文采用云

依托服务平台，对建筑能耗管控系统进行分析设计，实现建筑能耗各种数据和双维度的采集、存储、处理和分析。多个应用案例表明，本文构建的建筑能耗管控系统在能耗问题的追溯、能耗监测和能耗管理的优化改进等方面发挥了重要作用，起到了积极的作用。在提升企业价值方面。

【参考】

[1] 李道阳. 基于云服务平台的建筑能耗管控系统分析与设计[J]. 技术与实践, 2017, 10.

[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册。2020.06 版。

关于作者：

刘西凤建筑能耗管理云平台，女，主要研究方向为建筑能源管理云平台系统分析与设计。