可再生能源建筑能耗智能监测系统体系结构设计

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1、可再生能源建筑能耗智能监测系统体系结构设计摘要：为了推广和普及具有节能、节地、节材和环境保障效益的先进和实用技术，在节能建筑中引入建筑能耗智能监测系统，监测建筑的能耗状况。系统实现了通过互联网随时随地对所有的即时数据、历史数据进行查询，方便节能领域的工作者对这些数据进行数据挖掘，为节能方案的改定提供强大的数据支持。同时采用神经网络和遗传算法等智能算法，对各项已采集数据进行全面的分析，对可能出现的状况进行预测。通过提前的人为干预，可预防错误的发生。关键词：互联网；查询；分析；预测中图分类号：TP319目前，中国建筑用能浪费严重，而且建筑能耗增长的速度远远超过中国能

2、源生产可能增长的速度，如果这种高耗能建筑继续发展下去，国家的能源生产将难以长期支撑此种浪费型需求。在能源危机和环境问题日益凸显的今天，如何有效地使用能源，减少对自然环境的影响，保持可持续的发展已成为一个世界性课题。作为一项节能环保的可再生能源技术，地源热泵技术是一种利用地下浅层地热资源（也称为地源能，包括土壤、地下水、地表水、河水、海水、湖水等），同时实现建筑采暖、制冷和生活热水三联供的高效节能空调技术。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），以地源能作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源。即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采

3、暖；夏季，把室内的热量“取”出来，释放到地下去，降低室内温度。现阶段美国已经建立了建筑能耗统计数据库，其中使用较广泛、收集建筑物数量较多的数据库有能源部（DOE）的CBECS和加利福尼亚州的CEUS。但国内尚无完善的建筑能耗统计数据库。由于缺乏统一的统计方法和严格的统计制度，且国内各地的统计方法也各异，导致基础能耗数据资源残缺，共享度低，在某种程度上阻碍了节能技术的应用和客观的评价。1系统整体结构本系统主要由硬件采集设备、通讯设备、数据管理中心和B/S模式监测平台四部分组成。用户可实现对河北省范E内试点城市可再生能源建筑能耗监测数据进行查询、统计分析和实时监测。

4、系统中数据采集设备（如热量表、流量表）完成各个物理参量的实时采集，将采集结果通过RS485串行总线发送到本地集中器，集中器将所采集到的各个计量设备的数据存储，并按照固定的时间间隔（如每隔五分钟）通过无线数据传输设备（DTU），采用GPRS或3G技术经无线信道发送给移动或联通运营商的数据中心，数据中心和数据库服务器之间通过TCP/IP的宽带连接，快速将数据接收并解析译码存入数据库实现对于实时传输的大量数据报文准确接收、解析、入库。2系统设计及功能2.1数据采集与存储本系统安装部署现场采集设备，如电能表、热量表、水表等，用以实现对水、电、热耗、冷耗等数据的采集，通过

5、现场安装的集中器、无线发送设备，将各种类型的数据信息发送到远程服务器。目前河北省有实施可再生能源的多个试点城市，每个试点城市可能有多个采用可再生能源的建筑，每个建筑可能会部署多个集中器，所以可能会有成千上万个集中器同时往数据中心发送数据，对于通讯服务程序来说，处理如此大的并发量，要保证数据传输的可靠性和有效性，并且保证不丢包、不漏包等，需要采用并发处理机制，比如多线程机制、队列缓存机制等，并采用有效的调度策略来保证传输的质量，使得所有数据能在1分钟左右全部接收完成。系统对于实时传输的大量数据报文准确接收、解析、入库是一项技术要求很高的工作。2.2数据修补由于传感

6、器自身的精度限制或外界环境中复杂多变的各种噪音干扰，有可能会使得采集数据发生错误，造成丢数或漏数的情况，使得采集的原始数据并不能较为准确的反映节能设备的运行状态。因此，在服务器端，通过设置定点触发器，采用适当的插值算法进行补数处理，从而实现对采集到的原始数据的预处理。在自动修正的基础上，也可以提供用户手动修复数据。2.3监测数据的访问与查询系统用户可通过B/S模式监测平台对采集数据进行查询，该监测平台采用三层架构设计思想。根据使用人群的分类，可将用户分为管理员、省级用户、市级用户和普通用户。管理员拥有查看所有站点数据信息的权利，并且拥有修改采集信息和维护其它信息

7、的权限，如站点信息的添加与更新等。省级用户只能查看本省范围内所有站点的数据采集信息。市级用户只能查看本市范围内所有站点的数据采集信息。普通用户只能查看本站点的数据采集信息。除了管理员外，其他用户均无权限对数据采集信息进行修改，从而实现数据采集信息的共享与保护。查看站点信息时，在首页直观显示站点内给个设备上的实时采集数据，如图2所示。也可通过数据查询菜单，根据查询时间段查看历史数据，如图3所示。数据查询后，还能够对查询结构进行绘图和导出操作。为了清晰的展现出这些能耗数据的特点，必须借助表，必须实现数据可视化的功能，才能直观、清楚地展示各楼宇的能耗特点，方便节能领域

8、的科技工作者对这些数据进