淺談建筑能耗管理云平臺(tái)的應(yīng)用研究

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要:基于云技術(shù)的建筑能耗管理方案，改善了建筑能耗管理方法，很好地解決了建筑能耗的本地管理、遠(yuǎn)程運(yùn)維管理與平臺(tái)維護(hù)?；诖?，討論了云技術(shù)在建筑能耗管理中應(yīng)用的可行性，闡述了設(shè)計(jì)建筑能耗管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)途徑。

關(guān)鍵詞:云技術(shù);建筑能耗;數(shù)據(jù)挖掘

       人類生活的每一步都或多或少地與能源消耗相關(guān)聯(lián)。建筑能耗在整個(gè)社會(huì)能源消耗中占有很大的份額，并隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高而逐步提高能源消耗能量。其中建筑信息系統(tǒng)、建筑設(shè)備(空調(diào)、照明、電梯等)、建筑安防系統(tǒng)是建筑能源消耗中的主要部分。然而，據(jù)住建部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國僅有4%建筑采取了提高能源利用的措施。

       當(dāng)今社會(huì)，網(wǎng)絡(luò)滲透在我們生活、工作的方方面面。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)、大數(shù)據(jù)和智能技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑能耗管理系統(tǒng)已經(jīng)形成了現(xiàn)場層、網(wǎng)絡(luò)層和管理層等3層結(jié)構(gòu)，具備與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合的基礎(chǔ)與條件?，F(xiàn)代高新技術(shù)在能耗管理方面的深入應(yīng)用，將大幅提高建筑能耗管理水平，降低能源消耗。

       當(dāng)前，我國建筑業(yè)企業(yè)能耗管理模式主要采用就地局部的管理方式，其主要形式是將所有的建筑能耗數(shù)據(jù)集中到機(jī)房進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理，以機(jī)房作為整棟建筑的能耗管理單元。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，建筑機(jī)房大小差異大，內(nèi)部安裝的監(jiān)測(cè)設(shè)備種類繁多，機(jī)房環(huán)境各不相同，這些都給機(jī)房運(yùn)維帶來很多的不確定性。另外，為了確保數(shù)據(jù)中心安全，一般會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心做很多的安全防護(hù)策略，以屏蔽外部人員對(duì)數(shù)據(jù)中心的非法訪問。這樣，雖然數(shù)據(jù)中心都安排人員24小時(shí)值班，但由于每個(gè)人精通的技術(shù)領(lǐng)域不同，并且有的數(shù)據(jù)中心在全國各地都有機(jī)房，使得系統(tǒng)故障無法得到專業(yè)人員快速有效處理。因此，急需一個(gè)既能解決本地監(jiān)控、又能集中監(jiān)控的能耗管理系統(tǒng)，一個(gè)將運(yùn)維工作轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)中心外的系統(tǒng)。

1.1建筑能耗管理制度更加健全

       早在1980年，國務(wù)院批轉(zhuǎn)國家經(jīng)濟(jì)委員會(huì)、國家計(jì)劃委員會(huì)《關(guān)于加強(qiáng)節(jié)約能源工作的報(bào)告》和《關(guān)于逐步建立綜合能耗考核制度的通知》，將節(jié)能作為一項(xiàng)專門工作納入到國家宏觀管理的范疇。近年來，為確保對(duì)建筑能耗的具體化、多樣化、準(zhǔn)確化監(jiān)測(cè)，國家又出臺(tái)了多份文件、條例，包括:2010年5月國務(wù)院發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加大工作力度確保實(shí)現(xiàn)“十一五"節(jié)能減排目標(biāo)的通知》;2013年1月1日，國務(wù)院正式印發(fā)能源發(fā)展“十二五"規(guī)劃，將“全面推進(jìn)節(jié)能提效、加強(qiáng)用能管理"作為重點(diǎn)任務(wù)之一;2016年7月修訂了《中華人民共和國節(jié)約能源法》(中華人民共和國主席令第77號(hào));2017年3月14日，住建部發(fā)布《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五"規(guī)劃》等。這些條例法規(guī)對(duì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，對(duì)公共建筑節(jié)能要求不斷提高，對(duì)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和能耗監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝、驗(yàn)收進(jìn)行了規(guī)范。

1.2云技術(shù)更成熟

       云技術(shù)是指在通訊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)(廣域網(wǎng)或局域網(wǎng))將軟硬件、網(wǎng)絡(luò)等一系列資源進(jìn)行統(tǒng)一整合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理(計(jì)算、儲(chǔ)存等)與共享的一種托管技術(shù)。

       云技術(shù)具有3個(gè)明顯的特點(diǎn):(1)云平臺(tái)物理資源被上層功能層屏蔽，平臺(tái)硬件要素對(duì)用戶來說是透明的，用戶無須關(guān)心其底層的硬件配置和使用方法，只關(guān)注于邏輯功能的實(shí)現(xiàn)，有利于提高工作的效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性;(2)云平臺(tái)中相應(yīng)的資源動(dòng)態(tài)分配算法，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件資源的動(dòng)態(tài)分配，同時(shí)還可結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用進(jìn)行彈性縮放，有效提高硬件系統(tǒng)的利用率;(3)高效的分布式計(jì)算，可以對(duì)計(jì)算資源及數(shù)據(jù)進(jìn)行智能的管理和統(tǒng)一的整合，有利于為用戶提供便捷的、共享的和高度集成的數(shù)據(jù)處理和查詢方式。

       云技術(shù)自傳入我國以來，得到了快速發(fā)展。另外，在這幾年全球軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展的大背景下，存儲(chǔ)芯片價(jià)格大幅降低，云平臺(tái)服務(wù)費(fèi)隨之下降，為云技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供可能。

1.3移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)費(fèi)用更低

       隨著4G的普及流行，以及國家對(duì)5G未來的商用規(guī)劃，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的流量費(fèi)用迎來歷史性的降費(fèi)。根據(jù)工信部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018年移動(dòng)流量費(fèi)用降了63%。又據(jù)2019年3月5日的新聞報(bào)道，工信部再次喊話，明確將持續(xù)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提速降費(fèi)的任務(wù)。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)流量平均資費(fèi)再降低20%以上，力爭中小企業(yè)今年的寬帶平均資費(fèi)再降低15%，使降費(fèi)實(shí)實(shí)在在、消費(fèi)者明明白白。

       移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的費(fèi)用降低了，但建筑能耗監(jiān)測(cè)單元的數(shù)據(jù)量是固定的，這為系統(tǒng)加入更多、更豐富的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)單元提供了可能，使原來只考慮監(jiān)控幾個(gè)重要的數(shù)字信號(hào)，系統(tǒng)升級(jí)把眾多模擬量也加入監(jiān)控列表。數(shù)據(jù)源的豐富，使得能耗監(jiān)控系統(tǒng)更可靠、更全面、更貼近系統(tǒng)實(shí)際，為挖掘能耗管理開辟了一條廣闊的大路。

2.1設(shè)計(jì)原則

       為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展，遵循以下6個(gè)原則進(jìn)行系統(tǒng)的建設(shè)與技術(shù)方案設(shè)計(jì)。

2.1.1注重安全性與保密性

       系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要把系統(tǒng)安全放在。系統(tǒng)要運(yùn)用高級(jí)別的加密技術(shù)，以防止系統(tǒng)遭到惡意破壞造成不可挽回的損失。同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)訪問設(shè)置嚴(yán)格的用戶權(quán)限，以便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保密。充分利用健全的備份和恢復(fù)策略，提升系統(tǒng)的安全性。

2.1.2立足可擴(kuò)展性

       系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，要對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)容、擴(kuò)充升級(jí)及維護(hù)做好充分調(diào)研，提高統(tǒng)計(jì)分析的速度和精度及業(yè)務(wù)處理的響應(yīng)速度。同時(shí)，系統(tǒng)既要兼容建筑存量的其它機(jī)房運(yùn)維系統(tǒng)，又要充分考慮到未來新建機(jī)房管理系統(tǒng)的兼容性。

2.1.3致力易維護(hù)性

       基于系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象既可能是電力行業(yè)、科研單位等專業(yè)人員，又可能是商場、辦公樓的普通職員，因此，要使系統(tǒng)的應(yīng)用效益化，系統(tǒng)應(yīng)操作靈活、簡單，易學(xué)易用易維護(hù)。

2.1.4保障可靠性

       系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確可靠，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，則要充分分析各環(huán)節(jié)設(shè)備的故障與恢復(fù)和容錯(cuò)能力，對(duì)系統(tǒng)的復(fù)雜環(huán)節(jié)及系統(tǒng)切換等各個(gè)方面各個(gè)擊破，建成一個(gè)安全可靠、穩(wěn)定性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)降低的系統(tǒng)。

2.1.5聚焦經(jīng)濟(jì)性

       該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量節(jié)省項(xiàng)目投資，堅(jiān)持以面向?qū)嶋H、注重實(shí)效的設(shè)計(jì)思路，充分合理利用現(xiàn)有信息資源，使系統(tǒng)花少量的費(fèi)用來實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的傳輸與讀取。

2.1.6關(guān)注先進(jìn)性

       系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，前瞻性地預(yù)測(cè)當(dāng)今技術(shù)發(fā)展方向，與時(shí)俱進(jìn)地將先進(jìn)又成熟的技術(shù)手段及標(biāo)準(zhǔn)化方法優(yōu)化系統(tǒng)，開拓系統(tǒng)的長期使用價(jià)值，確保系統(tǒng)符合未來的發(fā)展趨勢(shì)。如:阿里云有著的云計(jì)算和人工智能技術(shù)作支撐，為用戶提供高效、可靠、安全的計(jì)算和數(shù)據(jù)分析處理能力，是目前市面上用戶數(shù)量多、應(yīng)用范圍廣的云服務(wù)器提供商。該系統(tǒng)以阿里云為系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行建構(gòu)。

2.2設(shè)計(jì)目標(biāo)

       該系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象是建筑能耗管理與云技術(shù)的高度耦合性和相關(guān)性。據(jù)此，以建筑能耗信息、用電設(shè)備相關(guān)屬性信息、建筑能耗系統(tǒng)的診斷信息和數(shù)據(jù)的可視化分析為基礎(chǔ)，依據(jù)國家規(guī)定的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一規(guī)范及格式，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、智能信息處理理論等先進(jìn)技術(shù)，以云技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)支撐，進(jìn)行能耗監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)包括:

       (1)建立建筑能耗云管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的科學(xué)、現(xiàn)代化管理。把單要素的數(shù)據(jù)信息升級(jí)為綜合性的多維信息，通過資源整合將分散的數(shù)據(jù)集中化、系統(tǒng)化、云化，建立一個(gè)具有高水準(zhǔn)的現(xiàn)代運(yùn)維管理服務(wù)系統(tǒng)。

       (2)實(shí)現(xiàn)建筑能耗信息的綜合分析。運(yùn)用云技術(shù)對(duì)能耗信息、診斷信息的統(tǒng)計(jì)分析、云存儲(chǔ)、云查詢和報(bào)表云輸出。

       (3)為相關(guān)機(jī)構(gòu)單位制定節(jié)能政策、電力資源高效優(yōu)化配置提供堅(jiān)實(shí)平臺(tái)。

       (4)改善設(shè)備管理人員的工作環(huán)境，體現(xiàn)現(xiàn)代社會(huì)以人為本的科學(xué)發(fā)展理念。設(shè)備管理人員不需要在嘈雜的機(jī)房里，不需要手動(dòng)檢查用電設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，不需要花大量時(shí)間進(jìn)行用電設(shè)備診斷，不需要在不同用電設(shè)備之間、不同樓房之間來回核查或者逐個(gè)巡檢，避免檢查診斷過程中的潛在人身危險(xiǎn)。

       (5)降低斷電事故，提升建筑商業(yè)效益。用電設(shè)備的狀態(tài)能早知道，故障信息能及時(shí)地呈現(xiàn)給設(shè)備維修人員，以大幅度降低系統(tǒng)的診斷與核查時(shí)間，將可能斷電時(shí)間降低甚至為零，減少建筑因斷電所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3平臺(tái)組成

2.3.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)如圖所示：