建筑智能化能耗监测系统建设方案

宁群仪，陈宇收



建筑智能化能耗监测系统建设方案

宁群仪，陈宇收

（深圳市赛为智能股份有限公司 大数据研究院，广东 深圳 518000）

随着我国信息化、工业化进程的推进，使得各类大型智能化建筑的面积累年增长，也因此给建筑主体带来了严重的能耗问题。由于能耗的过度使用，不但会带来更多的经济负担，而且还会影响国家能源安全、环境保护等，所以我国始终在倡导节能减排，并制订了一系列的鼓励措施，在这一背景下，如何保障建筑主体正常用能的同时，更好的完成节能工作，已经成为当前建筑智能化能耗监测研究的重点。本文设计一套基于B/S架构的建筑能耗监测系统，实现对建筑主体用电、用水、用气的实时监测，并根据预置规则进行预警，进而为能耗合理、科学的使用提供依据。

建筑智能化；能耗监测；节能

0 引言

由于受到我国经济高速发展的影响，导致各地均不断出现各种大型建筑，并且随着大型建筑的投入使用，给社会带来了严重的能耗使用问题[1]。据统计，在我国目前完工的430亿m2的建筑中，只有4%左右的建筑采用了合理的节能措施，直接导致我国建筑能耗使用量已经达到发达国家的3倍左右[2]，由此可见，我国的大型建筑在能耗节能控制层面还存在较大的空间。

为了提高各个大型建筑的能耗使用率，避免不必要的浪费，就需要找出这些建筑能耗过度使用的原因，为此，本文设计一套基于B/S架构[3]的建筑智能化能耗监测方案实现对能耗使用的实时监控，它包括两个部分，首先是数据采集端，它是以Go技术为基础，实现对基于DL/T645、CJ/T188、ModbusRTU、ModbusTCP等通讯协议的电表、水表、气表数值的实时采集，并上传到能耗监测数据库中。在完成能耗监测数据采集后，由监测方案的第二部分能耗监测管理软件实施对数据的监测管理，包括监测建筑逻辑主体配置、预警配置、采集规则配置以及用能分析等，最终为实现建筑智能化能耗监测系统的数据采集、监控、分析、处置于一体，提高建筑主体的能耗利用率，达到预期节能减排的目的提供保障。

1 能耗监测系统概述

建筑智能化能耗监测系统在建设时，采用了web服务[4]方式提供能耗人机交互界面，相比传统C/S架构[5]，更符合当前Internet互联网技术的发展方向。为了提高系统的适用性，在系统建设时，提供了多种设备通信协议支持，包括DL/T645、CJ/T188、ModbusRTU、ModbusTCP等，而且在采集数据通信传输时，不但支持有线传输，而且还支持Internet与GPRS方式的无线传输。另外，为了防止网络异常导致数据传输中断，系统在设计时提供了断点续传功能，确保数据能够在30天有效期内通过本地存储完成数据的连续，并在网络恢复时自动上传，最终为保障能耗使用数据采集的准确、可靠提供了保障。

为了实现对建筑能耗使用的精细化分析，在系统设计时，对建筑能耗进行了分项划分，包括用电、用水以及用气，其中用电分项包括空调用电、照明设备用电、插座用电以及动力用电等子分项，用气包括食堂、暖气等子分项，并允许用户根据能耗实际使用情况对各分项进行适当调整。在能耗分项划定后，还允许对建筑主体进行不同的逻辑划分，包括按楼层、按区域、按部门等方式，然后对不同的逻辑主体配置相应的能耗分项，进而计算出不同的逻辑主体在有效时间内的能耗使用[6-7]。另外，为了确保能耗计算的准确性，要求在计算时充分考虑每个不同逻辑主体的办公人数，最终通过对不同逻辑主体的各个用能分项的用能分析，包括同期对比分析、逻辑主体对比分析、环比分析、非工作日对比分析等分析方法完成能耗使用的深度挖掘，进而为后序更合理的安排能耗使用提供数据依据。

2 系统建设方案

在建筑智能化能耗监测系统建设时，根据系统建设规划，至少需要提供三台可用服务器，包括web服务器、数据库服务器以及数据采集服务器，其中web服务器主要负责数据采集规则配置及采集数据分析，数据库服务器主要负责数据高效存取，采集服务器主要负责建筑主体用电、用水以及用气的实时采集。在数据采集[8]时，又分为有线采集与无线采集两种模式，其中在有线采集时，通常使用有线采集器完成各设备计数的采集，而在无线采集时，通常使用无线集中器完成，主要方案设计如图1所示。

由图1可知，虽然能耗监测系统在建设时，允许使用有线及无线两种方式完成数据采集、传输，但是为了保障数据传输质量，要求尽可能的使用有线传输，只在部分施工难度较大、周期较长且没有明显信号屏蔽的建筑区域才能实施无线传输，进而提高能耗监测数据采集的实时性及准确度。另外，由于在能耗数据采集时，需要标准的通信协议支持，而早期安装的电表、水表以及气表等很多是机械表，不支持数据的智能读取，此时就需要对建筑主体各个部分的机械表进行更换为智能表。

图1 能耗监测系统建设方案

在数据中心机房各个系统服务建设时，根据系统应用需求，也需要进行相应规划，具体分析如下：

在web服务建设时，为了保障系统拥有足够的健壮性、稳定性以及跨平台性等特性，使用了Java EE技术体系[9]，其中使用Spring Boot技术完成用户请求接收处理、使用Shiro技术完成系统动态授权管理、使用Mybatis技术完成数据实体映射，并使用apache tomcat作为应用服务器。

在数据库存储[10]建设时，数据存储使用了MySQL数据库，由于该数据库单表的存储能力在800万条记录以内，否则会产生较大的性能问题，而能耗监测数据记录随着时间的积累产生的记录数会远远超过此上限，因此，为了提升能耗监测数据存取效率，使用了Mycat中间件对能耗监测数据进行了分布式存储，并通过Mycat提供透明的数据库访问支持。

在采集服务建设时，考虑到采集目标电表、水表、气表等设备较多，而且采用的数据通信协议也存在不同，所以为了提高采集服务的通用性，采用了配置式数据采集服务，通过参数配置完成采集服务的初始化，并允许用户对目标对象进行分组，然后以组为单位进行并发式数据采集，不但提高了数据采集的效率及质量，而且提高了采集服务的适用性。

3 能耗监测系统部署

建筑智能化能耗监测系统在应用部署时，要求系统建设需求的硬件设备安装、线路改造以及网络环境搭建等基础工作均已完成，然后实施对系统的部署工作，具体步骤分析如下：

（1）数据库部署。根据数据库存取建设方案，在提供数据存取时，采用了基于Mycat的分布式存储方案，所以在数据库部署时首先要根据业务需求安装多个不同的MySQL数据库实例，然后通过Mycat配置完成对MySQL数据库实例的统一管理，并通过Mycat提供透明的数据库访问支持。

（2）能耗监测系统部署。由于能耗监测管理系统基于Java技术实现，所以要安装JDK环境，然后将系统可运行服务文件放到tomcat服务器中运行即可。

（3）能耗监测配置。为了更好的完成能耗监测分析，要求对能耗监测主体建筑进行有效的逻辑主体划划，并为每个逻辑主体配置能耗监测表，其中能耗监测数值不但可以分配给唯一的逻辑主体，而且可以通过比例分配给多个不同的逻辑主体。

（4）数据采集部署。在数据采集时，采用了Go语言实现采集服务，它不仅具备较高的数据并发处理能力，而且还具备跨平台支持，在完成数据采集封装后，配置数据采集目标地址、协议类型、采集频率以及数据写入数据库地址、用户名与密码等，然后启动服务即可。

通过上述配置、部署，实现了目标建筑主体能耗使用的动态监控，然后再根据系统提供的能耗监测数据分析功能，即可分析出各建筑逻辑主体的能耗动态使用情况，进而为更合理采取节能措施提供了准确的数据依据。

4 总结

建筑智能化能耗监测系统的建设及应用，能够收集建筑主体分散的能耗使用数据，进而通过对这些数据的汇总、整合、分析，找出影响建筑能耗超额使用的原因，并监控建筑主体的实时能耗数值，最终为采取合理的节能措施提供准确的数据依据。另外，通过系统的应用，还可以对建筑主体进行有效的逻辑分割，包括按楼层、部门、区域的不同进行责任划分，进而通过人为的奖惩措施提高各个区域的能耗利用率，最终降低建筑主体的能耗使用，为实现国家倡导的节能减排目标提供了保障。

[1] 于秋红. 大型公共建筑能耗监测系统的设计研究[J]. 通讯世界, 2018, (01): 282-283.

[2] 吴晓. 企业能耗在线监测系统规划与建设[J]. 通信电源技术, 2018, (01): 104-106.

[3] 杨士卿. 基于B/S的一卡通会议签到系统设计与实现[J]. 软件, 2018, 39(5): 66-69.

[4] 郭彦辉. 响应式Web设计的研究与实现[J]. 软件, 2018, 39(1): 169-172.

[5] 赵康, 李康, 孟晨宇等. 基于C/S架构的远程协助和管理系统[J]. 软件, 2015, 36(4): 14-17.

[6] 资永祥. 基于传感器的建筑施工能耗智能监测系统设计[J]. 计算机测量与控制, 2017, (12): 54-56.

[7] 王胤钧, 于军琪, 赵安军, 陈旭, 冯志文. 办公建筑能耗动态监测系统的设计和开发[J]. 现代建筑电气, 2017, (02): 12-16.

[8] 杨振宇. 高校招生数据采集及分析系统设计与实现[J]. 软件, 2015, 36(5): 61-66.

[9] 陈坡坡, 文福安. 基于Java的考场管理系统的研究与实现[J]. 软件, 2016, 37(4): 84-89.

[10] 季菁苇. 计算机数据库技术在信息管理中的应用研究探讨[J]. 软件, 2018, 39(6): 160-163.

Construction Plan of Building Intelligent Energy Consumption Monitoring System

NING Qun-yi, CHEN Yu-shou

(Shenzhen Sun win Intelligent Co., Ltd. Big Data Colleage, Shenzhen Guangdong 518000, China)

With the development of informatization and industrialization, the accumulation of various large-scale intelligent buildings has grown year by year. Therefore, it brings serious energy consumption problems to the main body of the building. Excessive use of energy consumption will not only bring more economic burden, but also affect national energy security, environmental protection, etc. The government advocates energy conservation and emission reduction, and has developed a series of incentives. In this context, how to ensure the normal use of energy by the building's main body and better energy-saving work has become the focus of current research on building intelligent energy consumption monitoring. In this context, the most important point is better energy saving work under the guarantee of the normal use of the building. This paper designs a building energy monitoring system which is based on B/S architecture. It can realize real-time monitoring of building electricity, water and gas. It can monitor building electricity, water and gas in real time. In this way, warnings can be made by the preset rules, thereby providing a basis for rational and scientific use of energy consumption.

Intelligent building; Energy consumption monitoring; Energy saving

TP311.52

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.11.028

宁群仪(1973-)，女，硕士，中级经济师，主要研究方向：智慧城市、金融云计算、大数据等；陈宇收(1988-)，男，工程师，主要研究方向：计算机系统应用与数据处理。

宁群仪，陈宇收. 建筑智能化能耗监测系统建设方案[J]. 软件，2018，39（11）：126-128