淺談建築能耗管理雲平台的應用研究

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要:基於雲技術的建築能耗管理方案，改善了建築能耗管理方法，很好地解決了建築能耗的本地管理、遠程運維管理與平台維護。基於此，討論了雲技術在建築能耗管理中應用的可行性，闡述了設計建築能耗管理係統的實現途徑。

關鍵詞:雲技術;建築能耗;數據挖掘

       人類生活的每一步都或多或少地與能源消耗相關聯。建築能耗在整個社會能源消耗中占有很大的份額，並隨著經濟的發展，人們生活水平的提高而逐步提高能源消耗能量。其中建築信息係統、建築設備(空調、照明、電梯等)、建築安防係統是建築能源消耗中的主要部分。然而，據住建部統計數據顯示，我國僅有4%建築采取了提高能源利用的措施。

       當今社會，網絡滲透在我們生活、工作的方方麵麵。隨著移動互聯網、物聯網、雲技術、大數據和智能技術等現代科學技術的發展，建築能耗管理係統已經形成了現場層、網絡層和管理層等3層結構，具備與物聯網技術相融合的基礎與條件。現代高新技術在能耗管理方麵的深入應用，將大幅提高建築能耗管理水平，降低能源消耗。

       當前，我國建築業企業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築能耗數據集中到機房進行統一的數據存儲與管理，以機房作為整棟建築的能耗管理單元。經調研發現，建築機房大小差異大，內部安裝的監測設備種類繁多，機房環境各不相同，這些都給機房運維帶來很多的不確定性。另外，為了確保數據中心安全，一般會對數據中心做很多的安全防護策略，以屏蔽外部人員對數據中心的非法訪問。這樣，雖然數據中心都安排人員24小時值班，但由於每個人精通的技術領域不同，並且有的數據中心在全國各地都有機房，使得係統故障無法得到專業人員快速有效處理。因此，急需一個既能解決本地監控、又能集中監控的能耗管理係統，一個將運維工作轉移到數據中心外的係統。

1.1建築能耗管理製度更加健全

       早在1980年，國務院批轉國家經濟委員會、國家計劃委員會《關於加強節約能源工作的報告》和《關於逐步建立綜合能耗考核製度的通知》，將節能作為一項專門工作納入到國家宏觀管理的範疇。近年來，為確保對建築能耗的具體化、多樣化、準確化監測，國家又出台了多份文件、條例，包括:2010年5月國務院發布《國務院關於進一步加大工作力度確保實現“十一五"節能減排目標的通知》;2013年1月1日，國務院正式印發能源發展“十二五"規劃，將“全麵推進節能提效、加強用能管理"作為重點任務之一;2016年7月修訂了《中華人民共和國節約能源法》(中華人民共和國主席令第77號);2017年3月14日，住建部發布《建築節能與綠色建築發展“十三五"規劃》等。這些條例法規對節能標準進一步提高，對公共建築節能要求不斷提高，對能耗監測係統的設計和能耗監測設備的安裝、驗收進行了規範。

1.2雲技術更成熟

       雲技術是指在通訊網絡內(廣域網或局域網)將軟硬件、網絡等一係列資源進行統一整合，實現數據的處理(計算、儲存等)與共享的一種托管技術。

       雲技術具有3個明顯的特點:(1)雲平台物理資源被上層功能層屏蔽，平台硬件要素對用戶來說是透明的，用戶無須關心其底層的硬件配置和使用方法，隻關注於邏輯功能的實現，有利於提高工作的效率和係統的穩定性;(2)雲平台中相應的資源動態分配算法，可以實現係統硬件資源的動態分配，同時還可結合實際的應用進行彈性縮放，有效提高硬件係統的利用率;(3)高效的分布式計算，可以對計算資源及數據進行智能的管理和統一的整合，有利於為用戶提供便捷的、共享的和高度集成的數據處理和查詢方式。

       雲技術自傳入我國以來，得到了快速發展。另外，在這幾年全球軟硬件技術飛速發展的大背景下，存儲芯片價格大幅降低，雲平台服務費隨之下降，為雲技術的廣泛應用提供可能。

1.3移動互聯網費用更低

       隨著4G的普及流行，以及國家對5G未來的商用規劃，移動互聯網的流量費用迎來曆史性的降費。根據工信部的統計數據，2018年移動流量費用降了63%。又據2019年3月5日的新聞報道，工信部再次喊話，明確將持續推動網絡提速降費的任務。移動網絡流量平均資費再降低20%以上，力爭中小企業今年的寬帶平均資費再降低15%，使降費實實在在、消費者明明白白。

       移動互聯網的費用降低了，但建築能耗監測單元的數據量是固定的，這為係統加入更多、更豐富的監測數據單元提供了可能，使原來隻考慮監控幾個重要的數字信號，係統升級把眾多模擬量也加入監控列表。數據源的豐富，使得能耗監控係統更可靠、更全麵、更貼近係統實際，為挖掘能耗管理開辟了一條廣闊的大路。

2.1設計原則

       為了確保係統的穩定與可持續發展，遵循以下6個原則進行係統的建設與技術方案設計。

2.1.1注重安全性與保密性

       係統設計時，要把係統安全放在。係統要運用高級別的加密技術，以防止係統遭到惡意破壞造成不可挽回的損失。同時，對係統訪問設置嚴格的用戶權限，以便對數據進行保密。充分利用健全的備份和恢複策略，提升係統的安全性。

2.1.2立足可擴展性

       係統設計前，要對係統的擴容、擴充升級及維護做好充分調研，提高統計分析的速度和精度及業務處理的響應速度。同時，係統既要兼容建築存量的其它機房運維係統，又要充分考慮到未來新建機房管理係統的兼容性。

2.1.3致力易維護性

       基於係統的服務對象既可能是電力行業、科研單位等專業人員，又可能是商場、辦公樓的普通職員，因此，要使係統的應用效益化，係統應操作靈活、簡單，易學易用易維護。

2.1.4保障可靠性

       係統的數據要準確可靠，係統設計時，則要充分分析各環節設備的故障與恢複和容錯能力，對係統的複雜環節及係統切換等各個方麵各個擊破，建成一個安全可靠、穩定性強、風險降低的係統。

2.1.5聚焦經濟性

       該係統在設計時，應盡量節省項目投資，堅持以麵向實際、注重實效的設計思路，充分合理利用現有信息資源，使係統花少量的費用來實現對海量數據的傳輸與讀取。

2.1.6關注先進性

       係統在設計時，前瞻性地預測當今技術發展方向，與時俱進地將先進又成熟的技術手段及標準化方法優化係統，開拓係統的長期使用價值，確保係統符合未來的發展趨勢。如:阿裏雲有著的雲計算和人工智能技術作支撐，為用戶提供高效、可靠、安全的計算和數據分析處理能力，是目前市麵上用戶數量多、應用範圍廣的雲服務器提供商。該係統以阿裏雲為係統平台進行建構。

2.2設計目標

       該係統的應用對象是建築能耗管理與雲技術的高度耦合性和相關性。據此，以建築能耗信息、用電設備相關屬性信息、建築能耗係統的診斷信息和數據的可視化分析為基礎，依據國家規定的互聯網數據統一規範及格式，結合移動互聯網、物聯網、大數據、統計學、智能信息處理理論等先進技術，以雲技術作為關鍵技術支撐，進行能耗監控係統構建。係統設計的主要目標包括:

       (1)建立建築能耗雲管理係統，實現建築能耗數據的科學、現代化管理。把單要素的數據信息升級為綜合性的多維信息，通過資源整合將分散的數據集中化、係統化、雲化，建立一個具有高水準的現代運維管理服務係統。

       (2)實現建築能耗信息的綜合分析。運用雲技術對能耗信息、診斷信息的統計分析、雲存儲、雲查詢和報表雲輸出。

       (3)為相關機構單位製定節能政策、電力資源高效優化配置提供堅實平台。

       (4)改善設備管理人員的工作環境，體現現代社會以人為本的科學發展理念。設備管理人員不需要在嘈雜的機房裏，不需要手動檢查用電設備的當前狀態，不需要花大量時間進行用電設備診斷，不需要在不同用電設備之間、不同樓房之間來回核查或者逐個巡檢，避免檢查診斷過程中的潛在人身危險。

       (5)降低斷電事故，提升建築商業效益。用電設備的狀態能早知道，故障信息能及時地呈現給設備維修人員，以大幅度降低係統的診斷與核查時間，將可能斷電時間降低甚至為零，減少建築因斷電所帶來的經濟損失。

2.3平台組成

2.3.1係統架構

本平台的整體結構如圖所示：