基于云服务的建筑能源管理系统的制作方法
基于云服务的建筑能源管理系统的制作方法
【专利摘要】一种基于云服务的建筑能源管理系统，涉及能源管理【技术领域】，所解决的是降低能源消耗的技术问题。该系统包括由能耗采集装置、电气接口器件、环境监测装置组成的参数感知层，由以太网络、网关、网络接口模块组成的数据传输层，由云存储服务器群、云计算服务器群组成的云服务层，由多台客户终端组成的客户终端层；所述数据传输层负责数据的传输；所述参数感知层中的各装置、器件的分别接入数据传输层，用于采集耗能对象的能源消耗数据、环境对象的环境数据，及接收电气对象输出的电气参数；所述云服务层中的每台服务器，及客户终端层中的每台客户终端，均接入数据传输层。本发明提供的系统，能帮助用户掌握用能规律、发现节能潜力、找到能耗漏洞。
【专利说明】基于云服务的建筑能源管理系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源管理技术，特别是涉及一种基于云服务的建筑能源管理系统的技术。
【背景技术】
[0002]面对能源紧张的严峻形势，半个多世纪以来，走过工业化粗放发展之路的发达国家首先意识到能源紧缺的严重性，继而不断采用信息技术提高能源管理水平。美国、德国、日本、丹麦、挪威、法国、英国等国家在60年代就开始研究并应用能源管理系统，取得了良好的效果。
[0003]在美国，面积超过10万平方英尺的建筑有50%以上都拥有能源管理系统，这相当于美国全部商业建筑面积的1/3。美国的经验表明采用能源管理系统可以平均每年节约建筑物全部能耗的10%以上。
[0004]由于《东京协定》要求加拿大在2008-2012间把温室气体排放量降低到比1990年低6 %的水平，所以加拿大政府在近几年也开始制定关于企业的能源管理系统的一些标准与法规。
[0005]爱尔兰的能源管理系统的经验表明，使用能源管理系统的投资回收周期一般为2年，而且采用能源管理系统以后，能源消耗的增长量与企业产品的增加量并不是成线性关系，而是远低于产品量增长速度。
[0006]日本是一个资源匮乏的国家，上世纪70年代的两次石油危机让日本痛下决心，力争做世界超级节能大国。日本建筑的节能主要体现在建筑设计节能和建筑使用管理节能两方面。松下电工的东京总部大楼就是设计与使用管理共同节能的典范，一是设计过程中采用先进的节能技术，如太阳能电池板、换气窗、遮阳设施、屋顶绿化、节能空调等；二是在使用过程中注重节能管理，如启用以楼层、区域、大楼总体为单位的分级式节能控制系统，以计量和监测为支撑的节能监测系统等。通过这两方面的共同工作，真正实现了建筑全生命周期内的节能。2003年日本开始实施《修正节能法》，该法规的出台说明日本已经将建筑运行过程的节能纳入日常管理中。
[0007]中国国内近年来，通过信息化手段加强节能监测、推进节能工作的重要性和紧迫性已引起政府部门的高度重视。从2007年以来，推出了一系列的节能法规，2007年6月初，中国国务院印发《节能减排综合性工作方案》，明确要求建立和完善节能减排指标体系、监测体系和考核体系，严格建筑节能管理。特别是对于国家办公建筑和大型公共建筑发布了若干管理意见。在此环境下，不少高校和企业都纷纷推出自己的建筑能耗监测系统，如清华大学、大连理工大学、同济大学、深圳达实智能、浙大中控、南京联宏等企业。
[0008]在Google公司提出云计算的概念后，人们开始注意到云计算在技术上的巨大优势和所带来的广阔潜在市场，使得整个IT业界一致认为它将带来整个信息产业的一次彻底革命。为了抢得在此领域的先机，目前全球各国政府和跨国公司都纷纷启动自己的云计算研究与推广计划，投入大量的人力、物力、财力开始云计算相关技术的研究与开发中。[0009]美国政府已经开设了专门的资金用于政府各部门进行云计算的尝试，联邦政府也专门在其信息化办公室建立了云计算工作组并指定了 CT0，并且在国防部、国家宇航局等部门建立了云计算中心；NASA也专门开展了自己的云计算计划--Nebula计划。欧盟推出自己的蓄水池计划，主要用于研究虚拟化基础架构以及欧盟的云计算关键技术，并在此项目推出了自己的开放的云服务框架OpenNebula ;在英国，由国家信息化办公室发行的数字英伦的报告中专门提到英国政府的云计算计划G-cloud计划；日本启动了“Kasumigaseki”的云计算基础设施建设。早在2008年,新加坡政府就已经开始与Yahoo和Intel合作开展云计算合作项目的研究；印度与韩国也都纷纷推出了它们各自的云计算发展目标。从公司及产业界来看，许多大型的跨国公司也纷纷推出了自己的云平台架构，如亚马逊公司推出的弹性云计算平台EC2、谷歌推出的AppEngine云平台计划、IBM的蓝云计划、微软推出的Azure云计算计划以及西班牙Abiquo公司推出的Abicloud云计算平台计划等。 [0010]就在国际上针对云计算事业开展得如火如荼的时候，中国国内对云计算的探讨与研究也在紧张有序的开展着。虽然从国家层面，中国并没有象其他国家那样推出自己的国家级云计算计划，但是在此领域的资助力度还是很大的。首先，中国电子协会下属的云计算专委会早在2008年就开启了全国性的云计算大会，国家又正式下达文件批准北京、上海、杭州、广州和深圳等五个城市为云计算示范城市。除了国家层面的大力支持外，也纷纷抛出了自己的云计算支持计划，典型的有北京的“祥云”计划、上海的“云海”计划、成都的云计算中心、武汉的中国云计算国际数据港、无锡的太湖云计算中心等。中国国内的企业也都纷纷推出了自己云计算研究计划或产品，世纪互联推出了 CloudEx产品线；淘宝、腾讯、盛大网络都推出了自己的云计算应用；瑞星、金山、江民等公司推出了云安全的解决方案；中国移动推出了自己的大云计划；中国电信、中国联通等企业也正着力于云计算基础平台建设。不过这些云计算研究计划绝大多数主要是从商业模式和基础架构的层面去考虑问题，从应用的层面上讲，能够充分的利用和发挥云计算优势，提供按需服务、自动可扩展的应用很少见到。特别是在能源管理、节能降耗、绿色低碳领域的应用更是没有成功应用的案例报导。
[0011]然而，相对于当前社会对建筑能源管理更广泛、更急迫的需求，综合国内外的现状来看，目前建筑能源管理系统的进一步推广应用还存在着一定的不足，需要更完善的技术体系的支撑和产业化的推动。
[0012]首先，国内的建筑能源管理系统的功能基本都停留在“能耗监测”的层面上，系统只采集建筑能耗数据，而对影响能耗的其它因素不做采集，如室内温度、空调系统的各个运行参数、照明系统的开启度等，这就使得系统的整个分析能力不够，无法较快得出能源漏洞所在，使该系统的“管理”功能不能充分发挥。
[0013]第二，现有的能源管理系统很难和楼宇控制系统对接(而实际上楼控系统应该成为能源管理系统的一个子系统)，这就导致这两个系统相互独立，信息无法共享，使得“数据监测一分析诊断一控制执行”这个闭环过程无法完成闭环。
[0014]第三，不具备多用户、海量数据、分布式处理的能力，仅适用于单体建筑、小规模应用。
[0015]第四，现有能源管理系统对数据的分析处理能力较弱，主要采用一些对比分析手段，如横向对比、组成比、环比等。缺少一些自动化、智能化数据分析挖掘模块。
[0016]第五，国内对建筑能耗的处理方式几乎还没有“管理”的概念，只是物业人员对建筑内设备的一些简单的起、停操作和维护保养，即使拥有完善的楼宇自控系统(BA)的建筑也很难按照最优化的方式去运行。
[0017]第六，各个厂家的硬件产品和软件产品在功能、性能和接口方式上差异很大，不具有互换性，所以至今国内还没有出现非常成熟、完善、被广泛认可的集成解决方案。
[0018]目前在建筑能源管理领域的研究及系统非常稀少，以至于很多建筑不清楚能源是怎么消耗的、设备是否高效运行，缺少“系统节能”的概念和能力，甚至做了一些节能改造，而出现一处节能而引发其它处耗能，最后总体能耗反而增大的情况出现。
【发明内容】
[0019]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能帮助用户掌握用能规律、发现节能潜力、找到能耗漏洞、降低能源消耗的基于云服务的建筑能源
管理系统。
[0020]为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种基于云服务的建筑能源管理系统，涉及建筑物，所述建筑物有多个能源监控对象，所述能源监控对象包括耗能对象、电气对象、环境对象；
其特征在于，该系统包括:
参数感知层，由多个能耗采集装置、多个电气接口器件、多个环境监测装置组成，各能耗采集装置的采集头分别连接各耗能对象，用于分别采集各耗能对象的能源消耗数据，各电气接口器件的输入端分别连接各电气对象，用于分别接收各电气对象输出的电气参数，各环境监测装置的监测头分别接入各环境对象，用于分别采集各环境对象的环境数据；数据传输层，负责数据的传输，由以太网络，及连接到以太网络的多个网关、多个网络接口模块组成，参数感知层中的各能耗采集装置的输出端、各电气接口器件的输出端、各环境监测装置的输出端分别连接到数据传输层中的各网关、网络接口模块；
云服务层，由云存储服务器群、云计算服务器群组成，云存储服务器群负责数据存储，由多台云存储服务器组成，云计算服务器群负责计算，由多台云计算服务器组成，每台云存储服务器及每台云计算服务器均连接到数据传输层中的以太网络；
客户终端层，由多台客户终端组成，每台客户终端均连接到数据传输层中的以太网络。
[0021]进一步的，所述能耗采集装置包括用于采集耗能对象水资源消耗量信息的水表、用于采集耗能对象耗电量信息的电表、用于采集耗能对象燃气消耗量信息的燃气表、用于采集耗能对象热能消耗量信息的热量计。
[0022]进一步的，所述电气接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件。
[0023]进一步的，所述环境监测装置包括用于采集环境对象空气温湿度的温湿度传感器，用于采集环境对象空气中C02浓度的C02传感器，用于采集环境对象空气中浮尘粒子含量的PM2.5传感器，用于采集环境对象人员流动状况的人流侦测装置。
[0024]进一步的，所述网关包括有线网关、无线网关，所述无线网关所采用的通信模块包括Zigbee通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块、Wifi通信模块。
[0025]进一步的，所述客户终端包括计算机、手机、PDA。
[0026]本发明提供的基于云服务的建筑能源管理系统，将在线监测技术、数据分析挖掘技术理念全面运用于建筑群全生命周期的能源管理系统中，动态监测建筑物各子系统或设备的能源消耗情况，通过云服务层对采集数据进行分析，给出初步能耗诊断结果和建议，夕卜部的人工专家通过客户终端层展示的各种统计、分析结果，根据实际监测情况对用户给出最终的节能建议，帮助用户掌握用能规律、发现节能潜力、找到能耗漏洞、降低能源消耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明实施例的基于云服务的建筑能源管理系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]以下结合【专利附图】
【附图说明】对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
[0029]如图1所示，本发明实施例所提供的一种基于云服务的建筑能源管理系统，涉及建筑物，所述建筑物有多个能源监控对象，所述能源监控对象包括耗能对象、电气对象、环境对象；
所述耗能对象是指消耗水、电、气、热等常规能源的常规能源耗能对象，及消耗太阳能、地源热能等新能源的新能源耗能对象(例如地源热泵、三联供等)；
所述电气对象是指能输出电气参数的电气对象(例如照明电路、空调设备、电梯等电气设备、电气线路等)；
所述环境对象是指人员活动环境，及建筑物周边环境；
其特征在于，该系统包括:
参数感知层，由多个能耗采集装置、多个电气接口器件、多个环境监测装置组成，各能耗采集装置的采集头分别连接各耗能对象，用于分别采集各耗能对象的能源消耗数据，各电气接口器件的输入端分别连接各电气对象，用于分别接收各电气对象输出的电气参数，各环境监测装置的监测头分别接入各环境对象，用于分别采集各环境对象的环境数据；数据传输层，负责数据的传输，由以太网络，及连接到以太网络的多个网关、多个网络接口模块组成，参数感知层中的各能耗采集装置的输出端、各电气接口器件的输出端、各环境监测装置的输出端分别连接到数据传输层中的各网关、网络接口模块；
云服务层，由云存储服务器群、云计算服务器群组成，具有分布式存储、分布式计算、海量数据、实时计算等“云”的特点，云存储服务器群负责数据存储，由多台云存储服务器组成，是各类功能模块的载体，云计算服务器群负责计算，由多台云计算服务器组成，云计算服务器中分别设有用于采集各能源监控对象实时数据的实时数据采集模块，用于处理采集数据的数据处理模块，能根据实时数据对建筑物进行在线节能诊断的基于知识库推理的专家子系统，每台云存储服务器及每台云计算服务器均连接到数据传输层中的以太网络；客户终端层，由多台客户终端组成，每台客户终端均连接到数据传输层中的以太网络，所述客户终端包括本地终端、远程终端。
[0030]本发明实施例中，所述能耗采集装置包括用于采集耗能对象水资源消耗量信息的水表、用于米集耗能对象耗电量信息的电表、用于米集耗能对象燃气消耗量信息的燃气表、用于采集耗能对象热能消耗量信息的热量计。
[0031]本发明实施例中，所述电气接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件，及专用于其中一些电气对象的专用接口器件等。
[0032]本发明实施例中，所述环境监测装置包括用于采集环境对象空气温湿度的温湿度传感器，用于采集环境对象空气中C02 (二氧化碳)浓度的C02传感器，用于采集环境对象空气中浮尘粒子含量的PM2.5传感器(即浮尘粒子传感器)，用于采集环境对象人员流动状况的人流侦测装置(例如门禁装置、RFID装置、红外监测装置等)。
[0033]本发明实施例中，所述网关包括有线网关、无线网关，所述无线网关所采用的通信模块包括Zigbee通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块、Wifi通信模块。
[0034]本发明实施例中，所述客户终端包括计算机、手机、PDA (掌上电脑)。
[0035]本发明实施例的工作原理如下:
参数感知层中，各能耗采集装置分别采集的各耗能对象的能源消耗数据，并通过数据传输层上传至云服务层，各电气对象分别输出的电气参数通过各电气接口器件及数据传输层上传至云服务层，各环境监测装置分别采集各环境对象的环境数据，并通过数据传输层上传至云服务层；
云服务层中，各云计算服务器中的实时数据采集模块通过数据传输层接收参数感知层上传的数据后，送入云存储服务器存储；
客户终端通过基于BlazeDS的三层B/S (浏览器/服务器)逻辑结构与云服务层中的云存储服务器、云计算服务器通信，其中:
第一逻辑层为用户界面层:客户终端是用户与整个管理系统的图形界面接口，客户应用精简到一个通用的浏览器软件(如微软公司的IE等)，为云服务用户提供了云服务管理下的能源监控对象的监控，能源监控对象数据的分析、统计、发布的图形界面，也为业界不同类型专家提供了对建筑物运行管理等方面提出各种建议的接口，也为终端用户提供了报修的客服接口界面，具有实时交互的功能，能实时发布云平台下的实时设备状态数据，并以丰富的图形元素进行表达，并允许用户在界面上处理相关的数据，提供访问后台数据的接Π ；
第二逻辑层为业务逻辑层，云计算服务器将启动相应的远程RPC业务逻辑函数，并允许用户界面层通过BlazeDS方式进行远端调用，并以异步的方式返回数据；
第三逻辑层为数据库层，云存储服务器及云计算服务器提供原始数据，并处理后台数据请求(例如SQL请求)。
[0036]本发明实施例中，云计算服务器所采用的基于知识库推理的专家子系统为现有技术，该子系统发展很早，也比较成熟，有了多种较为成功的应用，它的难点不在于系统本身，而是推理所使用的规则的产生，在规则完备的情况下，该型专家子系统完全可以代替人类专家。在建筑能源管理领域，由于建筑物本身的千差万别，及内部系统的复杂性，很难通过首先对系统建立模型，然后进行诊断的方式进行，所以专家意见以基于规则的形式进行描述是比较适合的。
[0037]本发明实施例的定位是通过逐步吸收各类专家的经验及现场工程师的一些知识，来逐渐完善整个知识库系统，而专家子系统根据已有知识可以帮助用户做初步诊断，给出重点诊断方向和方法，缩短普通用户的诊断时间，而用户在实际项目中积累的经验又可以变成规则写入知识库，以此形成一个良性循环过程。
[0038]本发明实施例的管理系统以Flex + BlazeDS + Java + Nginx + Tomcat +MongoDB (支持多数据库种类)作为软件构架，以MongoDB为后台数据库，采用Flex +BlazeDS + java构造程序框架，应用浏览器/服务器(B/S)结构来完成系统的构建。
[0039]在系统的后端，使用java和BlazeDS进行开发，使用java提供不同的RPC远程调用接口，同时提供不同的JavaBean对象来维护不同的数据库表结构； BlazeDS提供统一的AMF数据流通道，及不同的适配器(针对不同的数据服务，如RPC远程调用的 JavaAdapter、java 后台数据订阅的 ActionScriptAdapter、ActiveMQ 数据订阅的JMSAdapter),因此系统前端可以通过不同的订阅方式(Destination)来异步的监听来自BlazeDS广播更新后的数据，以达到B/S之间的数据同步。
[0040]在系统的前端，Flex采用基于MVC开发模式的开源框架体系PureMVC Multicore进行模块化开发，PureMVC Multicore是针对模块化开发的成熟开源框架，基于这种开发模式可以让系统做到可插拔，让系统可以根据不同用户的权限加载不同的模块，在实现代码结构中，每一个模块都对应着一个PureMVC的单核体系结构，系统与模块之间、模块与模块之间通过系统协调者来进行调度。
[0041]PureMVC是Futurescale公司创建并维护的开源自由的程序框架,其初始定位于设计高性能RIA (Rich Internet Application)客户端的基于模式的框架。现在已经被移植到其他的平台上(如java、PHP等)，其最主要的目的就是把程序分为低耦合的三层结构，即 Model、View 和 Control ；Facade 是 Model、View 和 Controller 三者的“经纪人”，使用基于观察者模式的消息机制来协调Model、View、Controller之间的关系,最大程度的降低了三者之间的耦合程度。
[0042]本发明实施例在实际开发的过程中，使用了一个开源的第三方Flex框架一Fabrication,该框架是一个加速开发基于PureMVC框架的Flex/Flash应用工具，它为PureMVC编程语法添加了许多有用的特色，Fabrication的建立主要是为了支持多模块应用而且只使用多核版PureMVC来扩展实现。
[0043]本发明实施例支持大规模、分布式、多用户、海量数据，能对建筑物内部已有的系统和设备进行快速集成(如灯光控制系统、楼宇自控系统等，暖通空调设备、电梯设备等)，使之网络化，整合外围专家子系统以云服务的模式为建筑群提供专业化、集成化、精细化的全局节能解决方案。
【权利要求】
1.一种基于云服务的建筑能源管理系统，涉及建筑物，所述建筑物有多个能源监控对象，所述能源监控对象包括耗能对象、电气对象、环境对象； 其特征在于，该系统包括: 参数感知层，由多个能耗采集装置、多个电气接口器件、多个环境监测装置组成，各能耗采集装置的采集头分别连接各耗能对象，用于分别采集各耗能对象的能源消耗数据，各电气接口器件的输入端分别连接各电气对象，用于分别接收各电气对象输出的电气参数，各环境监测装置的监测头分别接入各环境对象，用于分别采集各环境对象的环境数据； 数据传输层，负责数据的传输，由以太网络，及连接到以太网络的多个网关、多个网络接口模块组成，参数感知层中的各能耗采集装置的输出端、各电气接口器件的输出端、各环境监测装置的输出端分别连接到数据传输层中的各网关、网络接口模块； 云服务层，由云存储服务器群、云计算服务器群组成，云存储服务器群负责数据存储，由多台云存储服务器组成，云计算服务器群负责计算，由多台云计算服务器组成，每台云存储服务器及每台云计算服务器均连接到数据传输层中的以太网络； 客户终端层，由多台客户终端组成，每台客户终端均连接到数据传输层中的以太网络。
2.根据权利要求1所述的基于云服务的建筑能源管理系统，其特征在于:所述能耗采集装置包括用于采集耗能对象水资源消耗量信息的水表、用于采集耗能对象耗电量信息的电表、用于采集耗能对象燃气消耗量信息的燃气表、用于采集耗能对象热能消耗量信息的热量计。
3.根据权利要求1所述的基于云服务的建筑能源管理系统，其特征在于:所述电气接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件。
4.根据权利要求1所述的基于云服务的建筑能源管理系统，其特征在于:所述环境监测装置包括用于采集环境对象空气温湿度的温湿度传感器，用于采集环境对象空气中C02浓度的C02传感器，用于采集环境对象空气中浮尘粒子含量的PM2.5传感器，用于采集环境对象人员流动状况的人流侦测装置。
5.根据权利要求1所述的基于云服务的建筑能源管理系统，其特征在于:所述网关包括有线网关、无线网关，所述无线网关所采用的通信模块包括Zigbee通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块、Wifi通信模块。
6.根据权利要求1所述的基于云服务的建筑能源管理系统，其特征在于:所述客户终端包括计算机、手机、PDA。
【文档编号】G06Q10/06GK103679304SQ201210317545
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年8月31日 优先权日:2012年8月31日
【发明者】李爱国 申请人:上海达希能源科技有限公司
【专利摘要】一种基于云服务的建筑能源管理系统，涉及能源管理【技术领域】，所解决的是降低能源消耗的技术问题。该系统包括由能耗采集装置、电气接口器件、环境监测装置组成的参数感知层，由以太网络、网关、网络接口模块组成的数据传输层，由云存储服务器群、云计算服务器群组成的云服务层，由多台客户终端组成的客户终端层；所述数据传输层负责数据的传输；所述参数感知层中的各装置、器件的分别接入数据传输层，用于采集耗能对象的能源消耗数据、环境对象的环境数据，及接收电气对象输出的电气参数；所述云服务层中的每台服务器，及客户终端层中的每台客户终端，均接入数据传输层。本发明提供的系统，能帮助用户掌握用能规律、发现节能潜力、找到能耗漏洞。
【专利说明】基于云服务的建筑能源管理系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源管理技术，特别是涉及一种基于云服务的建筑能源管理系统的技术。
【背景技术】
[0002]面对能源紧张的严峻形势，半个多世纪以来，走过工业化粗放发展之路的发达国家首先意识到能源紧缺的严重性，继而不断采用信息技术提高能源管理水平。美国、德国、日本、丹麦、挪威、法国、英国等国家在60年代就开始研究并应用能源管理系统，取得了良好的效果。
[0003]在美国，面积超过10万平方英尺的建筑有50%以上都拥有能源管理系统，这相当于美国全部商业建筑面积的1/3。美国的经验表明采用能源管理系统可以平均每年节约建筑物全部能耗的10%以上。
[0004]由于《东京协定》要求加拿大在2008-2012间把温室气体排放量降低到比1990年低6 %的水平，所以加拿大政府在近几年也开始制定关于企业的能源管理系统的一些标准与法规。
[0005]爱尔兰的能源管理系统的经验表明，使用能源管理系统的投资回收周期一般为2年，而且采用能源管理系统以后，能源消耗的增长量与企业产品的增加量并不是成线性关系，而是远低于产品量增长速度。
[0006]日本是一个资源匮乏的国家，上世纪70年代的两次石油危机让日本痛下决心，力争做世界超级节能大国。日本建筑的节能主要体现在建筑设计节能和建筑使用管理节能两方面。松下电工的东京总部大楼就是设计与使用管理共同节能的典范，一是设计过程中采用先进的节能技术，如太阳能电池板、换气窗、遮阳设施、屋顶绿化、节能空调等；二是在使用过程中注重节能管理，如启用以楼层、区域、大楼总体为单位的分级式节能控制系统，以计量和监测为支撑的节能监测系统等。通过这两方面的共同工作，真正实现了建筑全生命周期内的节能。2003年日本开始实施《修正节能法》，该法规的出台说明日本已经将建筑运行过程的节能纳入日常管理中。
[0007]中国国内近年来，通过信息化手段加强节能监测、推进节能工作的重要性和紧迫性已引起政府部门的高度重视。从2007年以来，推出了一系列的节能法规，2007年6月初，中国国务院印发《节能减排综合性工作方案》，明确要求建立和完善节能减排指标体系、监测体系和考核体系，严格建筑节能管理。特别是对于国家办公建筑和大型公共建筑发布了若干管理意见。在此环境下，不少高校和企业都纷纷推出自己的建筑能耗监测系统，如清华大学、大连理工大学、同济大学、深圳达实智能、浙大中控、南京联宏等企业。
[0008]在Google公司提出云计算的概念后，人们开始注意到云计算在技术上的巨大优势和所带来的广阔潜在市场，使得整个IT业界一致认为它将带来整个信息产业的一次彻底革命。为了抢得在此领域的先机，目前全球各国政府和跨国公司都纷纷启动自己的云计算研究与推广计划，投入大量的人力、物力、财力开始云计算相关技术的研究与开发中。[0009]美国政府已经开设了专门的资金用于政府各部门进行云计算的尝试，联邦政府也专门在其信息化办公室建立了云计算工作组并指定了 CT0，并且在国防部、国家宇航局等部门建立了云计算中心；NASA也专门开展了自己的云计算计划--Nebula计划。欧盟推出自己的蓄水池计划，主要用于研究虚拟化基础架构以及欧盟的云计算关键技术，并在此项目推出了自己的开放的云服务框架OpenNebula ;在英国，由国家信息化办公室发行的数字英伦的报告中专门提到英国政府的云计算计划G-cloud计划；日本启动了“Kasumigaseki”的云计算基础设施建设。早在2008年,新加坡政府就已经开始与Yahoo和Intel合作开展云计算合作项目的研究；印度与韩国也都纷纷推出了它们各自的云计算发展目标。从公司及产业界来看，许多大型的跨国公司也纷纷推出了自己的云平台架构，如亚马逊公司推出的弹性云计算平台EC2、谷歌推出的AppEngine云平台计划、IBM的蓝云计划、微软推出的Azure云计算计划以及西班牙Abiquo公司推出的Abicloud云计算平台计划等。 [0010]就在国际上针对云计算事业开展得如火如荼的时候，中国国内对云计算的探讨与研究也在紧张有序的开展着。虽然从国家层面，中国并没有象其他国家那样推出自己的国家级云计算计划，但是在此领域的资助力度还是很大的。首先，中国电子协会下属的云计算专委会早在2008年就开启了全国性的云计算大会，国家又正式下达文件批准北京、上海、杭州、广州和深圳等五个城市为云计算示范城市。除了国家层面的大力支持外，也纷纷抛出了自己的云计算支持计划，典型的有北京的“祥云”计划、上海的“云海”计划、成都的云计算中心、武汉的中国云计算国际数据港、无锡的太湖云计算中心等。中国国内的企业也都纷纷推出了自己云计算研究计划或产品，世纪互联推出了 CloudEx产品线；淘宝、腾讯、盛大网络都推出了自己的云计算应用；瑞星、金山、江民等公司推出了云安全的解决方案；中国移动推出了自己的大云计划；中国电信、中国联通等企业也正着力于云计算基础平台建设。不过这些云计算研究计划绝大多数主要是从商业模式和基础架构的层面去考虑问题，从应用的层面上讲，能够充分的利用和发挥云计算优势，提供按需服务、自动可扩展的应用很少见到。特别是在能源管理、节能降耗、绿色低碳领域的应用更是没有成功应用的案例报导。
[0011]然而，相对于当前社会对建筑能源管理更广泛、更急迫的需求，综合国内外的现状来看，目前建筑能源管理系统的进一步推广应用还存在着一定的不足，需要更完善的技术体系的支撑和产业化的推动。
[0012]首先，国内的建筑能源管理系统的功能基本都停留在“能耗监测”的层面上，系统只采集建筑能耗数据，而对影响能耗的其它因素不做采集，如室内温度、空调系统的各个运行参数、照明系统的开启度等，这就使得系统的整个分析能力不够，无法较快得出能源漏洞所在，使该系统的“管理”功能不能充分发挥。
[0013]第二，现有的能源管理系统很难和楼宇控制系统对接(而实际上楼控系统应该成为能源管理系统的一个子系统)，这就导致这两个系统相互独立，信息无法共享，使得“数据监测一分析诊断一控制执行”这个闭环过程无法完成闭环。
[0014]第三，不具备多用户、海量数据、分布式处理的能力，仅适用于单体建筑、小规模应用。
[0015]第四，现有能源管理系统对数据的分析处理能力较弱，主要采用一些对比分析手段，如横向对比、组成比、环比等。缺少一些自动化、智能化数据分析挖掘模块。
[0016]第五，国内对建筑能耗的处理方式几乎还没有“管理”的概念，只是物业人员对建筑内设备的一些简单的起、停操作和维护保养，即使拥有完善的楼宇自控系统(BA)的建筑也很难按照最优化的方式去运行。
[0017]第六，各个厂家的硬件产品和软件产品在功能、性能和接口方式上差异很大，不具有互换性，所以至今国内还没有出现非常成熟、完善、被广泛认可的集成解决方案。
[0018]目前在建筑能源管理领域的研究及系统非常稀少，以至于很多建筑不清楚能源是怎么消耗的、设备是否高效运行，缺少“系统节能”的概念和能力，甚至做了一些节能改造，而出现一处节能而引发其它处耗能，最后总体能耗反而增大的情况出现。
【发明内容】
[0019]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能帮助用户掌握用能规律、发现节能潜力、找到能耗漏洞、降低能源消耗的基于云服务的建筑能源
管理系统。
[0020]为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种基于云服务的建筑能源管理系统，涉及建筑物，所述建筑物有多个能源监控对象，所述能源监控对象包括耗能对象、电气对象、环境对象；
其特征在于，该系统包括:
参数感知层，由多个能耗采集装置、多个电气接口器件、多个环境监测装置组成，各能耗采集装置的采集头分别连接各耗能对象，用于分别采集各耗能对象的能源消耗数据，各电气接口器件的输入端分别连接各电气对象，用于分别接收各电气对象输出的电气参数，各环境监测装置的监测头分别接入各环境对象，用于分别采集各环境对象的环境数据；数据传输层，负责数据的传输，由以太网络，及连接到以太网络的多个网关、多个网络接口模块组成，参数感知层中的各能耗采集装置的输出端、各电气接口器件的输出端、各环境监测装置的输出端分别连接到数据传输层中的各网关、网络接口模块；
云服务层，由云存储服务器群、云计算服务器群组成，云存储服务器群负责数据存储，由多台云存储服务器组成，云计算服务器群负责计算，由多台云计算服务器组成，每台云存储服务器及每台云计算服务器均连接到数据传输层中的以太网络；
客户终端层，由多台客户终端组成，每台客户终端均连接到数据传输层中的以太网络。
[0021]进一步的，所述能耗采集装置包括用于采集耗能对象水资源消耗量信息的水表、用于采集耗能对象耗电量信息的电表、用于采集耗能对象燃气消耗量信息的燃气表、用于采集耗能对象热能消耗量信息的热量计。
[0022]进一步的，所述电气接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件。
[0023]进一步的，所述环境监测装置包括用于采集环境对象空气温湿度的温湿度传感器，用于采集环境对象空气中C02浓度的C02传感器，用于采集环境对象空气中浮尘粒子含量的PM2.5传感器，用于采集环境对象人员流动状况的人流侦测装置。
[0024]进一步的，所述网关包括有线网关、无线网关，所述无线网关所采用的通信模块包括Zigbee通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块、Wifi通信模块。
[0025]进一步的，所述客户终端包括计算机、手机、PDA。
[0026]本发明提供的基于云服务的建筑能源管理系统，将在线监测技术、数据分析挖掘技术理念全面运用于建筑群全生命周期的能源管理系统中，动态监测建筑物各子系统或设备的能源消耗情况，通过云服务层对采集数据进行分析，给出初步能耗诊断结果和建议，夕卜部的人工专家通过客户终端层展示的各种统计、分析结果，根据实际监测情况对用户给出最终的节能建议，帮助用户掌握用能规律、发现节能潜力、找到能耗漏洞、降低能源消耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明实施例的基于云服务的建筑能源管理系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]以下结合【专利附图】
【附图说明】对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
[0029]如图1所示，本发明实施例所提供的一种基于云服务的建筑能源管理系统，涉及建筑物，所述建筑物有多个能源监控对象，所述能源监控对象包括耗能对象、电气对象、环境对象；
所述耗能对象是指消耗水、电、气、热等常规能源的常规能源耗能对象，及消耗太阳能、地源热能等新能源的新能源耗能对象(例如地源热泵、三联供等)；
所述电气对象是指能输出电气参数的电气对象(例如照明电路、空调设备、电梯等电气设备、电气线路等)；
所述环境对象是指人员活动环境，及建筑物周边环境；
其特征在于，该系统包括:
参数感知层，由多个能耗采集装置、多个电气接口器件、多个环境监测装置组成，各能耗采集装置的采集头分别连接各耗能对象，用于分别采集各耗能对象的能源消耗数据，各电气接口器件的输入端分别连接各电气对象，用于分别接收各电气对象输出的电气参数，各环境监测装置的监测头分别接入各环境对象，用于分别采集各环境对象的环境数据；数据传输层，负责数据的传输，由以太网络，及连接到以太网络的多个网关、多个网络接口模块组成，参数感知层中的各能耗采集装置的输出端、各电气接口器件的输出端、各环境监测装置的输出端分别连接到数据传输层中的各网关、网络接口模块；
云服务层，由云存储服务器群、云计算服务器群组成，具有分布式存储、分布式计算、海量数据、实时计算等“云”的特点，云存储服务器群负责数据存储，由多台云存储服务器组成，是各类功能模块的载体，云计算服务器群负责计算，由多台云计算服务器组成，云计算服务器中分别设有用于采集各能源监控对象实时数据的实时数据采集模块，用于处理采集数据的数据处理模块，能根据实时数据对建筑物进行在线节能诊断的基于知识库推理的专家子系统，每台云存储服务器及每台云计算服务器均连接到数据传输层中的以太网络；客户终端层，由多台客户终端组成，每台客户终端均连接到数据传输层中的以太网络，所述客户终端包括本地终端、远程终端。
[0030]本发明实施例中，所述能耗采集装置包括用于采集耗能对象水资源消耗量信息的水表、用于米集耗能对象耗电量信息的电表、用于米集耗能对象燃气消耗量信息的燃气表、用于采集耗能对象热能消耗量信息的热量计。
[0031]本发明实施例中，所述电气接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件，及专用于其中一些电气对象的专用接口器件等。
[0032]本发明实施例中，所述环境监测装置包括用于采集环境对象空气温湿度的温湿度传感器，用于采集环境对象空气中C02 (二氧化碳)浓度的C02传感器，用于采集环境对象空气中浮尘粒子含量的PM2.5传感器(即浮尘粒子传感器)，用于采集环境对象人员流动状况的人流侦测装置(例如门禁装置、RFID装置、红外监测装置等)。
[0033]本发明实施例中，所述网关包括有线网关、无线网关，所述无线网关所采用的通信模块包括Zigbee通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块、Wifi通信模块。
[0034]本发明实施例中，所述客户终端包括计算机、手机、PDA (掌上电脑)。
[0035]本发明实施例的工作原理如下:
参数感知层中，各能耗采集装置分别采集的各耗能对象的能源消耗数据，并通过数据传输层上传至云服务层，各电气对象分别输出的电气参数通过各电气接口器件及数据传输层上传至云服务层，各环境监测装置分别采集各环境对象的环境数据，并通过数据传输层上传至云服务层；
云服务层中，各云计算服务器中的实时数据采集模块通过数据传输层接收参数感知层上传的数据后，送入云存储服务器存储；
客户终端通过基于BlazeDS的三层B/S (浏览器/服务器)逻辑结构与云服务层中的云存储服务器、云计算服务器通信，其中:
第一逻辑层为用户界面层:客户终端是用户与整个管理系统的图形界面接口，客户应用精简到一个通用的浏览器软件(如微软公司的IE等)，为云服务用户提供了云服务管理下的能源监控对象的监控，能源监控对象数据的分析、统计、发布的图形界面，也为业界不同类型专家提供了对建筑物运行管理等方面提出各种建议的接口，也为终端用户提供了报修的客服接口界面，具有实时交互的功能，能实时发布云平台下的实时设备状态数据，并以丰富的图形元素进行表达，并允许用户在界面上处理相关的数据，提供访问后台数据的接Π ；
第二逻辑层为业务逻辑层，云计算服务器将启动相应的远程RPC业务逻辑函数，并允许用户界面层通过BlazeDS方式进行远端调用，并以异步的方式返回数据；
第三逻辑层为数据库层，云存储服务器及云计算服务器提供原始数据，并处理后台数据请求(例如SQL请求)。
[0036]本发明实施例中，云计算服务器所采用的基于知识库推理的专家子系统为现有技术，该子系统发展很早，也比较成熟，有了多种较为成功的应用，它的难点不在于系统本身，而是推理所使用的规则的产生，在规则完备的情况下，该型专家子系统完全可以代替人类专家。在建筑能源管理领域，由于建筑物本身的千差万别，及内部系统的复杂性，很难通过首先对系统建立模型，然后进行诊断的方式进行，所以专家意见以基于规则的形式进行描述是比较适合的。
[0037]本发明实施例的定位是通过逐步吸收各类专家的经验及现场工程师的一些知识，来逐渐完善整个知识库系统，而专家子系统根据已有知识可以帮助用户做初步诊断，给出重点诊断方向和方法，缩短普通用户的诊断时间，而用户在实际项目中积累的经验又可以变成规则写入知识库，以此形成一个良性循环过程。
[0038]本发明实施例的管理系统以Flex + BlazeDS + Java + Nginx + Tomcat +MongoDB (支持多数据库种类)作为软件构架，以MongoDB为后台数据库，采用Flex +BlazeDS + java构造程序框架，应用浏览器/服务器(B/S)结构来完成系统的构建。
[0039]在系统的后端，使用java和BlazeDS进行开发，使用java提供不同的RPC远程调用接口，同时提供不同的JavaBean对象来维护不同的数据库表结构； BlazeDS提供统一的AMF数据流通道，及不同的适配器(针对不同的数据服务，如RPC远程调用的 JavaAdapter、java 后台数据订阅的 ActionScriptAdapter、ActiveMQ 数据订阅的JMSAdapter),因此系统前端可以通过不同的订阅方式(Destination)来异步的监听来自BlazeDS广播更新后的数据，以达到B/S之间的数据同步。
[0040]在系统的前端，Flex采用基于MVC开发模式的开源框架体系PureMVC Multicore进行模块化开发，PureMVC Multicore是针对模块化开发的成熟开源框架，基于这种开发模式可以让系统做到可插拔，让系统可以根据不同用户的权限加载不同的模块，在实现代码结构中，每一个模块都对应着一个PureMVC的单核体系结构，系统与模块之间、模块与模块之间通过系统协调者来进行调度。
[0041]PureMVC是Futurescale公司创建并维护的开源自由的程序框架,其初始定位于设计高性能RIA (Rich Internet Application)客户端的基于模式的框架。现在已经被移植到其他的平台上(如java、PHP等)，其最主要的目的就是把程序分为低耦合的三层结构，即 Model、View 和 Control ；Facade 是 Model、View 和 Controller 三者的“经纪人”，使用基于观察者模式的消息机制来协调Model、View、Controller之间的关系,最大程度的降低了三者之间的耦合程度。
[0042]本发明实施例在实际开发的过程中，使用了一个开源的第三方Flex框架一Fabrication,该框架是一个加速开发基于PureMVC框架的Flex/Flash应用工具，它为PureMVC编程语法添加了许多有用的特色，Fabrication的建立主要是为了支持多模块应用而且只使用多核版PureMVC来扩展实现。
[0043]本发明实施例支持大规模、分布式、多用户、海量数据，能对建筑物内部已有的系统和设备进行快速集成(如灯光控制系统、楼宇自控系统等，暖通空调设备、电梯设备等)，使之网络化，整合外围专家子系统以云服务的模式为建筑群提供专业化、集成化、精细化的全局节能解决方案。
【权利要求】
1.一种基于云服务的建筑能源管理系统，涉及建筑物，所述建筑物有多个能源监控对象，所述能源监控对象包括耗能对象、电气对象、环境对象； 其特征在于，该系统包括: 参数感知层，由多个能耗采集装置、多个电气接口器件、多个环境监测装置组成，各能耗采集装置的采集头分别连接各耗能对象，用于分别采集各耗能对象的能源消耗数据，各电气接口器件的输入端分别连接各电气对象，用于分别接收各电气对象输出的电气参数，各环境监测装置的监测头分别接入各环境对象，用于分别采集各环境对象的环境数据； 数据传输层，负责数据的传输，由以太网络，及连接到以太网络的多个网关、多个网络接口模块组成，参数感知层中的各能耗采集装置的输出端、各电气接口器件的输出端、各环境监测装置的输出端分别连接到数据传输层中的各网关、网络接口模块； 云服务层，由云存储服务器群、云计算服务器群组成，云存储服务器群负责数据存储，由多台云存储服务器组成，云计算服务器群负责计算，由多台云计算服务器组成，每台云存储服务器及每台云计算服务器均连接到数据传输层中的以太网络； 客户终端层，由多台客户终端组成，每台客户终端均连接到数据传输层中的以太网络。
2.根据权利要求1所述的基于云服务的建筑能源管理系统，其特征在于:所述能耗采集装置包括用于采集耗能对象水资源消耗量信息的水表、用于采集耗能对象耗电量信息的电表、用于采集耗能对象燃气消耗量信息的燃气表、用于采集耗能对象热能消耗量信息的热量计。
3.根据权利要求1所述的基于云服务的建筑能源管理系统，其特征在于:所述电气接口器件包括RS232/485通信接口器件、Modbus通信接口器件。
4.根据权利要求1所述的基于云服务的建筑能源管理系统，其特征在于:所述环境监测装置包括用于采集环境对象空气温湿度的温湿度传感器，用于采集环境对象空气中C02浓度的C02传感器，用于采集环境对象空气中浮尘粒子含量的PM2.5传感器，用于采集环境对象人员流动状况的人流侦测装置。
5.根据权利要求1所述的基于云服务的建筑能源管理系统，其特征在于:所述网关包括有线网关、无线网关，所述无线网关所采用的通信模块包括Zigbee通信模块、GPRS通信模块、CDMA通信模块、Wifi通信模块。
6.根据权利要求1所述的基于云服务的建筑能源管理系统，其特征在于:所述客户终端包括计算机、手机、PDA。
【文档编号】G06Q10/06GK103679304SQ201210317545
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年8月31日 优先权日:2012年8月31日
【发明者】李爱国 申请人:上海达希能源科技有限公司
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