智能能源管理系统的制作方法

本发明涉及建筑能源管理技术领域，尤其是涉及智能能源管理系统。

背景技术：

目前，随着智能楼宇建筑工程的不断发展与积累，现代能源管理的业务范围已超越了基础的对能源消费过程的计划、组织、控制和监督等工作，更多关注的是能源的节能增效。能源管理的优劣直接影响客户资产的保值增值。

现有的能源管理系统是用于监测建筑中电、水等能耗的使用情况，通过在用能项目现场安装用能监测装置，采集客户用能信息并传回系统中，以为用户了解现状、发现问题、制定解决方案提供依据，使得用户在持续不断的优化过程中达到节能的效果，减少能源费用支出，实现持续节能的目的。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：建筑中耗能设备繁多，现有的能源管理系统的能效管理能力普遍偏低，仍处于粗放管理状态，难以针对性地获取各种耗能设备的效率、能源利用率详细信息，致使用户获取的数据信息不全面，难以根据依据作出准确的优化方案，进而影响建筑的节能效果。

技术实现要素：

本发明目的是提供智能能源管理系统，具有针对性地对各种耗能设备进行监测和详细数据采集的特点，以改善能源管理系统的能效管理能力，使得用户获取的数据信息更全面，有利于用户作出准确的优化方案，提高建筑的节能效果。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

智能能源管理系统，包括能源信息采集设备，所述能源信息采集设备通过采集终端通信连接有主站，所述能源信息采集设备包括电能表计量模块、低压电能计量模块、多回路智能电脑模块和智能水表模块；

所述电能表计量模块用于普通供电设备的电能计量，包括三相电流、三相电压、三相有功功率、三相无功功率、三相功率因数和三相有功电能的计量；

所述低压电能计量模块用于三相四线低压供电设备的电能计量；

所述多回路智能电脑模块用于电子产品的电压、电流、功率因数、有功功率、有功电能、和无功电能的计量；

所述智能水表模块用于监测、计量自来水的瞬时流量并累计；

所述采集终端采用本地通信信道获取所述能源信息采集设备的数据信息，并采用远程通信信道将数据信息传输至所述主站。

通过采用上述技术方案，电能表计量模块用于普通供电设备的三相电流、三相电压、三相有功功率、三相无功功率、三相功率因数和三相有功电能的计量，低压电能计量模块用于三相四线低压供电设备的电能计量，多回路智能电脑模块用于电子产品的电压、电流、功率因数、有功功率、有功电能、和无功电能的计量，智能水表模块用于监测、计量自来水的瞬时流量并累计，以实现针对性地对建筑中耗能设备进行监测和详细数据采集的目的；采集的数据通过采集终端传输至主站内，用以智能能源管理系统的数据资源，使得用户获取的数据信息更全面，进而改善能源管理系统的能效管理能力，使得用户获取的数据信息更全面，有利于用户作出准确的优化方案，提高建筑的节能效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述能源信息采集设备采集的数据类型包括电量表数据、水表数据、最大需量及发生时间数据、变量数据、冻结数据和负荷记录；

所述电量表数据包括组合有功总电能、正向有功总电能、反向有功总电能、组合无功总电能、四象限无功总电能、分相正向有功电能、分相组合无功电能、正向视在总电能和正向有功电能；

所述水表数据包括流速、流量和瞬时流量；

所述最大需量及发生时间数据包括正向有功总最大需量及发生时间、反向有功总最大需量及发生时间、组合无功总最大需量及发生时间、四象限无功总最大需量及发生时间、正向视在总最大需量及发生时间、分相正向有功最大需量及发生时间、正向有功总最大需量及发生时间；

所述变量数据包括三相电压、三相电流、瞬时总有功功率、瞬时三相有功功率、瞬时总无功功率、瞬时三相无功功率、瞬时总视在功率、瞬时三相视在功率、总功率因数、三相功率因数、三相相较、三相电压波形失真度、三相电流波形失真度、三相电压1-17次谐波含量、三相电流1-17次谐波含量、电网频率和表内温度；

所述冻结数据包括定时冻结电能量和变量相关数据；

所述负荷记录包括电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、有功总电能和无功总电能。

通过采用上述技术方案，能源信息采集设备采集的数据类型包括电量表数据、水表数据、最大需量及发生时间数据、变量数据、冻结数据和负荷记录等种类，使得采集的数据信息较详细，智能能源管理系统的数据资源更有价值，有利于用户获取更全面的数据信息。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括数据预处理模块，所述数据处理模块位于所述主站内，所述数据预处理模块用于对所述能源信息采集设备的原始数据进行整点整理，得到整点值。

通过采用上述技术方案，数据预处理模块对能源信息采集设备的原始数据进行整点整理，得到整点值，以便于主站对获取的能源信息采集设备的数据进行统计、分析，减小主站的运算工作难度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括支路能耗计算模块，所述支路能耗计算模块对所述数据预处理模块得到的数据进行差分，根据现场能源安装情况将变比、单相、三相信息融入数据，得到支路能耗数据。

通过采用上述技术方案，支路能耗计算模块对数据预处理模块得到的数据进行差分处理，根据现场能源安装情况将变比、单相、三相信息融入数据，得到支路能耗数据，有利于对建筑内的用电支路进行能耗统计，有助于获取耗能设备的实际耗能数据。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括拆分计算子模块，所述拆分计算子模块对所述支路能耗计算模块的支路能耗数据进行拆分计算，得到末端能耗。

通过采用上述技术方案，拆分计算子模块对支路能耗计算模块的支路能耗数据进行拆分计算，得到末端能耗，以获取耗能设备的实际耗能数据，有利于主站进行能耗统计。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括修正模块，所述修正模块通过长期积累实际末端数据及分项能耗数据，发现各分项能耗客观规律，并不断修正分项能耗特征，补偿所述拆分计算子模块在实测过程中的偏差及错误。

通过采用上述技术方案，修正模块通过长期积累实际末端数据及分项能耗数据，发现各分项能耗客观规律，并不断修正分项能耗特征，补偿拆分计算子模块在实测过程中的实测过程中的偏差及错误，使得拆分计算子模块计算得到的末端能耗结果更准确，进而主站的能耗统计结果更精准。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主站将所述拆分计算子模块得到建筑中各耗能设备的末端能耗结果按趋势、占比、同比和环比的类别进行图形展示。

通过采用上述技术方案，建筑中各耗能设备的末端能耗结果按趋势、占比、同比和环比的类别进行图形展示，直观形象，有助于用户直观地获取建筑中各能耗设备的能耗分析信息，数据的显示方式多样化。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主站预设能耗指标阀值，当所述主站获取的所述拆分计算子模块的末端能耗值超过能耗指标阀值时，所述主站对支路对应的耗能设备进行标识显示。

通过采用上述技术方案，主站获取的拆分计算子模块的末端能耗值在超过预设能耗指标阈值时，对对应的耗能设备进行标识显示，以起到能耗警示作用，提醒工作人员及时采取优化措施。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

智能能源管理系统具有针对性地对各种耗能设备进行监测和详细数据采集的特点，以改善能源管理系统的能效管理能力，使得用户获取的数据信息更全面，有利于用户作出准确的优化方案，提高建筑的节能效果；

能源信息采集设备采集的数据类型有多种，使得采集的数据信息较详细，有利于用户获取更全面的数据信息；

数据预处理模块对能源信息采集设备的原始数据进行整点整理，以减小主站的运算工作难度；

支路能耗计算模块对数据预处理模块得到的数据进行差分处理，得到支路能耗数据，有利于对建筑内的用电支路进行能耗统计；

拆分计算子模块对支路能耗计算模块的支路能耗数据进行拆分计算，得到末端能耗，以获取耗能设备的实际耗能数据；

修正模块使得拆分计算子模块计算得到的末端能耗结果更准确，进而主站的能耗统计结果更精准；

建筑中各耗能设备的末端能耗结果以图形展示，直观形象，有助于用户直观地获取建筑中各能耗设备的能耗分析信息；

主站获取的拆分计算子模块的末端能耗值在超过预设能耗指标阈值时，对对应的耗能设备进行标识显示，以起到能耗警示作用。

附图说明

图1是本发明其中一实施例的结构框图。

图2是本发明其中一实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

参照图1，本发明实施例提供智能能源管理系统，包括能源信息采集设备、采集终端和主站。能源信息采集设备用于采集电能、自来水的使用情况，计量能耗数据。采集终端用于采集能源信息采集设备的数据信息,并与主站通信交换数据。主站用于处理从采集终端传输的数据。

能源信息采集设备包括电能表计量模块、低压电能计量模块、多回路智能电脑模块和智能水表模块。

电能表计量模块用于普通供电设备的电能计量，具体为智能电能表，用于三相电流、三相电压、三相有功功率、三相无功功率、三相功率因数和三相有功电能的计量，可测量电压额定值ac100v或400v；可测量电流额定值ac1a或5a，本实施例中，智能电能表除具有计量功能外，还具有时钟及对时、冻结、负荷记录、电能质量监测、通信、负荷曲线存储的功能。

低压电能计量模块用于三相四线低压供电设备的电能计量，具体为电流互感器和智能电表，计量点的设置在低压侧，测量电压时可直接采用电能表，测量电流时需要经过电流互感器再接入电能表。

多回路智能电脑模块用于电子产品的电压、电流、功率因数、有功功率、有功电能、和无功电能的计量，最高电压为ac350v（l-n）或ac600v（l-l）或60hz，测量电流时外接电流互感器，可测量5a、50a、100a和200a的值。

智能水表模块用于监测、计量自来水的瞬时流量并累计，具体为智能水表，其具备脉冲接口或基于mbus的cj-188协议通信接口。

其中，能源信息采集设备采集的数据类型包括电量表数据、水表数据、最大需量及发生时间数据、变量数据、冻结数据和负荷记录。

电量表数据包括组合有功总电能、正向有功总电能、反向有功总电能、组合无功总电能、四象限无功总电能、分相正向有功电能、分相组合无功电能、正向视在总电能和正向有功电能。

水表数据包括流速、流量和瞬时流量。

最大需量及发生时间数据包括正向有功总最大需量及发生时间、反向有功总最大需量及发生时间、组合无功总最大需量及发生时间、四象限无功总最大需量及发生时间、正向视在总最大需量及发生时间、分相正向有功最大需量及发生时间、正向有功总最大需量及发生时间。

变量数据包括三相电压、三相电流、瞬时总有功功率、瞬时三相有功功率、瞬时总无功功率、瞬时三相无功功率、瞬时总视在功率、瞬时三相视在功率、总功率因数、三相功率因数、三相相较、三相电压波形失真度、三相电流波形失真度、三相电压1~17次谐波含量、三相电流1~17次谐波含量、电网频率和表内温度。

冻结数据包括定时冻结电能量和变量相关数据。

负荷记录包括电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、有功总电能和无功总电能。

采集终端与能源信息采集设备之间的通信采用本地通信信道，采集终端与主站之间的通信采用远程通信信道，本实施例中，本地通信信道包括rs485通信方式和电力线载波通信方式。rs485通信方式需要敷设通信电缆，rs485通信电缆伴随低压电缆从采集终端开始敷设至所有表计。电力线载波通信方式通过配电线路载波传输信号。远程通信信道包括内部局域网的有线专或无线gprs/cdma/3g公网方式，在各计量监测点均需要提供专网10/100m接口的接入终端。

本发明实施例中，主站具有支持10000个计量点、平均周期为15分钟的数据处理能力，支持直接采集、终端采集、串口、网络、拨号、无线的方式实现数据采集。本实施例中，主站从采集终端获取数据并进行处理。

主站还具备可扩展性，通过部分硬件及通信资源的升级实现容量增长，保证系统容量的动态增长和功能的完善与升级。

主站建立严格的用户认证、权限管理及信息保密时效性管理机制，能有效防止非授权人实施的各项操作，具备严密的安全保护措施，满足高可靠性和安全性的要求。

主站内设置有数据预处理模块、支路能耗计算模块、拆分计算子模块和修正模块。

数据预处理模块用于对能源信息采集设备的原始数据进行整点整理，得到整点值。

支路能耗计算模块对数据预处理模块得到的数据进行差分，根据现场能源安装情况将变比、单相/三相信息融入数据，得到支路能耗数据。

拆分计算子模块对支路能耗计算模块得到的支路能耗数据进行拆分计算，得到末端能耗。

主站内预设能耗指标阀值，当主站获取的拆分计算子模块的末端能耗值超过能耗指标阀值时，主站对对应的耗能设备进行标识显示。标识包括颜色标识和声音标识，主站在界面上对能耗值超标的耗能设备的进行颜色高亮显示或者声音显示。能耗指标阀值可自定义，根据不同级别的告警，设置不同的能耗指标阀值。

修正模块通过长期积累实际末端数据及分项能耗数据，发现各分项能耗客观规律，并不断修正分项能耗特征，补偿拆分计算子模块在实测过程中的偏差及错误。

主站对建筑中耗能设备电量和用水量的能耗分析结果按趋势、占比、同比和环比的类别进行图形展示。

其中，能耗趋势包括根据历史数据对相应的数据统计项呈现各时间段产生的能耗，并以柱状2d、柱状3d、曲线的方式展现。可按照能耗不同用途、不同分区进行趋势分析。

能耗占比包括针对能耗不同用途、不同分区进行占比分析，以饼状2d、饼状3d的方式展示。

能耗同比包括通过与建筑前一年同期能耗的对比分析，以柱状2d、柱状3d、曲线的形式选择性展示。

能耗环比包括通过与建筑历史相邻时间段进行能耗对比，以柱状2d、柱状3d、曲线的形式选择性展示。

任意同比包括通过对建筑任意相同步长时间段能耗的对比分析，以柱状2d、柱状3d、曲线的方式展示。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明实施例的主要实施步骤描述如下。

参照图2，首先，利用主站对建筑、网关、电表和水表的数据进行增加、删除和修改的配置工作，并根据用户的实际使用需求进行能耗分配及具体支路划分。

其次，能源信息采集设备实时采集电表、水表的数据，并经采集终端传输至主站内。

接着，主站运行数据预处理模块、支路能耗计算模块和拆分计算子模块，对从采集终端获取的数据进行处理、统计建筑中耗能设备的能耗情况。

最后，主站上对建筑中的耗能设备的运行状态进行实时监测，可视化显示主要设备运行状态的界面。其中，显示内容包括变配电配电柜、电表和水电气三表的实时数据；各配电房和智能电表、水表的位置。主站还提供电力监控的统计报表、柱状图、树形图和饼状图的显示方式，支持查询与导出。

同时，主站对建筑中的耗能设备的能源情况进行实时监测，可视化显示能源使用情况，用户可直观了解能耗具体用途、用量、用处以及能耗平衡情况。以电能统计为例，依据电力分项模型将用电细分显示至末端电表，并可进行同级用电以小时、日、月、年为单位，由柱状图和饼状图方式进行形象展示，并将电量、用水量的用能数据以趋势、占比、同比、环比的形式呈现。

经实际情况统计，主站对客户侧事件的响应时间≤30min、常规数据查询响应时间＜3s、模糊查询响应时间＜10s、90%界面切换响应时间≤3s,其余≤5s、计算机远程网络通信中实时数据传送时间＜5s、在任意30分钟内，各服务器cpu的平均负荷率≤35%、在任意30分钟内，人机工作站cpu的平均负荷率≤35%、在任意30分钟内，主站局域网的平均负荷率≤35%、系统数据在线存储≥3年，故主站的响应速度较快。

主站年可用率≥99.5%、主站各类设备的平均无故障时间（mtbf）≥4(104h小时、主站故障恢复时间≤2h、由于偶发性故障而发生自动热启动的平均次数应＜1次/3600h，故主站的稳定性较高。

主站非设备故障和非通信故障条件下的数据采集成功率中，一次采集成功率≥95%、周期采集成功率≥99.5%，本实施例中，周期为1天的日冻结数据，故主站的工作状态稳定。

进而智能能源管理系统针对性地对建筑中耗能设备进行监测和详细数据采集，以使用户获取的数据信息更全面，进而改善能源管理系统的能效管理能力，有利于用户作出准确的优化方案，提高建筑的节能效果。