楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统及控制方法与流程

本发明属于楼宇供水管理技术领域，尤其涉及一种楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统及控制方法。

背景技术：

目前，业内常用的现有技术是这样的：

直饮水、卫生热水、暖通分户计量、其他生活用水等，均有比较成熟的单项技术，然而缺乏一体化的分质供水管理系统和服务标准,并且各个楼宇组团产生的不同用水的海量数据很难采集或者采集了之后形成数据孤岛,不能被用于计算分析并辅助各种供水、制水设备性能的优化决策，也不能助力于楼宇供水节能减排标准化。

目前直饮水入户现有技术方案是采用估算方式配置净水系统设备，采用过盈功率的泵送设备将直饮水泵送给楼宇用户；卫生热水大多数采用太阳能热水、燃气壁挂炉技术、电热水器技术、空气源热泵技术，热源分散并且能耗较高或供应的热水水质不稳定，局部地区采用市政管网统一供应热水但普遍存在管网热损较大并且泵送能耗较高的问题；暖通分户计量现有技术方案无法实现用户端自由开关使用，闲置暖通热量浪费率非常高；其他生活用水的变频泵送技术在用水高峰期以外大部分时间内,随机性小流量使用的工况下,泵送系统设备维持管网压力的能耗比较大。

本发明主要解决的技术问题是：

现有技术的一体化的分质供水管理系统工程技术，直饮水、卫生热水、暖通分户计量、其他生活用水等单项供水技术、制水技术均采用过盈功率配置设备性能，导致各种设备基础能耗普遍偏高，能源浪费；

现有技术的一体化的分质供水管理系统，楼宇供水系统普遍存在闲置性能耗高，冬季城市集中供热闲置性能耗尤为严重。

解决上述技术问题的难度和意义：

技术难点：现有技术不能实时采集楼宇用户各种用水数据，不能将用水数据通过云计算生成各种生产调度指令。

解决现有技术的难点后，带来的意义为：

本发明通过生产指令可以直接优化供水设备系统的工作模式；多个楼宇组团之间的用水数据通过云计算可以生成不同人群规模的楼宇供水正交模型，多个正交模型通过云计算可以生成不同人群规模的楼宇供水设备系统最佳性能配置方案；具有优化楼宇供水设备系统性能，规避楼宇供水设备系统过盈功率配置，降低闲置性供水耗能。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统及控制方法。作为发明改进，系统内每一个楼宇用户的用水数据、每一套供水设备的运行数据、每一栋楼宇的管网数据都将被采集，通过数据传输通道汇总到数据工作站云计算处理；

作为发明改进，系统基于物联网和互联网架构网元，系统内每一个楼宇组团的用水数据通过数据工作站云计算处理，生成不同人群规模的楼宇管网流量压力模块，楼宇管网压力模块再经过数据工作站云计算处理生成不同人群规模的楼宇供水设备性能配置模块；

作为发明改进，系统基于物联网和互联网架构网元，楼宇用户与系统具备了人机互动交流通道，楼宇用户可以自主选择不同用水的开关时间，尤其是暖通用水的开关时间，从而大幅度降低闲置性能耗；

作为发明改进，系统基于物联网和互联网架构网元，系统可根据楼宇用户用水的时间特性和楼宇组团的gis地理用水特性，自动优化不同楼宇组团的供水设备工作模式，进而降低闲置性能耗。

本发明是这样实现的，一种楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化控制方法，所述楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化控制方法包括：

物理模块的运行数据、分质管网流量和压力数据通过传感器以及智能表进行采集；由传输通道将采集的运行数据、分质管网流量和压力数据传输给数据工作站进行整理归类；

通过数据工作站进行云计算后将计算的数据自动编程整理成各种指令，并汇总到生产调度管理平台进行储存；

生产调度管理平台的各种指令由数据传输通道传输给业务模块、终端模块；

终端模块通过搭载的终端访问平台通过传输通道将数据传输给物理模块和反馈传输给数据工作站，数据工作站再通过传输通道传输给生产调度管理平台，生产调度管理平台做出访问反馈。

本发明的另一目的在于提供一种计算机程序，所述计算机程序运行所述的楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种终端，所述终端至少搭载实现所述楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化控制方法的控制器。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化控制方法。

本发明一种楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统包括：

所述楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统包括：物理模块、数据采集模块、数据模块、业务模块、终端模块；

物理模块，通过安装于各种系统设备上的传感器以及安装于分质管网装置上的智能表进行数据监测；

数据采集模块，用于对物理模块监测的数据进行采集，由数据传输通道将数据传输给数据模块搭载的工作站，工作站通过云计算将数据自动编程整理成各种业务指令汇总到生产调度管理平台，经由数据传输通道传输给业务模块、终端模块；

终端模块搭载的终端访问平台通过传输通道将数据传输给物理模块和反馈传输给工作站，数据工作站通过云计算将访问数据处理后，传输给生产调度管理平台，生产调度管理平台通过传输通道做出访问反馈。

进一步，所述物理模块设置有自来水原水净化设备、水质软化装置、热泵装置、分质管网装置、安防监测装置。自来水原水净化设备通过传感器和安防监测装置经由数据传输通道将数据传输给数据工作站，同时自来水原水净化设备产生的高浓度原水经由水质软化装置处理后输送给热泵；水质软化装置通过传感器和安防监测装置经由数据传输通道将数据传输给数据工作站，同时水质软化装置将自来水原水及净化设备产生的高浓度原水处理后输送给热泵；热泵装置设备通过传感器和安防监测装置经由数据传输通道将数据传输给数据工作站；分质管网装置通过智能表和安防监测装置经由数据传输通道将数据传输给数据工作站；数据工作站将数据通过云计算处理后，生成各种业务指令汇总到生产调度管理平台，生产调度管理平台经由数据传输通道下达给物理模块的各个装置执行。

进一步，所述热泵装置实现制热装置、制冷装置、卫生热水装置。制热装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器、循环水泵、储热水罐、末端热水散热盘管等机械构件组成；制冷装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器、循环水泵、储冷水罐、末端冷水盘管风机等机械构件组成；卫生热水装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器、循环水泵、储热水罐、末端热水出水口等机械构件组成；

进一步，所述数据采集模块设置有直饮水表、热水表、热量表、冷气量表、自来水表等用户终端智能表装置、管网压力监测装置、移动app访问装置、设备运行监测装置、水质在线监测装置、数据传输通道。直饮水表、热水表、热量表、冷气量表、自来水表等用户终端智能表装置通过智能表自带的物理数据和数据数据处理芯片经由数据传输通道将数据传输给数据工作站并接受生产调度管理平台下达的开关指令；管网压力监测装置通过压力传感器经由数据传输通道将数据传输给数据工作站；设备运行监测装置通过设备自带的数据数据处理芯片和传感器将设备的工作数据经由数据传输通道将数据传输给数据工作站,并接受生产调度管理平台下达的生产调度指令；水质在线监测装置通过芯片将实时的水质数据经由数据传输通道传输给数据工作站；终端访问装置通过传输通道访问系统云服务器。

进一步，所述数据模块设置有视频存储阵列、应用业务数据库、实时数据库、历史主题数据库。视频存储阵列通过云计算分别归纳为在线视频通讯作业、异常事件预警；应用业务数据库通过云计算将设备运行监测数据、设备运行能耗数据、设备运行损耗数据、设备维护保养数据、管网流量压力数据、水质实时监测数据等数据归纳为生产调度管理、设备性能辅助决策与优化，通过云计算将用户取水实时数据、用户缴费实时数据归纳为生产调度管理、通过云计算将管理单元正交数据归纳为不同规模人群的楼宇供水设备系统性能的辅助决策与优化，通过云计算将终端访问实时数据归纳为系统内外访问交流；实时数据库通过云计算将设备运行监测数据、设备运行能耗数据、设备运行损耗数据、设备维护保养数据、管网流量压力数据、水质实时监测数据、用户取水实时数据、用户缴费实时数据归纳为在线监控、管理单元gis定位；历史主体数据通过云计算将设备运行监测数据、设备运行能耗数据、设备运行损耗数据、设备维护保养数据、管网流量压力数据、水质实时监测数据、用户取水实时数据、用户缴费实时数据归纳为异常事件预警、管理单元gis定位。

进一步，所述业务模块设置有视频监控模块、在线监控模块、生产调度模块、辅助决策与优化模块、管理单元gis模块、异常事件智能化预警模块、数据权限控制模块和功能权限控制模块、身份认证模块、安全访问模块。所有的业务模块功能均由数据工作站云计算实现，然后通过生产调度管理平台形成业务指令；

进一步，所述终端模块设置有生产调度管理平台、终端访问平台、大屏幕展现平台。所述终端模块均通过云服务器实现数据交流。

进一步，所述的楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统还包括：

楼宇用户室内增加的生物红外热感应装置，用于形成室内无人场景、室内生物休眠场景的多场景智能应用。

进一步，所述的楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统还包括：楼宇组团生活污水收集处理模块，用于将处理完毕的中水循环进入楼宇组团自来水总管，形成楼宇组团自来水供水大于90％的闭循化重复利用。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

直接节能。尤其体现为采用热泵实现的暖通、制冷、卫生热水用水节能，以热水加热为例，1吨10℃冷水加热至55℃所需能量45000kcal,在-5℃以上的外部环境条件下，使用理论优质电热水器需要55.08kwh能耗，使用空气源热泵只需要17.44kwh能耗，直接节能68％以上；

人机互动选择性节能。以集中供热为例，在-5℃以上的外部环境并同时采用节能措施条件下，市政集中供热采暖季总热负荷约为130kwh/㎡，据调查统计，没有采用末端智能化控制管理的市政集中供热采暖季有50％以上的供热属于闲置性供热能耗，即市政集中供热采暖季闲置性供热能耗约为65kwh/㎡；分布式热泵供热采暖季总热负荷约为78kwh/㎡，由于采用末端智能化控制管理，楼宇用户可以实现与系统人机互动选择，去除50％的闲置性能耗，实际分布式热泵供热采暖季总热负荷大约为39kwh/㎡，选择性节能70％以上；

设备性能优化配置节能。以山东某小区高层(12-17层)区263户生活供水为例，根据《建筑给排水设计规范》计算，应设计q＝26.03m³/hh＝77m的供水设备，实际选型为格兰富cr32-5型q＝30m³/hh＝75m两台供水设备，一用一备。根据实际现场调查，该小区高层区供水设备每天高峰供水(24m³/h)时长平均2.7小时，高峰供水能耗为2.7*8.4＝22.68kwh；低谷供水(3.3m³/h)时长平均13.1小时，低谷供水能耗为13.1*4.9＝64.19kwh，每天总能耗为86.87kwh，全年能耗可估算为31707kwh。采用本系统数值模拟优化后，该小区高层区供水设备可选型为q＝30m³/hh＝75m叶片泵一台用作高峰定频供水，加一台q＝7.5m³/hh＝75m轻量化容积泵用作低谷变频供水，这样，该小区高层区供水设备每天高峰供水(24m³/h)时长平均2.7小时，高峰供水能耗为2.7*6.03+2.7*1.13＝19.33kwh；低谷供水能耗为13.1*1.13＝14.8kwh，每天总能耗为34.13kwh，全年能耗可估算为12459kwh，节能效果60％以上。

本发明用于向城市楼宇用户提供标准、安全的分质供水；楼宇用户的随机用水数据通过物联网大数据和云计算分析出不同规模人群的楼宇用户用水的时效性与数量性关系,进而通过生产调度管理平台向物理模块的设备系统即时下达生产调整指令,从而实现装置管理节能；楼宇用户用水的时效性与数量性关性和楼宇组团管理单元之间的正交数据装,通过云计算可实现物理模块设备系统的性能配置优化，从而规避传统楼宇供水设备系统过盈功率配置以及设备系统维持供水管网压力非必需的闲置性能耗浪费,进而提升城市楼宇供水系统的运行效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的本发明实施例提供的楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统示意图。

图2是本发明实施例提供的楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统原理示意图。

图3是本发明实施例提供的热泵装置关系示意图。

图4是本发明实施例提供的数据采集模块装置示意图。

图5是本发明实施例提供的数据模块装置应用示意图。

图6是本发明实施例提供的业务模块装置示意图。

图7是本发明实施例提供的楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统平面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由于缺乏一体化的分质供水管理系统工程技术，直饮水、卫生热水、暖通分户计量、其他生活用水等单项供水、制水技术均采用过盈功率配置设备性能，导致各种设备基础能耗普遍偏高，是一种能源的浪费；

由于缺乏一体化的分质供水管理系统工程技术，楼宇供水系统普遍存在闲置性能耗，冬季城市集中供热闲置性能耗尤为严重。

本发明提供一种可以实时采集楼宇用户各种用水数据并将用水数据通过云计算生成各种生产调度指令，通过生产指令可以直接优化供水设备系统的工作模式；多个楼宇组团之间的用水数据通过云计算可以生成不同人群规模的楼宇供水正交模型，多个正交模型通过云计算可以生成不同人群规模的楼宇供水设备系统最佳性能配置方案；具有优化楼宇供水设备系统性能，规避楼宇供水设备系统过盈功率配置，降低闲置性供水耗能的优点。

作为发明改进，系统内每一个楼宇用户的用水数据、每一套供水设备的运行数据、每一栋楼宇的管网数据都将被采集，通过数据传输通道汇总到数据工作站云计算处理；

作为发明改进，系统基于物联网和互联网架构网元，系统内每一个楼宇组团的用水数据通过数据工作站云计算处理，生成不同人群规模的楼宇管网流量压力模块，楼宇管网压力模块再经过数据工作站云计算处理生成不同人群规模的楼宇供水设备性能配置模块；

作为发明改进，系统基于物联网和互联网架构网元，楼宇用户与系统具备了人机互动交流通道，楼宇用户可以自主选择不同用水的开关时间，尤其是暖通用水的开关时间，从而大幅度降低闲置性能耗；

作为发明改进，系统基于物联网和互联网架构网元，系统可根据楼宇用户用水的时间特性和楼宇组团的gis地理用水特性，自动优化不同楼宇组团的供水设备工作模式，进而降低闲置性能耗。

本发明实施例提供的楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化控制方法，包括：

物理模块的运行数据、分质管网流量和压力数据通过传感器以及智能表进行采集；由传输通道将采集的运行数据、分质管网流量和压力数据传输给数据工作站进行整理归类；

通过数据工作站进行云计算后将计算的数据自动编程整理成各种指令，并汇总到生产调度管理平台进行储存；

生产调度管理平台的各种指令由数据传输通道传输给业务模块、终端模块；

终端模块通过搭载的终端访问平台通过传输通道将数据传输给物理模块和反馈传输给数据工作站，数据工作站再通过传输通道传输给生产调度管理平台，生产调度管理平台做出访问反馈。

如图1-图7所示，本发明实施例提供的楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统设置有：

物理模块、数据采集模块、数据模块、业务模块、终端模块；物理模块设置有：用于原水净化的自来水原水净化设备装置；用于保护热泵装置、分质管网、泵送系设备的水质软化装置；用于提供城市供暖、制冷、卫生热水的热泵装置；用于分流不同品质供水的分质管网装置；用于监护制水设备、泵送设备、分质管网等供水系统正常运行的安防监测装置；

数据采集模块设置有：安装于楼宇用户入户表箱的直饮水表、热水表、热量表、冷气量表、自来水表的用户终端智能表装置；用于监测管网管道压力的管网压力监测装置；用于终端访问查询的pc端和移动端app访问装置；用于对设备运行监测的设备运行监测装置；用于对水质监测的水质在线监测装置；用于将采集的数据进行传输和接受生产指令的数据传输通道；

数据模块设置有：用于对管网、设备进行监控的视频数据存储阵列；用于对设备和用户各种数据进行查询与应用的应用业务数据库；用于对各种数据进行实时监测的实时数据库；用于比照和处理各种异常事件的历史主题数据库；

业务模块设置有：用于对管网和设备进行监控查询的视频监控模块；用于对管网、设备进行实时监控的在线监控模块；用于设备生产的生产调度模块；用于生产决策的辅助决策与优化模块；用于对装置、设备进行空间定位的管理单元gis模块；用于对异常事件进行警报的异常事件智能化预警模块；用于对设备数据处理和功能处理权限的数据权限控制模块和功能权限控制模块；用于身份进行验证的身份认证模块；用于对各装置进行安全保证的安全访问模块；

终端模块设置有：用于对生产综合管理的生产调度综合管理平台；用于移动终端进行访问的移动终端访问平台；用于数据进行展现的大屏幕展现平台；

热泵装置包括制热、制冷、卫生热水，分质管网装置主要分流直饮水、热水、冷水、自来水。

应用业务数据库设置有设备运行监测数据、设备运行能耗数据、设备运行损耗数据、设备维护保养数据、管网流量压力数据、水质实时监测数据、用户取水实时数据、用户缴费实时数据、管理单元正交数据、终端访问实时数据。

物理模块，设置有自来水原水净化设备、水质软化装置、热泵装置、分质管网装置、安防监测装置；自来水原水净化设备将自来水原水制造为可以直接饮用的纯净水；水质软化装置将自来水原水及自来水原水净化设备制水产生的高浓度原水的钙镁离子等物质软化处理后输送给热泵；热泵装置将自来水原水及自来水原水净化设备制水产生的高浓度原水制造为楼宇用户盥洗卫浴所需的卫生热水、冬季采暖用的暖通热水和夏季制冷用的空调冷水；分质管网装置将各种不同的水输送给楼宇用户；安防监测装置实现监测设备系统运行、在线监测水质、监测管网压力、监测雷击水涝火患偷盗等功能。

作为本发明的优选实施例。楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统还包括：

楼宇用户室内增加的生物红外热感应装置，用于形成室内无人场景、室内生物休眠场景的多场景智能应用。

作为本发明的优选实施例。楼宇分质供水并助力供水节能减排标准化系统还包括：楼宇组团生活污水收集处理模块，用于将处理完毕的中水循环进入楼宇组团自来水总管，形成楼宇组团自来水供水大于90％的闭循化重复利用。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。