淺談建筑能耗管理云平臺的應(yīng)用研究

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要:基于云技術(shù)的建筑能耗管理方案，改善了建筑能耗管理方法，很好地解決了建筑能耗的本地管理、遠(yuǎn)程運維管理與平臺維護(hù)。基于此，討論了云技術(shù)在建筑能耗管理中應(yīng)用的可行性，闡述了設(shè)計建筑能耗管理系統(tǒng)的實現(xiàn)途徑。

關(guān)鍵詞:云技術(shù);建筑能耗;數(shù)據(jù)挖掘

0引言

       人類生活的每一步都或多或少地與能源消耗相關(guān)聯(lián)。建筑能耗在整個社會能源消耗中占有很大的份額，并隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高而逐步提高能源消耗能量。其中建筑信息系統(tǒng)、建筑設(shè)備(空調(diào)、照明、電梯等)、建筑安防系統(tǒng)是建筑能源消耗中的主要部分。然而，據(jù)住建部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國僅有4%建筑采取了提高能源利用的措施。

       當(dāng)今社會，網(wǎng)絡(luò)滲透在我們生活、工作的方方面面。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)、大數(shù)據(jù)和智能技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑能耗管理系統(tǒng)已經(jīng)形成了現(xiàn)場層、網(wǎng)絡(luò)層和管理層等3層結(jié)構(gòu)，具備與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合的基礎(chǔ)與條件?，F(xiàn)代高新技術(shù)在能耗管理方面的深入應(yīng)用，將大幅提高建筑能耗管理水平，降低能源消耗。

       當(dāng)前，我國建筑業(yè)企業(yè)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筑能耗數(shù)據(jù)集中到機房進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲與管理，以機房作為整棟建筑的能耗管理單元。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，建筑機房大小差異大，內(nèi)部安裝的監(jiān)測設(shè)備種類繁多，機房環(huán)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(shù)據(jù)中心**，一般會對數(shù)據(jù)中心做很多的**防護(hù)策略，以屏蔽外部人員對數(shù)據(jù)中心的非法訪問。這樣，雖然數(shù)據(jù)中心都安排人員24小時值班，但由于每個人精通的技術(shù)領(lǐng)域不同，并且有的數(shù)據(jù)中心在國內(nèi)各地都有機房，使得系統(tǒng)故障無法得到專業(yè)人員快速有效處理。因此，急需一個既能解決本地監(jiān)控、又能集中監(jiān)控的能耗管理系統(tǒng)，一個將運維工作轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)中心外的系統(tǒng)。

1構(gòu)建系統(tǒng)的可行性

1.1建筑能耗管理制度更加健全

       早在1980年，國務(wù)院批轉(zhuǎn)國家經(jīng)濟(jì)委員會、國家計劃委員會《關(guān)于加強節(jié)約能源工作的報告》和《關(guān)于逐步建立綜合能耗考核制度的通知》，將節(jié)能作為一項專門工作納入到國家宏觀管理的范疇。近年來，為確保對建筑能耗的具體化、多樣化、準(zhǔn)確化監(jiān)測，國家又出臺了多份文件、條例，包括:2010年5月國務(wù)院發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加大工作力度確保實現(xiàn)“十一五”節(jié)能減排目標(biāo)的通知》;2013年1月1日，國務(wù)院正式印發(fā)能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃，將“**推進(jìn)節(jié)能提效、加強用能管理”作為重點任務(wù)之一;2016年7月修訂了《中華人民共和國節(jié)約能源法》(中華人民共和國主席令第77號);2017年3月14日，住建部官網(wǎng)發(fā)布《建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等。這些條例法規(guī)對節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，對公共建筑節(jié)能要求不斷提高，對能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和能耗監(jiān)測設(shè)備的安裝、驗收進(jìn)行了規(guī)范。

1.2云技術(shù)更成熟

       云技術(shù)是指在通訊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)(廣域網(wǎng)或局域網(wǎng))將軟硬件、網(wǎng)絡(luò)等一系列資源進(jìn)行統(tǒng)一整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理(計算、儲存等)與共享的一種托管技術(shù)。

       云技術(shù)具有3個明顯的特點:(1)云平臺物理資源被上層功能層屏蔽，平臺硬件要素對用戶來說是透明的，用戶無須關(guān)心其底層的硬件配置和使用方法，只關(guān)注于邏輯功能的實現(xiàn)，有利于提高工作的效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性;(2)云平臺中相應(yīng)的資源動態(tài)分配算法，可以實現(xiàn)系統(tǒng)硬件資源的動態(tài)分配，同時還可結(jié)合實際的應(yīng)用進(jìn)行彈性縮放，有效提高硬件系統(tǒng)的利用率;(3)高效的分布式計算，可以對計算資源及數(shù)據(jù)進(jìn)行智能的管理和統(tǒng)一的整合，有利于為用戶提供便捷的、共享的和高度集成的數(shù)據(jù)處理和查詢方式。

       云技術(shù)自傳入我國以來，得到了快速發(fā)展。另外，在這幾年全球軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展的大背景下，存儲芯片價格大幅降低，云平臺服務(wù)費隨之下降，為云技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供可能。

1.3移動互聯(lián)網(wǎng)費用更低

       隨著4G的普及流行，以及國家對5G未來的商用規(guī)劃，移動互聯(lián)網(wǎng)的流量費用迎來歷史性的降費。根據(jù)工信部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2018年移動流量費用降了63%。又據(jù)2019年3月5日的新聞報道，工信部再次喊話，明確將持續(xù)推動網(wǎng)絡(luò)提速降費的任務(wù)。移動網(wǎng)絡(luò)流量平均資費再降低20%以上，力爭中小企業(yè)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(lián)網(wǎng)的費用降低了，但建筑能耗監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)量是固定的，這為系統(tǒng)加入更多、更豐富的監(jiān)測數(shù)據(jù)單元提供了可能，使原來只考慮監(jiān)控幾個重要的數(shù)字信號，系統(tǒng)升級把眾多模擬量也加入監(jiān)控列表。數(shù)據(jù)源的豐富，使得能耗監(jiān)控系統(tǒng)更可靠、更**、更貼近系統(tǒng)實際，為挖掘能耗管理開辟了一條廣闊的大路。

2系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)途徑

2.1設(shè)計原則

       為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展，遵循以下6個原則進(jìn)行系統(tǒng)的建設(shè)與技術(shù)方案設(shè)計。

2.1.1注重**性與保密性

       系統(tǒng)設(shè)計時，要把系統(tǒng)**放在首位。系統(tǒng)要運用**別的加密技術(shù)，以防止系統(tǒng)遭到惡意破壞造成不可挽回的損失。同時，對系統(tǒng)訪問設(shè)置嚴(yán)格的用戶權(quán)限，以便對數(shù)據(jù)進(jìn)行保密。充分利用健全的備份和恢復(fù)策略，提升系統(tǒng)的**性。

2.1.2立足可擴(kuò)展性

       系統(tǒng)設(shè)計前，要對系統(tǒng)的擴(kuò)容、擴(kuò)充升級及維護(hù)做好充分調(diào)研，提高統(tǒng)計分析的速度和精度及業(yè)務(wù)處理的響應(yīng)速度。同時，系統(tǒng)既要兼容建筑存量的其它機房運維系統(tǒng)，又要充分考慮到未來新建機房管理系統(tǒng)的兼容性。

2.1.3致力易維護(hù)性

       基于系統(tǒng)的服務(wù)對象既可能是電力行業(yè)、科研單位等專業(yè)人員，又可能是商場、辦公樓的普通職員，因此，要使系統(tǒng)的應(yīng)用效益化，系統(tǒng)應(yīng)操作靈活、簡單，易學(xué)易用易維護(hù)。

2.1.4保障可靠性

       系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確可靠，系統(tǒng)設(shè)計時，則要充分分析各環(huán)節(jié)設(shè)備的故障與恢復(fù)和容錯能力，對系統(tǒng)的復(fù)雜環(huán)節(jié)及系統(tǒng)切換等各個方面各個擊破，建成一個**可靠、穩(wěn)定性強、風(fēng)險降低的系統(tǒng)。

2.1.5聚焦經(jīng)濟(jì)性

       該系統(tǒng)在設(shè)計時，應(yīng)盡量節(jié)省項目投資，堅持以面向?qū)嶋H、注重實效的設(shè)計思路，充分合理利用現(xiàn)有信息資源，使系統(tǒng)花少量的費用來實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的傳輸與讀取。

2.1.6關(guān)注先進(jìn)性

       系統(tǒng)在設(shè)計時，前瞻性地預(yù)測當(dāng)今技術(shù)發(fā)展方向，與時俱進(jìn)地將先進(jìn)又成熟的技術(shù)手段及標(biāo)準(zhǔn)化方法優(yōu)化系統(tǒng)，開拓系統(tǒng)的長期使用價值，確保系統(tǒng)符合未來的發(fā)展趨勢。如:阿里云有著全球**的云計算和人工智能技術(shù)作支撐，為用戶提供高效、可靠、**的計算和數(shù)據(jù)分析處理能力，是目前市面上用戶數(shù)量多、應(yīng)用范圍廣的云服務(wù)器提供商。該系統(tǒng)以阿里云為系統(tǒng)平臺進(jìn)行建構(gòu)。

2.2設(shè)計目標(biāo)

       該系統(tǒng)的應(yīng)用對象是建筑能耗管理與云技術(shù)的高度耦合性和相關(guān)性。據(jù)此，以建筑能耗信息、用電設(shè)備相關(guān)屬性信息、建筑能耗系統(tǒng)的診斷信息和數(shù)據(jù)的可視化分析為基礎(chǔ)，依據(jù)國家規(guī)定的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一規(guī)范及格式，結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、統(tǒng)計學(xué)、智能信息處理理論等先進(jìn)技術(shù)，以云技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)支撐，進(jìn)行能耗監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建。系統(tǒng)設(shè)計的主要目標(biāo)包括:

       (1)建立建筑能耗云管理系統(tǒng)，實現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的科學(xué)、現(xiàn)代化管理。把單要素的數(shù)據(jù)信息升級為綜合性的多維信息，通過資源整合將分散的數(shù)據(jù)集中化、系統(tǒng)化、云化，建立一個具有高水準(zhǔn)的現(xiàn)代運維管理服務(wù)系統(tǒng)。

       (2)實現(xiàn)建筑能耗信息的綜合分析。運用云技術(shù)對能耗信息、診斷信息的統(tǒng)計分析、云存儲、云查詢和報表云輸出。

       (3)為相關(guān)機構(gòu)單位制定節(jié)能政策、電力資源高效優(yōu)化配置提供堅實平臺。

       (4)改善設(shè)備管理人員的工作環(huán)境，體現(xiàn)現(xiàn)代社會以人為本的科學(xué)發(fā)展理念。設(shè)備管理人員不需要在嘈雜的機房里，不需要手動檢查用電設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，不需要花大量時間進(jìn)行用電設(shè)備診斷，不需要在不同用電設(shè)備之間、不同樓房之間來回核查或者逐個巡檢，避**查診斷過程中的潛在人身危險。

       (5)降低斷電事故，提升建筑商業(yè)效益。用電設(shè)備的狀態(tài)能早知道，故障信息能及時地呈現(xiàn)給設(shè)備維修人員，以大幅度降低系統(tǒng)的診斷與核查時間，將可能斷電時間降低甚至為零，減少建筑因斷電所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3平臺組成

2.3.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺的整體結(jié)構(gòu)如圖所示：