專利名稱：建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展和環(huán)境資源壓力越來越大，節(jié)能減排形勢嚴峻。在大力推進建筑領(lǐng)域節(jié)能工作中，國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑高耗能的問題日益突出，盡管不足城鎮(zhèn)建筑面積的4%，但年耗電量約占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，是城市能耗日益增高的主要原因。因此，促進國家公共建筑物合理用電、節(jié)約能源，不僅直接關(guān)系能耗降低20% 的節(jié)能戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)，而且對整個節(jié)能減排工作具有強有力的示范作用。根據(jù)《國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)》要求，為建立和完善能效測評、用能標準、能耗統(tǒng)計、能源審計、能效公示、用能定額、節(jié)能服務等各項制度提供重要技術(shù)支撐，迫切需要一套對能耗量數(shù)據(jù)進行存儲、分析、展示的完整的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠?qū)覚C關(guān)辦公建筑和大型公共建筑的能耗量數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行存儲、分析、展示的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明所涉及的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)，它包括 計量儀表，用于計量各用戶設(shè)備的能耗量實時數(shù)據(jù)；
采集裝置，與所述計量儀表通訊連接，采集來自各個所述計量儀表的能耗量實時數(shù)據(jù)并上傳至系統(tǒng)主站；
系統(tǒng)主站，接收所述采集裝置上傳的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行處理并存儲； 以及通信網(wǎng)絡(luò)，用以完成所述系統(tǒng)主站與所述采集裝置之間的數(shù)據(jù)傳遞。在實際應用中，所述建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)中還包括上級數(shù)據(jù)中心，所述系統(tǒng)主站經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)進一步上傳至上級數(shù)據(jù)中心，進行存儲、分析展示，而且所述上級數(shù)據(jù)中心也可以分為多級，依次可包括市/省/國家級數(shù)據(jù)中心等，上述系統(tǒng)主站則可認為是數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或區(qū)域級數(shù)據(jù)中心。進一步，所述采集裝置包括一個計算機主板、無線網(wǎng)絡(luò)適配器、電源，所述計算機主板上裝置有CPU、內(nèi)存、存儲器、GPRS MODEM、串口，RS232串口 /接口、網(wǎng)卡/網(wǎng)卡接口、 RS485串口 /接口，所述無線網(wǎng)絡(luò)適配器與所述串口相連接；以及還包括
管理與配置模塊，用于配置所述采集裝置，對通信及監(jiān)測的計量儀表參數(shù)進行配置； 網(wǎng)絡(luò)接入模塊，用于采集裝置通過所述通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)主站的服務器建立通訊連接； 加密身份驗證模塊，用于采集裝置與系統(tǒng)主站之間的相互身份驗證； 加密通信模塊，用于提供采集裝置與系統(tǒng)主站之間通訊數(shù)據(jù)的加密； 網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊，用于將網(wǎng)絡(luò)中的應用層數(shù)據(jù)剝離，以串口方式與內(nèi)網(wǎng)安全隔離； 串口采集通信協(xié)議模塊，對于以串口方式通信的通信規(guī)約，可以按數(shù)據(jù)幀審核其傳輸方向、內(nèi)容審核及重新共線組幀。
進一步，所述系統(tǒng) 主站內(nèi)數(shù)據(jù)處理的部分包括以下模塊
數(shù)據(jù)采集模塊，接收經(jīng)過上述通信網(wǎng)路上傳的數(shù)據(jù)，并驗證其數(shù)據(jù)的合法性； 數(shù)據(jù)處理模塊，對系統(tǒng)主站所接收的原始能耗數(shù)據(jù)，根據(jù)用能模型對原始能耗數(shù)據(jù)進行拆分計算得到分項能耗數(shù)據(jù)，并將原始能耗數(shù)據(jù)和分項能耗數(shù)據(jù)進行保存；
數(shù)據(jù)上報模塊，通過定時任務調(diào)度自動從系統(tǒng)主站的數(shù)據(jù)庫中提取分項能耗數(shù)據(jù)，合并整理打包后發(fā)送到上級數(shù)據(jù)中心；
數(shù)據(jù)接收模塊，與數(shù)據(jù)上報模塊對應，接收下級數(shù)據(jù)中心發(fā)送的能耗數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)合法性校驗和認證后保存到數(shù)據(jù)庫中；
建筑業(yè)主服務模塊，為參與能耗監(jiān)測的建筑業(yè)主提供賬號登錄系統(tǒng)以查看該建筑的信
息；
公眾服務模塊，將能耗實時數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后發(fā)布到數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站上以供社會公眾了解。上述系統(tǒng)方案中所提到的計量儀表主要包括安裝于建筑內(nèi)的水表、氣表和電表。進一步，上述采集裝置與系統(tǒng)主站之間建立數(shù)據(jù)通道所采用的通信網(wǎng)絡(luò)為GPRS、 WLAN或LAN網(wǎng)絡(luò)等。本發(fā)明的有益效果是從上述的技術(shù)方案中可以看出，監(jiān)測數(shù)據(jù)是來源于建筑大樓現(xiàn)場的用水、用電、用氣等設(shè)備的計量儀表，經(jīng)過RS485串口或RS232串口等數(shù)據(jù)接口由采集裝置進行采集，再經(jīng)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)主站(即數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或區(qū)域級數(shù)據(jù)中心)，對實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理，最后通過互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標準將其上傳至市/省/國家級數(shù)據(jù)中心，對數(shù)據(jù)進行存儲、分析、展示，形成了完整的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以遠程、實時、第一時間有效的監(jiān)控公共建筑的能耗情況，而不受兩地地理位置距離遠近的限制，當出現(xiàn)被監(jiān)控的公共建筑的實際能耗量超標的問題時，可以及時的發(fā)現(xiàn)、制止和糾正， 對實現(xiàn)公共建筑能耗的自動化管理具有重要意義。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明在實際應用中的現(xiàn)場結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明中的采集裝置的硬件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明中的采集裝置所包括的軟件模塊結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明中的系統(tǒng)主站的軟件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示的本發(fā)明系統(tǒng)組成框圖，包括計量儀表，用于計量各用戶設(shè)備的能耗量實時數(shù)據(jù)；采集裝置，與所述計量儀表通訊連接，采集來自各個所述計量儀表的能耗量實時數(shù)據(jù)并上傳至系統(tǒng)主站；系統(tǒng)主站，接收所述采集裝置上傳的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行處理并存儲；以及通信網(wǎng)絡(luò)，用以完成所述系統(tǒng)主站與所述采集裝置之間的數(shù)據(jù)傳遞。如圖2所述的現(xiàn)場結(jié)構(gòu)圖，本系統(tǒng)包括若干采集裝置，設(shè)置于不同區(qū)域的公共建筑內(nèi)或者每個樓層內(nèi)，用來采集計量儀表的能耗數(shù)據(jù)，該計量儀表主要是建筑內(nèi)的水表、氣表和電表等。所述采集裝置還連接用戶系統(tǒng)，可以通過用戶系統(tǒng)的計算機對采集終端進行配置，在配置的過程中，除了對網(wǎng)絡(luò)接口、路由、規(guī)則等進行設(shè)置外，還預先設(shè)定被監(jiān)測對象 (即計量儀表)的相關(guān)參數(shù)。采集的數(shù)據(jù)再經(jīng)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)主站(即數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或區(qū)域級數(shù)據(jù)中心)，對實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理，最后通過互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標準將其上傳至市/省/國家級的上級數(shù)據(jù)中心，對數(shù)據(jù)進行存儲、分析、展示。 如圖3、圖4所示，上述采集裝置包括一個計算機主板1、無線網(wǎng)絡(luò)適配器6、電源 11、管理與配置模塊12、網(wǎng)絡(luò)接入模塊13、加密身份驗證模塊14、加密通信模塊15、日志與審計模塊裝置16、網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊17、串口采集通信協(xié)議模塊18。所述計算機主板1上裝置有CPU2、內(nèi)存3、存儲器4、GPRS MODEM 5、串口 7，RS232串口 /接口 8、網(wǎng)卡/網(wǎng)卡接口 9、RS485串口 /接口 10。所述RS232串口 /接口 8以及RS485串口 /接口 10用于連接各個不同類型的所監(jiān)測的儀表，所述網(wǎng)卡/網(wǎng)卡接口 9用以連接用戶系統(tǒng)的計算機，完成相關(guān)參數(shù)的配置。所述無線網(wǎng)絡(luò)適配器6—端與所述串口 7相連接，完成與系統(tǒng)主站的數(shù)據(jù)傳輸。所述電源11分別與所述計算機主板1和所述無線網(wǎng)絡(luò)適配器6相連接，用以提供工作電源。該采集裝置軟件部分包括管理與配置模塊12，接收用戶系統(tǒng)的指令，用于配置所述采集裝置，將通信及監(jiān)測對象(水表、電表等)等參數(shù)進行配置；網(wǎng)絡(luò)接入模塊13，用于采集裝置通過某種網(wǎng)絡(luò)方式(GPRS、WLAN或LAN網(wǎng)絡(luò))和系統(tǒng)主站的服務器建立通訊連接；力口密身份驗證模塊14，用于采集裝置與系統(tǒng)主站的服務器的相互身份驗證，使用MD5加密算法的身份驗證密鑰進行，系統(tǒng)主站的服務器使用相應的算法檢測接入設(shè)備的合法效性；力口密通信模塊15，用于提供所述采集裝置與系統(tǒng)主站之間通訊數(shù)據(jù)的加密；網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊17，用于在與系統(tǒng)主站的數(shù)據(jù)傳輸中將網(wǎng)絡(luò)中的應用層數(shù)據(jù)剝離，以串口方式與內(nèi)網(wǎng)連接，實現(xiàn)與外部通信網(wǎng)絡(luò)的隔離，確保數(shù)據(jù)的安全性；串口采集通信協(xié)議模塊18，它引進電表、水表、冷熱流量表、氣表等儀表通訊協(xié)議分析，從而進一步體現(xiàn)本發(fā)明的使用的多面性， 該模塊根據(jù)通訊連接建立的狀態(tài)，以及包結(jié)構(gòu)的正確性，對通信的數(shù)據(jù)包加以分析，檢測并控制傳送數(shù)據(jù)，對于以串口方式通信的通信規(guī)約，可以按數(shù)據(jù)幀審核其傳輸方向、內(nèi)容審核及重新共線組幀；日志與審計模塊裝置16，用于采集裝置的通訊進行記錄、查詢，為日后追查提供依據(jù)。在實際監(jiān)測過程中，通過用戶系統(tǒng)的普通PC機對采集裝置進行配置，在配置的過程中，除了對網(wǎng)絡(luò)接口、路由、規(guī)則等進行設(shè)置外，還預先設(shè)定被監(jiān)測儀表的相關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)主站和采集裝置在通過雙向的身份認證后，在系統(tǒng)主站的服務器和采集裝置之間建立一個安全的數(shù)據(jù)傳遞隧道，所有數(shù)據(jù)包都經(jīng)過加密處理后在兩者之間傳輸。在隧道建立好以后， 可以在采集裝置和被監(jiān)測對象/儀表之間連接一根串口線，通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)串口技術(shù)，實現(xiàn)信息的采集及向上傳輸。上述采集裝置內(nèi)置有大容量固態(tài)存儲，實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的長期本地存儲；而且支持斷點續(xù)傳，在通訊中斷期間的采集數(shù)據(jù)可自動恢復到數(shù)據(jù)中心。如圖5所示，所述系統(tǒng)主站中軟件結(jié)構(gòu)框圖中的數(shù)據(jù)層主要包括建筑基本數(shù)據(jù)庫、計量儀表原始數(shù)據(jù)庫、設(shè)計安裝庫和分類分項能耗庫；表現(xiàn)層主要面向研究人員、業(yè)務人員、系統(tǒng)管理員、建筑業(yè)主以及社會公眾等。應用層的數(shù)據(jù)處理部分包括以下模塊
數(shù)據(jù)采集模塊，通過對通信網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)進行來路校驗及接收合法數(shù)據(jù)；支持海量的并發(fā)請求，針對接收的數(shù)據(jù)能夠進行異步處理及采集裝置的斷點續(xù)傳；
數(shù)據(jù)處理模塊，對主站系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)包進行校驗和解析，規(guī)范化采集時間，根據(jù)用能模型對原始采集數(shù)據(jù)進行拆分計算得到分項能耗數(shù)據(jù)，并將原始能耗數(shù)據(jù)和分項能耗數(shù)據(jù)進行保存；
數(shù)據(jù)上報模塊，通過定時任務調(diào)度自動從數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫中提取分項能耗數(shù)據(jù)，合并整理打包后發(fā)送到上一級的數(shù)據(jù)中心；
數(shù)據(jù)接收模塊，接收下級數(shù)據(jù)中心發(fā)送的能耗數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)合法性校驗和認證后將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，與數(shù)據(jù)上報模塊相對應；
消息管理模塊，負責管理各級數(shù)據(jù)中心之間的系統(tǒng)公告、數(shù)據(jù)字典更新消息、數(shù)據(jù)隨需上傳消息等；
數(shù)據(jù)分析展示模塊，對經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的分項能耗數(shù)據(jù)進行分析匯總和整合，通過靜態(tài)表格或者動態(tài)圖表方式將能耗數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)展示；
建筑業(yè)主服務模塊，負責為參與能耗監(jiān)測的建筑業(yè)主系統(tǒng)分配的賬號登錄系統(tǒng)，查看本建筑的相 關(guān)信息；
公眾服務模塊，將建筑能耗監(jiān)測信息經(jīng)過整理后發(fā)布到數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站上，方便社會公眾了解和監(jiān)督。
權(quán)利要求
1.一種建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括計量儀表，用于計量各用戶設(shè)備的能耗量實時數(shù)據(jù)；采集裝置，與所述計量儀表通訊連接，采集來自各個所述計量儀表的能耗量實時數(shù)據(jù)并上傳至系統(tǒng)主站；系統(tǒng)主站，接收所述采集裝置上傳的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行處理并存儲； 以及通信網(wǎng)絡(luò)，用以完成所述系統(tǒng)主站與所述采集裝置之間的數(shù)據(jù)傳遞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)中還包括上級數(shù)據(jù)中心，所述系統(tǒng)主站經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)進一步上傳至上級數(shù)據(jù)中心，進行存儲、分析展示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述采集裝置包括一個計算機主板(1)、無線網(wǎng)絡(luò)適配器(6 )、電源(11)，所述計算機主板(1)上裝置有CPU (2 )、內(nèi)存 (3)、存儲器(4)、GPRS MODEM (5)、串口(7)，RS232 串口 / 接口(8)、網(wǎng)卡 / 網(wǎng)卡接口(9)、 RS485串口 /接口( 10 )，所述無線網(wǎng)絡(luò)適配器(6 )與所述串口( 7 )相連接；以及還包括管理與配置模塊(12)，用于配置所述采集裝置，對通信及監(jiān)測的計量儀表參數(shù)進行配置；網(wǎng)絡(luò)接入模塊(13)，用于采集裝置通過所述通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)主站的服務器建立通訊連接；加密身份驗證模塊(14)，用于采集裝置與系統(tǒng)主站之間的相互身份驗證； 加密通信模塊(15)，用于提供采集裝置與系統(tǒng)主站之間通訊數(shù)據(jù)的加密； 網(wǎng)絡(luò)串口轉(zhuǎn)換模塊(17)，用于將網(wǎng)絡(luò)中的應用層數(shù)據(jù)剝離，以串口方式與內(nèi)網(wǎng)安全隔罔；串口采集通信協(xié)議模塊(18)，對于以串口方式通信的通信規(guī)約，可以按數(shù)據(jù)幀審核其傳輸方向、內(nèi)容審核及重新共線組幀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)主站內(nèi)數(shù)據(jù)處理的部分包括數(shù)據(jù)采集模塊，接收經(jīng)過上述通信網(wǎng)路上傳的數(shù)據(jù)，并驗證其數(shù)據(jù)的合法性； 數(shù)據(jù)處理模塊，對系統(tǒng)主站所接收的原始能耗數(shù)據(jù)，根據(jù)用能模型對原始能耗數(shù)據(jù)進行拆分計算得到分項能耗數(shù)據(jù)，并將原始能耗數(shù)據(jù)和分項能耗數(shù)據(jù)進行保存；數(shù)據(jù)上報模塊，通過定時任務調(diào)度自動從系統(tǒng)主站的數(shù)據(jù)庫中提取分項能耗數(shù)據(jù)，合并整理打包后發(fā)送到上級數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)接收模塊，與數(shù)據(jù)上報模塊對應，接收下級數(shù)據(jù)中心發(fā)送的能耗數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)合法性校驗和認證后保存到數(shù)據(jù)庫中；建筑業(yè)主服務模塊，為參與能耗監(jiān)測的建筑業(yè)主提供賬號登錄系統(tǒng)以查看該建筑的信息；公眾服務模塊，將能耗實時數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后發(fā)布到數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站上以供社會公眾了解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述計量儀表包括安裝于建筑內(nèi)的水表、氣表和電表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述通信網(wǎng)絡(luò)采用GPRS、WLAN或LAN 網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠?qū)覚C關(guān)辦公建筑和大型公共建筑的能耗量數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行存儲、分析、展示的建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括計量儀表，用于計量各用戶設(shè)備的能耗量實時數(shù)據(jù)；采集裝置，與所述計量儀表通訊連接，采集來自各個所述計量儀表的能耗量實時數(shù)據(jù)并上傳至系統(tǒng)主站；系統(tǒng)主站，接收所述采集裝置上傳的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行處理并存儲；以及通信網(wǎng)絡(luò)，用以完成所述系統(tǒng)主站與所述采集裝置之間的數(shù)據(jù)傳遞。本系統(tǒng)為完善國家要求的能效測評、用能標準、能耗統(tǒng)計、能源審計、能效公示、用能定額、節(jié)能服務等各項制度提供重要技術(shù)支撐，對整個節(jié)能減排工作具有強有力的示范作用。
文檔編號G01R22/00GK102221637SQ20111008270
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者劉智勇 申請人:珠海市鴻瑞軟件技術(shù)有限公司