第一章  项目背景和系统目标

1.1  项目背景

在大部分国家，楼宇运营起码占用能耗总量的40%。尤其是在如中国和印度这样的国家，建筑业发展迅猛，此绝对数值也在飞速上升。现在就必须立即采取行动，因为楼宇运营对处理气候变化和能源使用问题至关重要。

根据国际能源署(IEA)的调查估计，就当前楼宇运营对能源需求的趋势而言，2030年能源供应投资的一半都将用于楼宇运营。必须采取紧急行动降低楼宇能耗。如果中国和印度的楼宇能耗也增长到美国的水平，则中印两国的能耗将分别上升至其当下能耗水平的四和七倍。到2020年，中国将拥有全球40%的商业楼宇。

建筑业内普遍奉行的原则是，花最少的钱进行运营和维护。因此导致的后果就是大部分楼宇都存在操作员并未发觉的问题。而且想要发现这些问题并不容易。这就会导致一个恶性循环，即大楼操作员无法觉察会造成能源浪费的问题，因此也不会采取任何的措施。

为了打破这个恶性循环，北京微点至信科技有限公司推出了基于云计算大数据智慧楼宇节能管理软件。该系统可以和大部分现有的建筑能源管理控制系统协作，持续监控，诊断设备和系统故障，提供性能报表，并协助楼宇管理者优化楼宇运营。不仅如此，它可以帮助物业管理者监控到大楼的所有运营情况，可以看到大楼的全貌，可以定位到大楼任何的位置或设备运作情况。该系统可以帮助您节约15%至30%的能源损耗。

1.2  系统技术特点

1、采用工业级传感器级的数字化、网络化技术，实现对建筑场所的节能效果检测过程进行全程监控。

紧跟科技前沿，全面采用数字化技术，通过数字化温湿度采集控制系统对建筑场所的节能效果检测过程进行全程监控，采用传感器系统，获国家科技部创新基金支持，实时自动采集被检测场所检测过程中高达数百个温度数据，系统预留其他物理量的监测扩展能力、通讯方式升级的扩展能力。

系统安装工程量小，数据采集精确度高；配置简便；扩展能力强；数据访问方式多样：可采用互联网、短信等；安全性好；成本低廉。

2、可升级互联网及无线网络技术，实现浏览器实时数据远程传输。

系统自动建立建筑场所节能效果检测数据库，数据库设在管理中心机房的服务器中，可根据需求自动备份数据。如有需要，所有数据可通过集团内部局域网、广域网进行检测数据交换。

3、采用基于广域数据授权共享技术，消除信息孤岛

系统配合微点科技最新节能监测软件网络功能实现了多数据采集端之间的数据共享；通过身份ID验证功能增强了数据通讯的安全性，形成了一个私有数据共享网络。同时数据传输时进行了加密设置，这样较上一个版本软件的开放式网络结构在安全性方面上了一个台阶。

可像QQ,MSN一样，实现不限地点，不限固定IP的方式进行数据共享，解决了以前客户端/服务器需要固定IP或IP映射方式的复杂设置方式，采用先进的P2P技术，只要能够上互连网，不需要进行复杂的网络设置，就可以实现互相的数据访问。降低了成本，方便使用。

网络结构简单，运行成本低，科技含量高，操作简单，使用方便，为广大用户带来实惠。

1.3 系统应用优势

现况及历史状况，待补充

通过本方案

l 全面使用新型数字信号传输的温湿度传感器替代过去的热敏电阻传感器，系统整体一致性高，数百只甚至数千只探头无需特殊校准，相互之间即可达到很高的一致性。

l 适合长期应用，不会由于线路老化而导致系统精度下降，维护成本低。

l 现场无需单独为传感器供电，多只传感器可通过一条总线联网使用，信号传输、供电仅需一条总线。

l 可协助建成国内建筑场所节能效果检测系统，实现检测行业内部数据采集、传输自动化。 通过应用建筑场所节能效果检测系统，系统运行过程中形成的经验数据曲线，可以为后期检测技术的发展提供相关数据支持，促进建筑场所节能技术的提高。

第二章  系统构成

2.1  系统设计原则

l 保证对楼宇机电系统运行的持续监控（24/7）

l 帮助您优化日常工作日,并回应警报日等楼宇运营工作

l 对故障，不正常组件行为和运行异常现象进行实时监测，生成诊断报表，推荐矫正措施并发出工作指令。

l 助您成为具备专业能源预估装置和具有专业知识的楼宇运营者

l 根据实际负荷、电力需求、天数、楼宇居住人数、室外环境、当前运营成本以及各种HVAC设备利用系数等因素来控制未来2-4小时您的管理决策

l 向楼宇运营者每小时提供精确的性能分析指标（包括能源使用、舒适度等）

l 提高楼宇使用者的舒适度，预测问题，使投诉和服务电话减少到最低

l 长期保持日常操作的高效率，确保持续运营效率

l 生成各类报表，详细记录机电系统运行历史，故障及实施的矫正措施

l 运行文件管理的重要工具，质量保证政策（ISO）不可或缺的关键因素

l 优化系统性能，产生大量，持久的能源节约，节约可达15%至30%

l 增加资产价值

l 已在大型建筑中实际使用，以上作用与优势均已验证。

 

2.1.1  设计原则

通过数字化温度采集控制系统对建筑场所检测室内的温度实施数据自动采集，系统预留其他物理量的监测扩展能力、通讯方式升级的扩展能力。

2．2　节能管理原理与工作流程

一般而言，有三种降低楼宇能耗的思路：采用更节能的绝缘场所和设备、从易造成浪费的可再生能源中制造本地能源、优化楼宇运营

我们从第三种思路出发，提供全面的分析、监测功能，帮助管理方进行楼宇机电系统的“再次调试”和“持续调试”，从而避免由于机电系统非最优运行而造成的能源损失。使本系统成为目前最先进的，最有效的高性能楼宇技术管理工具之一。

基于云计算大数据智慧楼宇节能管理软件是高性能的楼宇技术管理工具，能够不断地收集中央控制系统和楼控系统所能识别的数据，进行故障检测诊断、性能分析、能耗预测和历史记录存档，进而进行持续优化。

基于云计算大数据智慧楼宇节能管理软件的主要特点：

• 用800个逻辑规则检测机电设备故障并找出运行中的问题

• 用275个性能指标对机电系统运行故障进行深入的分析以及找出设计不足或过度设计的组件。

• 生成故障检测报表和性能分析报表，在故障造成不良影响之前向维护团队推荐维修措施。

• 设备运营经理，操作员、工程师、故障检测维修团队领队，调试专员，管理人等相关人员根据分析报告即可进行楼宇持续调试与改进。

基于云计算大数据智慧楼宇节能管理软件的主要工作流程：

• 每10分钟，与中央楼控系统连接的机电系统所有组件读数，并将数据储存在系统数据库。

• 每个小时，系统分析数据库内信息，应用专家规则、检测组件不正常行为和识别操作异常现象。

• 应用户请求（一般来说，每两到四周），系统利用性能指标进行更加详细的分析。

• 应用户要求，（通常在操作员每天开始上班时一天一次），系统生成故障检测和性能分析报表。除了对它们作出诊断外，系统还会在故障影响系统性能之前向维护小组推荐维修措施

 

工作流程图

 

2.3．系统总体结构

系统自动建立建筑节能效果检测系统数据库，数据库设在管理中心机房的服务器中，可根据需求自动备份数据。各区的检测室可通过集团内部局域网、广域网进行温度数据交换

 

 

系统网络结构框图

 

 

第三章  系统硬件构成

3.1  系统计算机服务器

各检测站数据如有需要，均可通过系统网络将各站点温度数据统一存放管理中心机房系统服务器中，为集团公司所有操作终端提供数据服务（操作需授权）。

3.2  系统计算机管理终端

   系统管理终端用于检测站计算机数据查询和处理，系统管理终端分为3个层次。

3.2.1  管理中心温度系统操作终端

管理中心温湿度系统操作终端， 设置地点：管理中心，用于集团公司内部所有检测站数据存储、备份、查询和管理处理。

3.2.2  检测站温度系统管理终端

检测站温度系统管理终端， 设置地点：检测站控制室(可独立配置操作主机)，通过在线测量采集温度数据，用于该检测站内部温度数据查询和处理。

 

3.3   温度计算机数据收集和处理系统

3.3.1  温度计算机数据收集和处理系统配制要求

如下表所示：

 

采集方式	有线：全自动采集
采集内容	环境温度
ID生成	按要求在PC机上自动生成
联机方式	有线：总线连接，一根电缆
安装方式	即插即用
工作方式	采集时供电，不采集时不耗电
供电方式	有线：直流24V安全电压供电

 

 

3.3.2  节能测量流程

可为楼宇操作员、技术服务人员、能源经理、设备经理、调试专家和暖通工程师使用。

温度测量的目标：

• 收集楼宇能源管理系统数据，并储存在数据库中

• 为用户提供创建和储存楼宇拓扑图信息的简单方法

• 使用楼宇能源管理系统（BEMS）和楼宇拓扑图信息来进行数据分析，生成报表以在持续调试和优化过程中帮助用户。

专家规则系统

FDD组件工具基于人工智能计算（专家系统规则）和性能指标分析的。专家系统是能够在某一个细化的领域具备人脑性能的软件。这些软件在某一特定领域像专家一样，为了模拟人的理性，专家系统使用的知识库包括特定领域内的知识。该领域的知识可用 如果-然后-此外这样的规则来表示。这些规则是用来对某一特定系统做出结论。

基于云计算大数据智慧楼宇节能管理软件的知识库可分为不同的模块，每一模块代表特定的设备的运作模式。目前知识库的专家规则用于空调处理机组、空气终端设备和控制区。例如，空调机组传统的操作模式是：关闭、加热、自然冷却、机械冷却模式。对于每一种模式都会有一个包含该模式的操作规则的模块。除了上述模块之外，还有与这些操作模式并不相关的其它模块，但是可用于以上任何一种模式。

下表是知识库的模块架构：

知识库的模块架构

 

专家系统包括大约20个模块和800多个规则。基于云计算大数据智慧楼宇节能管理软件的模块结构视楼宇BEMS的复杂程度来决定是否部分实施或全部实施这些包含特定规则的模块，同时也可有助于管理、修改和重新使用专家系统模块。专家规则是用称为“OPS/JAVA”的专家系统编程语言开发出来的。

故障检测诊断和持续调试模块

FDD/COMM功能接收并分析监控数据以检测暖通设备各种组件不正常行为的症状，例如未校准或出现故障的传感器、致动器或连接故障、控制器不稳定，非最佳操作序列等等。FDD/COMM功能还能够诊断组件非正常行为的可能的原因并给予说明。通过使用与BEMS一样的信息，但应用楼宇专家工程师的诊断推理，基于云计算大数据智慧楼宇节能管理软件拥有常规BEMS报警系统所没有的性能。

持续调试功能也能够在不同水平监控楼宇的能源性能。对楼宇系统进行全年不断的24小时的监控。

基于云计算大数据智慧楼宇节能管理软件的数据分析过程是在三个级别上执行的：

数据分析过程

 

 

组件级别：

是每小时使用800多个专家规则检测暖通系统各种组件不正常行为症状。这些专家规则还能够诊断出造成不正常行为可能的原因并给予说明。在组件级别检测的典型故障包括有故障的传感器、气闸、阀门和致动器；功率不足的盘管、加湿器和风机；有故障的控制器和手动设置的信息点。

系统级别：

是用于验证暖通系统整体的运行和节能性能，这需要一个相对比较长的时间（例如，数小时、数天、数周或数月），是基于性能指标、统计分析和暖通系统优化参考表所计算出来的。系统级别分析帮助楼宇操作员、技术人员和工程师确定：

- 组件、系统和设备是否过度设计或设计不足。

- 温度、压力、湿度和通风、启动是否为非最佳设定值，

- 不正确的操作序列

- 能源管理和高峰负荷控制不善

整体分析级别：

在整体分析级别，对能耗、舒适度和控制准确性进行基本审查，是通过综合计算性能指标、统计分析和用户自定义报表来实现的。此外，还可以用于监控能源节约，为能源审计或暖通系统和照明情况提供楼宇历史数据记录。

第四章 系统采集与处理软件系统

4.1.2  系统操作界面与功能

 

基于云计算大数据智慧楼宇节能管理软件将数据采集与处理融为一体，操作人员可进行所需温度数据查询和数据采集存储，实现数据采集自动化，业务管理信息化。系统主要操作界面如下。

Ø 显示各待检场所的温度实时。

Ø 设置每个测温点与对应待检场所的关系。

Ø 在待检测了变化后修改检验使用起始与结束日期界面。

对上述数据可查询、打印，定期进行批量采集数据迁移。

4.2  系统主要功能

 

系统在SQL数据库平台下设制，便于和行业集成系统相连。根据目前业务需求，系统主要具有下列功能：

4.2.1  数据查询程序

 

数据查询程序用于操作人员查阅待检场所温度数据，

系统可根据设定的时段和条件（场所、位置）进行查询，并具有打印功能。

 

 

4.2.2  超限数据报警查询

超限报警功能：当待检场所所测到的温度值超过检验设定的温度值时，可在界面显示，内容包括：场所名称、位置等信息，便于查询和进行处置。

查询功能如图所示

 

 

第五章 系统的实施要求

系统安装前提要求：

楼宇已经安装微点楼宇自控系统,可以兼容西门子、霍尼韦尔等主流楼宇自控系统。

一、系统软件环境要求如下：

数据库平台：SQL Server 2008 R2 Standard Edtn

操作系统：Windows Server 2008 STD

接口套件: ADS OPC DA Server

二、系统硬件环境要求：服务器一台，配置不低于

CPU主频：> 2G；

内存：>4GB

硬盘：>200GB