专利名称：建筑能耗监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑能耗监测系统。
背景技术：
随着我国经济社会的发展和环境资源压力越来越大，节能减排形势严峻。在大力推进建筑领域节能工作中，国家机关办公建筑和大型公共建筑高耗能的问题日益突出，尽管不足城镇建筑面积的4%，但年耗电量约占全国城镇总耗电量的22%，是城市能耗日益增高的主要原因。因此，促进国家公共建筑物合理用电、节约能源，不仅直接关系能耗降低20% 的节能战略目标的实现，而且对整个节能减排工作具有强有力的示范作用。根据《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统》要求，为建立和完善能效测评、用能标准、能耗统计、能源审计、能效公示、用能定额、节能服务等各项制度提供重要技术支撑，迫切需要一套对能耗量数据进行存储、分析、展示的完整的建筑能耗监测系统

发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够对国家机关办公建筑和大型公共建筑的能耗量数据统一进行存储、分析、展示的建筑能耗监测系统。本发明采用的技术方案如下本发明所涉及的建筑能耗监测系统，它包括 计量仪表，用于计量各用户设备的能耗量实时数据；
采集装置，与所述计量仪表通讯连接，采集来自各个所述计量仪表的能耗量实时数据并上传至系统主站；
系统主站，接收所述采集装置上传的实时数据统一进行处理并存储； 以及通信网络，用以完成所述系统主站与所述采集装置之间的数据传递。在实际应用中，所述建筑能耗监测系统中还包括上级数据中心，所述系统主站经过处理的数据进一步上传至上级数据中心，进行存储、分析展示，而且所述上级数据中心也可以分为多级，依次可包括市/省/国家级数据中心等，上述系统主站则可认为是数据中转站或区域级数据中心。进一步，所述采集装置包括一个计算机主板、无线网络适配器、电源，所述计算机主板上装置有CPU、内存、存储器、GPRS MODEM、串口，RS232串口 /接口、网卡/网卡接口、 RS485串口 /接口，所述无线网络适配器与所述串口相连接；以及还包括
管理与配置模块，用于配置所述采集装置，对通信及监测的计量仪表参数进行配置； 网络接入模块，用于采集装置通过所述通信网络和系统主站的服务器建立通讯连接； 加密身份验证模块，用于采集装置与系统主站之间的相互身份验证； 加密通信模块，用于提供采集装置与系统主站之间通讯数据的加密； 网络串口转换模块，用于将网络中的应用层数据剥离，以串口方式与内网安全隔离； 串口采集通信协议模块，对于以串口方式通信的通信规约，可以按数据帧审核其传输方向、内容审核及重新共线组帧。
进一步，所述系统 主站内数据处理的部分包括以下模块
数据采集模块，接收经过上述通信网路上传的数据，并验证其数据的合法性； 数据处理模块，对系统主站所接收的原始能耗数据，根据用能模型对原始能耗数据进行拆分计算得到分项能耗数据，并将原始能耗数据和分项能耗数据进行保存；
数据上报模块，通过定时任务调度自动从系统主站的数据库中提取分项能耗数据，合并整理打包后发送到上级数据中心；
数据接收模块，与数据上报模块对应，接收下级数据中心发送的能耗数据，完成数据合法性校验和认证后保存到数据库中；
建筑业主服务模块，为参与能耗监测的建筑业主提供账号登录系统以查看该建筑的信
息；
公众服务模块，将能耗实时数据经过处理后发布到数据中心的互联网网站上以供社会公众了解。上述系统方案中所提到的计量仪表主要包括安装于建筑内的水表、气表和电表。进一步，上述采集装置与系统主站之间建立数据通道所采用的通信网络为GPRS、 WLAN或LAN网络等。本发明的有益效果是从上述的技术方案中可以看出，监测数据是来源于建筑大楼现场的用水、用电、用气等设备的计量仪表，经过RS485串口或RS232串口等数据接口由采集装置进行采集，再经GPRS通信网络将数据上传到系统主站(即数据中转站或区域级数据中心)，对实时数据进行统一处理，最后通过互联网数据交换标准将其上传至市/省/国家级数据中心，对数据进行存储、分析、展示，形成了完整的建筑能耗监测系统。本系统可以远程、实时、第一时间有效的监控公共建筑的能耗情况，而不受两地地理位置距离远近的限制，当出现被监控的公共建筑的实际能耗量超标的问题时，可以及时的发现、制止和纠正， 对实现公共建筑能耗的自动化管理具有重要意义。


图1是本发明的系统组成结构图2是本发明在实际应用中的现场结构图； 图3是本发明中的采集装置的硬件结构示意图； 图4是本发明中的采集装置所包括的软件模块结构示意图； 图5是本发明中的系统主站的软件结构示意图。
具体实施例方式如图1所示的本发明系统组成框图，包括计量仪表，用于计量各用户设备的能耗量实时数据；采集装置，与所述计量仪表通讯连接，采集来自各个所述计量仪表的能耗量实时数据并上传至系统主站；系统主站，接收所述采集装置上传的实时数据统一进行处理并存储；以及通信网络，用以完成所述系统主站与所述采集装置之间的数据传递。如图2所述的现场结构图，本系统包括若干采集装置，设置于不同区域的公共建筑内或者每个楼层内，用来采集计量仪表的能耗数据，该计量仪表主要是建筑内的水表、气表和电表等。所述采集装置还连接用户系统，可以通过用户系统的计算机对采集终端进行配置，在配置的过程中，除了对网络接口、路由、规则等进行设置外，还预先设定被监测对象 (即计量仪表)的相关参数。采集的数据再经GPRS通信网络将数据上传到系统主站(即数据中转站或区域级数据中心)，对实时数据进行统一处理，最后通过互联网数据交换标准将其上传至市/省/国家级的上级数据中心，对数据进行存储、分析、展示。 如图3、图4所示，上述采集装置包括一个计算机主板1、无线网络适配器6、电源 11、管理与配置模块12、网络接入模块13、加密身份验证模块14、加密通信模块15、日志与审计模块装置16、网络串口转换模块17、串口采集通信协议模块18。所述计算机主板1上装置有CPU2、内存3、存储器4、GPRS MODEM 5、串口 7，RS232串口 /接口 8、网卡/网卡接口 9、RS485串口 /接口 10。所述RS232串口 /接口 8以及RS485串口 /接口 10用于连接各个不同类型的所监测的仪表，所述网卡/网卡接口 9用以连接用户系统的计算机，完成相关参数的配置。所述无线网络适配器6—端与所述串口 7相连接，完成与系统主站的数据传输。所述电源11分别与所述计算机主板1和所述无线网络适配器6相连接，用以提供工作电源。该采集装置软件部分包括管理与配置模块12，接收用户系统的指令，用于配置所述采集装置，将通信及监测对象(水表、电表等)等参数进行配置；网络接入模块13，用于采集装置通过某种网络方式(GPRS、WLAN或LAN网络)和系统主站的服务器建立通讯连接；力口密身份验证模块14，用于采集装置与系统主站的服务器的相互身份验证，使用MD5加密算法的身份验证密钥进行，系统主站的服务器使用相应的算法检测接入设备的合法效性；力口密通信模块15，用于提供所述采集装置与系统主站之间通讯数据的加密；网络串口转换模块17，用于在与系统主站的数据传输中将网络中的应用层数据剥离，以串口方式与内网连接，实现与外部通信网络的隔离，确保数据的安全性；串口采集通信协议模块18，它引进电表、水表、冷热流量表、气表等仪表通讯协议分析，从而进一步体现本发明的使用的多面性， 该模块根据通讯连接建立的状态，以及包结构的正确性，对通信的数据包加以分析，检测并控制传送数据，对于以串口方式通信的通信规约，可以按数据帧审核其传输方向、内容审核及重新共线组帧；日志与审计模块装置16，用于采集装置的通讯进行记录、查询，为日后追查提供依据。在实际监测过程中，通过用户系统的普通PC机对采集装置进行配置，在配置的过程中，除了对网络接口、路由、规则等进行设置外，还预先设定被监测仪表的相关参数，系统主站和采集装置在通过双向的身份认证后，在系统主站的服务器和采集装置之间建立一个安全的数据传递隧道，所有数据包都经过加密处理后在两者之间传输。在隧道建立好以后， 可以在采集装置和被监测对象/仪表之间连接一根串口线，通过网络转串口技术，实现信息的采集及向上传输。上述采集装置内置有大容量固态存储，实现对采集数据的长期本地存储；而且支持断点续传，在通讯中断期间的采集数据可自动恢复到数据中心。如图5所示，所述系统主站中软件结构框图中的数据层主要包括建筑基本数据库、计量仪表原始数据库、设计安装库和分类分项能耗库；表现层主要面向研究人员、业务人员、系统管理员、建筑业主以及社会公众等。应用层的数据处理部分包括以下模块
数据采集模块，通过对通信网络上传的数据进行来路校验及接收合法数据；支持海量的并发请求，针对接收的数据能够进行异步处理及采集装置的断点续传；
数据处理模块，对主站系统接收的数据包进行校验和解析，规范化采集时间，根据用能模型对原始采集数据进行拆分计算得到分项能耗数据，并将原始能耗数据和分项能耗数据进行保存；
数据上报模块，通过定时任务调度自动从数据中心数据库中提取分项能耗数据，合并整理打包后发送到上一级的数据中心；
数据接收模块，接收下级数据中心发送的能耗数据，完成数据合法性校验和认证后将数据保存到数据库中，与数据上报模块相对应；
消息管理模块，负责管理各级数据中心之间的系统公告、数据字典更新消息、数据随需上传消息等；
数据分析展示模块，对经过数据处理后的分项能耗数据进行分析汇总和整合，通过静态表格或者动态图表方式将能耗数据进行数据展示；
建筑业主服务模块，负责为参与能耗监测的建筑业主系统分配的账号登录系统，查看本建筑的相 关信息；
公众服务模块，将建筑能耗监测信息经过整理后发布到数据中心的互联网网站上，方便社会公众了解和监督。
权利要求
1.一种建筑能耗监测系统，其特征在于包括计量仪表，用于计量各用户设备的能耗量实时数据；采集装置，与所述计量仪表通讯连接，采集来自各个所述计量仪表的能耗量实时数据并上传至系统主站；系统主站，接收所述采集装置上传的实时数据统一进行处理并存储； 以及通信网络，用以完成所述系统主站与所述采集装置之间的数据传递。
2.根据权利要求1所述的建筑能耗监测系统，其特征在于所述建筑能耗监测系统中还包括上级数据中心，所述系统主站经过处理的数据进一步上传至上级数据中心，进行存储、分析展示。
3.根据权利要求1所述的建筑能耗监测系统，其特征在于所述采集装置包括一个计算机主板(1)、无线网络适配器(6 )、电源(11)，所述计算机主板(1)上装置有CPU (2 )、内存 (3)、存储器(4)、GPRS MODEM (5)、串口(7)，RS232 串口 / 接口(8)、网卡 / 网卡接口(9)、 RS485串口 /接口( 10 )，所述无线网络适配器(6 )与所述串口( 7 )相连接；以及还包括管理与配置模块(12)，用于配置所述采集装置，对通信及监测的计量仪表参数进行配置；网络接入模块(13)，用于采集装置通过所述通信网络和系统主站的服务器建立通讯连接；加密身份验证模块(14)，用于采集装置与系统主站之间的相互身份验证； 加密通信模块(15)，用于提供采集装置与系统主站之间通讯数据的加密； 网络串口转换模块(17)，用于将网络中的应用层数据剥离，以串口方式与内网安全隔罔；串口采集通信协议模块(18)，对于以串口方式通信的通信规约，可以按数据帧审核其传输方向、内容审核及重新共线组帧。
4.根据权利要求1所述的建筑能耗监测系统，其特征在于所述系统主站内数据处理的部分包括数据采集模块，接收经过上述通信网路上传的数据，并验证其数据的合法性； 数据处理模块，对系统主站所接收的原始能耗数据，根据用能模型对原始能耗数据进行拆分计算得到分项能耗数据，并将原始能耗数据和分项能耗数据进行保存；数据上报模块，通过定时任务调度自动从系统主站的数据库中提取分项能耗数据，合并整理打包后发送到上级数据中心；数据接收模块，与数据上报模块对应，接收下级数据中心发送的能耗数据，完成数据合法性校验和认证后保存到数据库中；建筑业主服务模块，为参与能耗监测的建筑业主提供账号登录系统以查看该建筑的信息；公众服务模块，将能耗实时数据经过处理后发布到数据中心的互联网网站上以供社会公众了解。
5.根据权利要求1所述的建筑能耗监测系统，其特征在于所述计量仪表包括安装于建筑内的水表、气表和电表。
6.根据权利要求1所述的建筑能耗监测系统，其特征在于所述通信网络采用GPRS、WLAN或LAN 网络。
全文摘要
本发明公开了一种能够对国家机关办公建筑和大型公共建筑的能耗量数据统一进行存储、分析、展示的建筑能耗监测系统。该系统包括计量仪表，用于计量各用户设备的能耗量实时数据；采集装置，与所述计量仪表通讯连接，采集来自各个所述计量仪表的能耗量实时数据并上传至系统主站；系统主站，接收所述采集装置上传的实时数据统一进行处理并存储；以及通信网络，用以完成所述系统主站与所述采集装置之间的数据传递。本系统为完善国家要求的能效测评、用能标准、能耗统计、能源审计、能效公示、用能定额、节能服务等各项制度提供重要技术支撑，对整个节能减排工作具有强有力的示范作用。
文档编号G01R22/00GK102221637SQ20111008270
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者刘智勇 申请人:珠海市鸿瑞软件技术有限公司