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1/8第一章建筑智慧能源管控系统的构成一建筑节能的主要环节建筑节能的要点主要集中在材料和设备环节、设计和施工环节、运行和管理三个大环节，每个环节的节能要点具有显著的差异性：1)材料和设备材料和设备主要集中在材料性能的提高、能效利用的增加等基础环节，诸如保温系数增加、能效比增加、水源热泵应用等，此环节主要依赖于建筑材料和设备生产制造企业。2)设计和施工设计环节主要集中在根据建筑本身的地理位置、气候特性、建筑功能特点等因素，实现设备的合理配置和能源的合理利用；施工环节主要将设计理念转化为现实并做部分优化。设计院和施工单位是建筑节能的基础保障，若出现纰漏将会造成节能的先天不足。3)运营和管理运营和管理环节的节能主要体现在专业人员利用专业工具在保障建筑功能应用、环境健康、感觉舒适的前提下，实现设备最佳运行，达到能源的最佳利用，形成动态节能效果。其中，专业能源管控系统发挥着不可替代的作用，随着信息化技术的提升，云计算和物联网技术将会给建筑节能带来新的应用思路。运行和管理环节是建筑节能的要点，特别是建筑全生命周期的能源管理和优化是真正实现建筑节能的重要手段，也应该是力主推广的环节，更是目前我国建筑节能最欠缺的部分。二建筑节能发展趋势建筑节能改造是我国建筑节能的重要手段，应注重提高改造项目的“费效比”，从搭建节能监控平台，向依托新一代信息技术实现管理方式创新、实现集成管理方式的转变。在信息手段的帮助下，管理模式将应逐步成型，使节能量由策划量变为实际量。节能减排工作的需求和期望在不断变化，市场的竞争、科技的进步等，都在促使改造项目持续改进，持续改进是建筑节能减排改造工作的永恒目标。目前建筑节能需要三大转型，一是从直觉性向系统性的战略转型；二是从粗放式管理向集成管理转型；三是从单栋建筑管理向区域管理转型。只有依托新一代信息技术，实现这三大转型，整体上推动节能减排工作的成功转型，才能确保节能减排目标的实现。2/81)从直觉性向系统性的战略转型能源（能耗）计量监测平台需要与建筑智能化，特别是楼宇自动化相关联，并成为智慧楼宇自动化的监测系统，实现“监测、控制、执行和反馈”的闭环逻辑控制，这样使能耗管理和控制结合起来，成为能源管理和控制平台。智慧能源管控平台软件采用云计算技术架构，满足跨区域城市级别建筑群的管控需求，实现无限量用户登陆，后台存储采用云存储方式，满足随需随加的无限量后台存储空间，从社会节能大角度入手，减少并降低后台投入、维护、管理等成本。采用物联网技术对能耗采集和传输设备进行改进，每台设备具有全球唯一身份识别的IP地址码，便于使被其管理的能耗数据和设备具有身份识别功能。能耗采集和传输设备除具有应有的数据发送和传输功能外，应同时具有数据分层存储、处理和分析功能，便于能源管控平台做数据校验和核准，保证数据的准确度。尽可能地将能耗监测数据颗粒度最小化，争取做到监测到每一个用能端的能耗数据和用能趋势，这样才能够真正实现有针对性的节能减排措施实施。智慧能源管控平台增加第三方监测和后评价接口，实现公平、公正、开放的监督体系，使节能效果和过程透明化，采用开放API的云计算技术是佳选方案。2)从粗放式管理向集成管理转型在人机集成中，管理主体永远都只能是人而非机器。实现管理的转型，首先要注重以知识为核心的活性要素的作用。高科技时代，集成管理所面对的系统与环境已与我们传统意义上的系统与环境有着巨大的差异。以科技为代表的知识的作用在系统中所占据的越来越重，必须充分意识到这一新的形势，对于提高要素水平实现整体优化的思想也要相应调整。在集成管理中，整体优化的一大显著特点是不仅提高要素的功能水平，更要注重知识等活性因素的作用，要以知识要素为核心，通过提高系统中知识要素的含量来带动其他要素的功能改善，从而最终实现整体要素的最优化。其次，要打破传统的结构定式。由于集成管理系统中软性要素的大量增加以及其在系3/8统演化进程中的作用也越来越重要，系统传统的刚性结构也日益软化。在知识等活性因素的影响下，系统的结构已不再具有常态下合理结构所表现出来的那些特点，即结构不再以完整性、稳定性、层次性为合理的判断标准。与此相反，在集成管理中，系统大多是破缺的，如系统的构成要素不完整、结构空洞化、边界不周全等等。同时集成管理所面对的系统始终是处于动态变化之中的，与传统情形相比，此时系统的动态演变速率及频率都要大大超过前者，系统的存在更多地是以动态的形式为载体。因而判断结构的合理将不再以稳定作为基准，而是看结构的动态适应能力和转换调适能力。集成管理是一种从宏观总体、长远发展和根本基础上把握建筑节能减排改造、解决实践问题的思想方法。3)从单栋建筑管理向区域管理转型物质世界不同层次上各类系统的产生、演化、发展和衰亡过程，都是在与其相关的外部环境的相互作用中得以实现的。环境对于系统的演变有着重要的影响作用。由于系统与环境之间存在着经常不断的，包含有物质、能量、信息交换等内容的相互作用，尤其是在非平衡态环境与系统的背景条件下，这种系统与环境间的物质、能量与信息交换过程不但是经常不断的，而且是大量的，因而系统对于环境的作用力度非常强大，有时甚至能引导环境的未来演化趋势。它突破了以往系统只能受制于环境的被动观念，从而导致系统在环境作用下呈现出整体优化的目的。我国节能减排工作的管理是以政府为主导、企业为主体、市场有效驱动、全社会共同参与的工作格局。政府应更多地发挥节能减排市场化机制的作用，找准建筑节能改造的关键点，将“领跑者”能效标准与新上项目能效评价、节能技术推广应用结合起来，服务全程，提供区域能源使用长期规划，避免单栋建筑节能改造短期效应产生，保障能源供应安全和经济社会的可持续发展，以区域能源管理系统集约能源资源。消除一个公司实施单栋建筑节能改造时受到目前设备、产业结构、科技水平、消费模式及人员素质等因素的影响。提高节能改造项目的能源效率和效益。要转变观念，要实现单栋建筑节能效益与整体节能效益的统一。三建筑（群落）智慧能源动态管控优化系统1技术架构“建筑(群落)智慧能源动态管控优化系统”主要包含感、传、智、用四大部分，依次为：现场物联网感知层、物联网数据传输层、系统软件智能管控层和云能源智慧应用服务平台层，如下图所示：4/8图3.1系统架构图示1.1现场物联网感知层通过物联网技术对水、电、气、热、油等各类能耗参数、温湿度和其他环境参数及设备运行状态参数的进行实时动态监测和数据采集，可实现能耗参数、环境参数与对应设备的全球唯一身份识别和匹配，可采集到每一个用能设备，将数据监测的颗粒度最小化，对于普通监测数据能提供最高5分钟的采集频率，对于用户操作和各种报警异常能提供精确到毫秒级的实时记录。并通过内部嵌入式软件对每一个用能端的用能趋势实现分析和预测，提供按需供给的用能数据基础。1.2物联网数据传输层利用基于IPV4、IPV6的TCP/IP分层通讯技术，构建物联网架构的智慧建筑能源和设备运行数据传输，可实现独立和第三方的数据双向传输通道，保障数据的准确度和稳定性，并通过IP控制器实现现场级别的工艺控制、过程控制和逻辑控制。可通过有线、无线或3G方式灵活构建合理网络架构，并兼容国内、国际的行业标准化通讯协议。1.3系统软件智能管控层智能管控层软件可兼容行业主流协议，提供标准化的第三方API万能接口软件，实现与建筑内所不同厂家采集设备和控制系统的互通、互换、互联，实现了监测平台与自动化控制的全面集成。通过跨行业、跨系统、跨设备的数据融合的交互，在满足常规功能需求的基础上，实现建筑内系统能源的优化、控制、需求与匹配管理，包括设备的工作顺序、运行时间及具体操作方式等，通过负荷平衡、过程控制、工艺控制、逻辑控制和情景管理等多种方式，实现服务的按需配给，达到较佳的节能效果。5/81.4云能源智慧应用服务以现代分布式、虚拟化等云计算技术为架构，建立Saas软件即服务、Paas平台即服务模式的云计算服务和控制优化层，实现能源系统“监测、控制、执行和反馈“的大闭环逻辑。其中智慧能源云平台功能分为三层：1)基础功能层实现对建筑物或建筑群落中能源信息及各类信息的采集、分析、统计、处理及反馈、优化与自适应控制，以及能源数据流和物质流的统计、分析和指标体系对比。包括供给来源、区域能源状况、能源物流状况等等。2)控制优化层在实现基础功能的基础上，关联相关各类用能装置或设备的运行状况与故障报警信号的感知信号，匹配后台专业策略，进行区域和建筑的可视化能耗仿真，对区域能源实现再分配，对用能设备和系统实现工艺、逻辑和过程的自适应控制和优化。同时实现大范围区域内节能优化方案的互联网方式推介，为大范围建筑节能的可持续改进提供强有力的支撑。3)智慧应用层着眼于为未来的智慧化建筑提供支撑，通过基于“云计算”和“物联网”技术平台，提供节能控制优化技术的按需配置、标准化、模块化的下载服务，实现设备设施的智慧化优化控制和自适应学习功能，在单体和建筑群落节能基础上，实现更高层面的智慧化建筑节能。2基本功能模块包括以下几个部分1)建筑能源管理控制优化服务模块；2)区域建筑、分布式能源控制优化与再分配模块；3)区域建筑群和单体建筑能耗仿真模块；4)区域建筑群和单体建筑设施融合管理模块；5)气候相关性信息库、专业控制模型模块；6)能源数据流和能源物质流分析、统计和对比模块；7)区域、行业和建筑低碳指标体系模块。3关键技术包括1)区域和建筑多种形式能源追踪预测、协同控制与互补调度技术；2)中国自主知识产权标准的物联云终端监控技术；3)基于国际IEEE1888物联网精细化能源计量监测技术；4)智慧城市建筑（群落）电力需求侧分析、相应和平衡控制技术5)智慧城市和建筑（群落）能源负荷特性和多级负荷管理技术；6)智慧城市区域和建筑（群落）能耗仿真、优化和再分配技术；7)建筑能源需求与消耗智能专家诊断技术；8)智慧城市的区域建筑群设施融合和运维管理技术9)云计算智慧城市三维可视化技术；10)安全保障技术：包括涉密等级的安全防护和冗灾备份技术、数据安全转换密码技术、6/8数据TCP/IP网络分层传输和数据存储分层校验技术等。4工艺流程架构图“建筑(群落)智慧能源动态管控优化系统”可将物联网架构的“感、传、智、用”应用于建筑（群落）能源管控，基于国际标准和通用的行业标准，实现建筑群内水\电\气\热\油等全部能源数据和温度、湿度、光照、气候环境参数的采集、存储、分析、应用和能耗仿真，达到建筑领域真正的节能服务。应用对象主要包括各类楼宇业主、物业集团、园区运营公司、节能服务公司等单位，并可将信息与各个主管部门实现能耗数据信息互通和共享。图3.2工艺流程架构图系统通过现场物联网感知层监测包括能耗、环境和运行状态的实时动态参数，在IP控制网络层实现现场级别的过程控制、逻辑控制、工艺控制的基础上，将参数传输至现场系统应用层，并对所有参数与对应设备间的一一匹配和身份识别。现场应用层融合建筑内部所有系统参数后，将初步节能优化策略信号发送至IP控制网络层实现初级节能目标，同时将所有参数信号通过网络层传输至智慧能源云管理服务及控制优化配置平台。云平台对能耗参数、环境参数、及设备运行参数后作整体数据分析，并根据气象信息库、专家设计库、其他策略库等信息，进行区域能耗和建筑能耗的仿真计算，确定针对性的节能和再分配策略，发送至建筑系统应用层和区域能源调配系统，对区域建筑群落、单体建筑和分布式能源的进行综合优化、匹配及再分配，实现能源的按需供给和具体系统设备的节能优化，实现整体节能目标。同时，提供海量数据存储平台，对所有参数及数据进行永久的存储、统计、分析及应用，实现建筑全生命周期运行管理的数据基础保障。并提供云计算安全防范、身份识别及防火墙技术，可提供国家涉密安全级别的信息防护安全体系，保障数据安全和专业化服7/8务。五、系统界面展示效果示意8/8