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1、(10)申请公布号 CN 102221637 A (43)申请公布日 2011.10.19 CN 102221637 A *CN102221637A* (21)申请号 201110082701.0 (22)申请日 2011.04.02 G01R 11/00(2006.01) G01R 22/00(2006.01) G01F 15/06(2006.01) G08C 17/02(2006.01) (71)申请人 珠海市鸿瑞软件技术有限公司 地址 519080 广东省珠海市唐家大学路 101 号清华科技园 A605 (72)发明人 刘智勇 (74)专利代理机构 广州市红荔专利代理有限公 司 4421。
2、4 代理人 王贤义 (54) 发明名称 建筑能耗监测系统 (57) 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。
3、 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。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 5 页 CN 102221648 A1/2 页 2 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。
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） 。
5、， 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 离 ； 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。
6、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。
7、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、 权 利 要 求 书 CN 102221637 A CN 102221648 A2/2 页 3 WLAN 或 LAN 网络。 权 利 要 求 书 CN 102221637 A CN 1022。
8、21648 A1/4 页 4 建筑能耗监测系统 技术领域 0001 本发明涉及一种建筑能耗监测系统。 背景技术 0002 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。
9、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 0003 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。 0004 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。
10、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。 0005 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。 0006 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， RS。
11、232 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、。
12、 内容审核及重新共线组帧。 说 明 书 CN 102221637 A CN 102221648 A2/4 页 5 0007 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。
13、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。 0008 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。 0009 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。 0010 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。
14、 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。 附图说明 0011 图 1 是本发明的系统组成结构图 ； 图 2 是本发明在。
15、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。 具体实施方式 0012 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。 0013 如图 2 所述的现场结构图， 本系统包括若干采。
16、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 说 明 书 CN 102221637 A CN 102221648 A3/4 页 6 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。
17、数据中心， 对数据进行存储、 分析、 展示。 0014 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。
18、 / 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 一端与所述串口 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。 0015 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。
19、 ； 加 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 ； 加 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。
20、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。 0016 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。
21、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。 0017 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，。
22、 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 说 明 书 CN 102221637 A CN 102221648 A4/4 页 7 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。
23、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。 说 明 书 CN 102221637 A CN 102221648 A1/5 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102221637 A CN 102221648 A2/5 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 102221637 A CN 102221648 A3/5 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 102221637 A CN 102221648 A4/5 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 102221637 A CN 102221648 A5/5 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 102221637 A 。