办公用能的预测和报警控制系统的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型属于建筑能耗预测领域，为对办公室用能进行监测，根据预测结果，对办公用能进行控制。根据预测及控制结果，找到办公室的用能薄弱环节，提出节能改造建议，同时警示并规范人员用能行为。为此，本实用新型的技术方案是，办公用能的预测和报警控制系统，包括：(1)数据采集部分；(2)监控中心，数据采集部分的门禁系统、用电计量仪表分别连接到监控中心；(3)报警系统，用于当用户用电达到设定阈值时，发光发声以警告使用者用电即将达到上限，与用电计量仪表连接。本实用新型主要应用于建筑能耗预测。
【专利说明】办公用能的预测和报警控制系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于建筑能耗预测领域，具体讲，涉及办公用能的预测和报警控制系 统。 技术背景
[0002] 目前，国内外诸多学者对建筑能耗的预测和控制方法进行了探讨。当前最常用的 办公能耗预测方法是面积指标法，即将设备和照明功率以单位面积为基数，根据具体使用 面积进行预测。这种方法是基于大部分建筑的现有情况总结而来，而通过调研发现，面积指 标法对能耗的预测对于特定的某个建筑或房间是十分粗略的。事实上，设备和灯具的使用 都是由于人员的需求产生的，其能耗主要受人员的使用习惯影响，因此本实用新型提出以 人员使用习惯为基准的能耗预测方法。在此方法基础上，提出一套办公用能的控制方法，将 门禁系统与用电控制系统相联系，实时统计室内人员在室率随时间的动态变化，以此为依 据控制办公用能，同时为办公室节能提供建议。方法中的设备和灯具功率预测模型是根据 对大量办公室的实地调研分析总结得出的，符合办公室的实际使用情况。
[0003] 当前空调系统的运行调节大多根据室外气象条件，而将室内散热量作为附加率或 安全系数进行考虑。然而在办公建筑，室内散热量是不可以忽视的，有研究表明，室内负荷 扰量对空调系统能耗的影响在50%左右。根据热力学第一定律，办公设备和灯具消耗的电 能最终转化为热能释放于室内，这部分热量与人员散热组成了空调系统负荷。然而当前空 调负荷计算方法将人员与设备、照明割裂开来分别考虑，忽略了其中的联系。本实用新型提 出的办公用能预测及报警控制方法还可以为空调系统的负荷计算和运行调节提供依据。 实用新型内容
[0004] 建筑节能是当前实现节能减排目标的重要课题，对于办公建筑，室内能耗主要来 源于照明插座用能和空调系统用能，因而办公室的用能控制应根据具体使用情况而定。本 实用新型旨在根据办公室的用能特点，在没有分项能耗计量的情况下，对办公室用能进行 监测，根据预测结果，对办公用能进行控制。根据预测及控制结果，可以找到办公室的用能 薄弱环节，提出节能改造建议，同时通过报警系统，警示并规范人员用能行为。为达到以上 目的，本实用新型的技术方案是，办公用能的预测和报警控制系统，包括：
[0005] (1)数据采集部分，包括记录进入和离开房间的人数及时间的门禁系统、带报警功 能的用电计量仪表，安装于办公室用电总线上，由数据采集器采集计量仪表的电量；办公室 照明和插座分为两条线进入室内，因此需安装两个计量仪表，分别记录照明能耗和插座能 耗；
[0006] (2)监控中心，数据采集部分的门禁系统、用电计量仪表分别连接到监控中心；
[0007] (3)报警系统，用于当用户用电达到设定阈值时，发光发声以警告使用者用电即将 达到上限，与用电计量仪表连接。
[0008] 数据采集部分采集到的实时数据到控制中心的传送通过有线和无线两种方式；有 线数据传送需要在采集器末端上配置RS485接口，并就近连接到RS485总线上，连接至监控 中心；无线数据传送可以通过蓝牙、GPRS或WLAN进行，需要在采集末端安装信号发射器，在 监控中心安装信号接收器；监控中心做出的指令，通过有线或无线两种方式，传输给报警装 置，结合用电仪表的测试值，操控报警装置发出或停止报警信号。
[0009] 与已有技术相比，本实用新型的技术特点与效果：
[0010] 与现有能耗计算方法相比，本实用新型主要应用现有的门禁系统、用电计量和报 警系统，将办公能耗预测方法集成于监控中心，应用于无此预测和监控系统的建筑中，可利 用原有仪器设备进行改造，方便快捷，减少施工量，同时能够满足精度要求。本系统报警系 统和计量仪表集成一体，在满足当前安装用电计量仪表的政策要求的同时，实现用能的预 警和控制。使用本实用新型的能耗预测方法，可以对办公室进行能耗预测，规范使用者的 用能行为，并帮助使用者和业主找到用能薄弱环节，分析分项用电的情况，深入了解用能规 律，从而实现用能优化。本实用新型提出的用能预测方法适用于来访人员较少的各类办公 室，在能耗预测方面有很强的实用性，模型操作简便，可推广性强，对推进建筑节能和用能 管理方面具有积极的现实意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本实用新型的系统组成及工作流程图；
[0012] 图2为本实用新型中监控中心工控机的系统结构图；
[0013] 图3为本实用新型中监控中心中集成的办公用能预测模型控制原理图；
[0014] 图4为本实用新型中监控中心的工作流程示意图；
[0015] 图5为本实用新型中计量仪表及报警控制原理图；
[0016] 图6为本实用新型中报警装置的原理图；
【具体实施方式】
[0017] 本实用新型提出了一种办公用能预测及报警控制方法，根据用户实际的用电需 求，对办公建筑办公用能进行预测及报警控制。
[0018] 本实用新型的技术方案如下：本方法包括数据采集、监控中心和报警系统。数据 采集分为两个，一是各办公室的门禁系统，用于记录进入和离开办公室的人数及时间，将此 数据传输到监控中心，为能耗预测提供依据；二是安装于进线上的用电计量仪表，用于计量 办公室的用电情况。由于电压恒定不变，因此只检测电流的波动，将电压和电流相乘，得到 瞬时功率，将设备和照明的瞬时功率相加即可得到一定时间内的办公耗电量。监控中心，用 于完成数据的存储、显示、预测，用户自行设定一个缓冲值X，将"预测耗电量-X"设定为报 警装置的阈值，当报警装置感受到输入值超出阈值时，发光发热进行用电预警，同时用户可 根据预测耗电量自查用能薄弱环节。报警系统，接受监控中心发出的阈值，当实际耗电量达 到阈值时，发出声光信号，提醒用户注意用电方式。各组成部分之间，可以通过有线和无线 两种方式传输和接收信号，有线方式是就近通过RS485接口接到RS485总线上，实现数据联 通，无线数据联通是通过GPRS、BLUETOOTH、WLAN等多种无线数据传输方式连接，以上方式 均需要在上传方安装传输接口，接收方安装接收接口。
[0019] 下面结合附图进一步说明本实用新型。
[0020] 如图1所示为本实用新型提出的办公能耗预测及报警控制系统组成及工作流程。 本实用新型由三部分组成，末端为采集装置，包括门禁系统和计量仪表，核心为监控中心， 接收采集系统上传的信息，经过数据转化后，通过监控中心集成的办公能耗的预测方法，对 办公能耗进行预测，并根据预测能耗控制报警装置，动作执行为报警装置，报警装置与计量 仪表一体，根据设定的阈值，当实际耗电量接近阈值时，报警装置发光发声以提醒用户注意 用电方式，及时购电。
[0021] 在实际工作中，本实用新型主要包括以下两个并列的流程。一方面，门禁系统将办 公室人员的进出情况，通过RS485总线的有线连接方式或GPRS、BLUETOOTH、WLAN等无线方 式，上传到监控中心，监控中心将每月数据储存并进行处理，得到上月平均每天的逐时人员 在室率，根据此在室率预测本月耗电量，并将此耗电量设定为本月能耗最大值，通过无线方 式，将此值输入报警系统作为阈值。另一方面，用电计量仪表监测电流波动，通过乘法计数 器与恒定电压相乘，再将设备耗电量和照明用电量相加，得到实际用电总量，通过RS485总 线的有线连接方式或GPRS、BLUET00TH、WLAN等无线方式，上传至监控中心。在监控中心内， 将实际耗电量和预测耗电量对比，用户设定差值X，当预测耗电量与实际耗电量之差开始小 于X时，控制报警装置感受到输入值超出阈值时，发光发声报警，提醒用户耗电量即将达到 本月上限，注意用电方式。
[0022] 如图2所示为监控中心所采用的工控机（IPC)的系统结构。本实用新型采用西门 子SIMATIC IPC-547D系列IPC系统，IPC是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工 艺装备进行检测与控制的工具，专为工业环境下的应用而设计，用来在内部存储执行逻辑 运算、顺序控制等指令，并通过数字式的输入、输出，实现各种类型的控制与计算要求。本实 用新型中IPC的外部输入接口为上位计算机，首先由计算机将门禁系统和数据采集器的采 集数据转化成数字信号，上传到IPC的CPU中，通过系统程序和用户程序进行计算，并将计 算结果输出到CPU，由CPU将计算后的数据传递给报警系统。在本实用新型中只需按照说明 书的提示对西门子SIMATIC IPC-547D系列IPC系统简单配置即可。
[0023] 如图3所示为本实用新型中工控机中集成的办公用能预测控制原理。具体说来， 预测模型包括下列步骤：
[0024] 步骤一：建立人员在室率模型，得到逐时在室人数。所述输入参数为：上月门禁系 统上传的数据，求日平均逐时在室率；所述输出参数为：人员在室率随时间的变化曲线，此 曲线为三次多项式曲线：
[0025] y〇cc = f (t) = at3+bt2+ct+d (I)
[0026] 式中y。。。为人员在室率，％ ;
[0027] t 为时间，h;
[0028] a，b，c，d 为系数。
[0029] 步骤二：建立设备逐时功率模型，计算室内设备逐时功率。所述输入参数为：设备 类型；各类型设备的台数及额定功率，对于主要用能设备，还需输入使用时间，输出变量为： 办公室稳定使用时，设备瞬时功率预测值；
[0030] 建立设备逐时功率模型，包括对主要设备和其他设备功率模型：
[0031] (1)以主要设备的用能预测：将蒙特卡洛方法和马尔科夫模型相结合进行改进， 创建适用于办公室平均电脑瞬时功率预测的蒙特卡洛一马尔科夫MCMC方法；
[0032] 设备功率的预测依据对大量调研数据的处理和分析得到的结论，调研和数据处理 的方法如下：
[0033] A.对工作时间的瞬时功率进行记录和统计，用到的仪器为功率计，每10分钟记录 一次瞬时功率，记录时长为使用的无差别工作日1天；样本量大于总数量的1/3,每种类型 的至少选择一台进行记录。将记录数据按照IOW的间隔，统计每个区间的功率出现频率占 总频率的比例，即概率P i，并取中间值作为小间隔的代表值Xi ;
[0034] B.按照人员的需求，将设备工作分为高、中、低和待机4个档位，为了得到各档位 的代表值，据
【权利要求】
1. 一种办公用能的预测和报警控制系统，其特征是，包括： (1) 数据采集部分，包括记录进入和离开房间的人数及时间的门禁系统、带报警功能的 用电计量仪表，安装于办公室用电总线上，由数据采集器采集计量仪表的电量；办公室照明 和插座分为两条线进入室内，因此需安装两个计量仪表，分别记录照明能耗和插座能耗； (2) 监控中心，数据采集部分的门禁系统、用电计量仪表分别连接到监控中心； (3) 报警系统，用于当用户用电达到设定阈值时，发光发声以警告使用者用电即将达到 上限，也连接到监控中心。
2. 如权利要求1所述的办公用能的预测和报警控制系统，其特征是，数据采集部分采 集到的实时数据到控制中心的传送通过有线和无线两种方式；有线数据传送需要在采集器 末端上配置RS485接口，并就近连接到RS485总线上，连接至监控中心；无线数据传送可以 通过蓝牙、GPRS或WLAN进行，需要在采集末端安装信号发射器，在监控中心安装信号接收 器；监控中心做出的指令，通过有线或无线两种方式，传输给报警装置，结合用电仪表的测 试值，操控报警装置发出或停止报警信号。
【文档编号】G05B19/042GK204166328SQ201420630741
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】丁研, 王朝霞, 马涛 申请人:天津大学