一种柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台及构建方法技术

本发明专利技术属于智慧建筑控制技术领域，公开了一种柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台及构建方法，构建包括四个层级的建筑能源信息物理系统大数据智慧管理决策平台模型，每个一级模块又嵌套多个二级模块、三级模块甚至更小颗粒度模块。四个层级是：数据采集处理层，数据智能层，知识自动化层，管理决策层。本发明专利技术针对能源大数据平台毫秒级实时计算的实际需求，提出采用Spark并行快速计算框架构建建筑综合能源信息物理系统大数据智能计算体系。信息物理系统大数据智能计算体系。信息物理系统大数据智能计算体系。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台及构建方法


[0001]本专利技术属于建筑能源控制
，具体涉及一种柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台及构建方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着国家能源战略的推进，人们对新能源替代石化能源的探索不断加深，技术融合模式和商业模式也呈现多元化。建筑与能源行业呈现出加速融合的趋势，建筑综合能源互联网成为一种极具落地性的产业形态。建筑正逐渐成为能源的最大消纳场所，建筑能源大数据的量呈指数级增长，已从PB级发展成EB级甚至更高级。当前，建筑综合能源大数据智能化是建筑综合能源系统实现智慧化的主要方向之一，对建筑综合能源互联网中大数据的一体化智能化采集、计量、分析、挖掘成为产业界越来越重要的实际需求。
[0003]当前建筑综合能源大数据系统的发展存在的技术瓶颈：
[0004](1)由于负荷受随机因素影响，负荷的精确数学模型往往很难建立；
[0005](2)建筑能源互联网能源供需系统缺少科学的量化分析方法和智能计算模型，导致能源供需匹配的时滞性、不确定性、不精确性问题突出；
[0006](3)综合能源特别是其中的新能源(如建筑光伏)的消纳系统环节不够柔性，建筑端能源枢纽的综合实时处理能力和事件及时响应能力不强；
[0007](4)能源大数据的智能化处理程度和处理能力不够强，大数据与人工智能算法模型不能根据业务系统实际需求进行恰当、充分融合；
[0008](5)能源工业互联网存在系统安全问题，能源网络数据跨平台、跨系统、跨层级访问及交换共享仍比较困难，能源大数据安全性存在隐患。这些技术瓶颈的存在可能会导致电力系统中断、电力供给成本增加、能源管理成本增大、能源浪费等不良后果；
[0009](6)能源大数据追溯困难。由于大数据平台与系统没从底层建立一套互联互通机制，也缺乏有效的技术支撑，造成能源大数据的追溯、查询、取证较难。

技术实现思路

[0010]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台，针对能源大数据平台毫秒级实时计算的实际需求，提出采用Spark并行快速计算框架构建建筑综合能源信息物理系统大数据智能计算体系。
[0011]本专利技术所采用的技术方案为：
[0012]第一方面，本专利技术提供一种柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台，用于将能源大数据纳入到建筑能耗大数据管理体系中实现建筑综合能源的高效存储和计算，包括：
[0013]数据采集处理模块，通过网络设备、智能传感器、、边缘计算设备、智能终端、机器人设备，以及若干数据库、系统平台采集建筑中使用的能源数据；
[0014]数据智能模块，包括利用数据采集处理模块所收集的数据进行处置的数据存算部分和电力数据预测控制部分；
[0015]知识自动化层，接受数据智能模块处置后的数据，并调用利用系统工程、知识工程工具软件搭建能源知识系统；以及
[0016]管理决策模块，包括建筑能源数据管理模块、泛建筑能源数据管理模块和能源管理流程调度机器人。
[0017]结合第一方面，本专利技术提供第一方面的第一种实施方式，所述数据采集处理模块包括数据采集部分和数据处理部分，其中数据处理部分对数据源的数据进行降噪、压缩、清洗、编码、加密、认证和编目处理。
[0018]结合第一方面，本专利技术提供第一方面的第二种实施方式，所述数据智能模块包括基于深度学习算法的建筑能源负荷预测智能系统模型的电力负荷预测机器人；
[0019]其中，电力负荷预测机器人的数据从业务数据模型、元数据血缘数据模型、主数据模型中抽取，或通过数据挖掘分析输出结果二次提取；
[0020]然后通过特征选择实现降维。
[0021]结合第一方面的第二种实施方式，本专利技术提供第一方面的第三种实施方式，所述特征选择是直接删除不相关且冗余的特征，保留原始数据最有价值的信息，形成最优的特征子集。
[0022]结合第一方面的第二种实施方式，本专利技术提供第一方面的第四种实施方式，所述数据智能模块还包括元数据触发器，触发模式包括数据触发和事件触发两种；
[0023]通过电力负荷预测机器人输出的建筑物用能需求预测结果估计能源供给量，并提交给设置在管理决策层的能源管理流程调度机器人中，由能源管理流程调度机器人调用相关的预案和任务以实现能源供应的匹配。
[0024]结合第一方面，本专利技术提供第一方面的第五种实施方式，所述知识自动化模块包括知识抽取、知识表示、用户画像、知识图谱、知识查询、知识搜索的二级模块；
[0025]还包括面向建筑综合能源系统开发的知识库、模型库、规则库、算法库、语言库。
[0026]结合第一方面，本专利技术提供第一方面的第六种实施方式，所述数据智能模块基于Spark并行计算框架和Hadoop MapReduce计算框架，以及HDFS分布式文件存储及分布式AI计算技术，通过SQL Server、数据仓库工具开发基础数据库和专业数据库，开发元数据和主数据技术模块。
[0027]本专利技术将光伏、风电等新能源大数据统一纳入到建筑能耗大数据管理体系中，实现建筑综合能源的高效存储和计算；实现建筑配电系统交流大数据与直流大数据的实时监测、分析、管理。
[0028]第二方面，本专利技术还公开一种柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台的构建方法，用于构建上述任一项的管理平台，具体步骤如下：
[0029]先进行数据采集处理模块构建，确定二级模块和数据源；
[0030]然后进行数据智能模块构建和开发，基于Hadoop分布式文件系统对采集层的数据进行存储，并确定二级模块；
[0031]再进行知识自动化模块构建和开发，确定二级模块；
[0032]最后进行管理决策模块构建和开发，建立数据监管框架及监管平台。
[0033]本专利技术还通过植入多变量扰动下的负荷预测算法模块，实现对电网用电量不确定和电网故障的有效抑制或缓解，提供安全、可靠、精准的供电预案，增加系统柔性和韧性；整
合、汇聚、打通建筑综合能源大数据平台中各个业务线的数据，通过技术手段在底层解决数据统一存储、统一计算、智能计算、安全计算问题；通过综合能源的归一化计量和统一智能模型计算，解决各种异质异源能源的计量与转化缺乏科学方法和依据、当量不统一问题，为后续的交易环节提供精准支撑；实现建筑能源的优化调度。
附图说明
[0034]图1是本专利技术柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台的架构图；
[0035]图2是本专利技术基于Spark Streaming和OPC UA的能源大数据采集处理蹭的计算框架图；
[0036]图3是本专利技术平台中的数据智能层的运行流程图；
[0037]图4是本专利技术采用的HDFS分布式文件存储架构图；
[0038]图5是本专利技术实施例中采用的元数据数据血缘模型图；
[0039]图6是本专利技术基于深度学习的建筑能源大数据平台的电力负荷预测机器人模型图；
[0040]图7是本专利技术实施例中基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台，用于将能源大数据纳入到建筑能耗大数据管理体系中实现建筑综合能源的高效存储和计算，其特征在于：包括：数据采集处理模块，通过网络设备、智能传感器、、边缘计算设备、智能终端、机器人设备，以及若干数据库、系统平台采集建筑中使用的能源数据；数据智能模块，包括利用数据采集处理模块所收集的数据进行处置的数据存算部分和电力数据预测控制部分；知识自动化层，接受数据智能模块处置后的数据，并调用利用系统工程、知识工程工具软件搭建能源知识系统；以及管理决策模块，包括建筑能源数据管理模块、泛建筑能源数据管理模块和能源管理流程调度机器人。2.根据权利要求1所述的一种柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台，其特征在于：所述数据采集处理模块包括数据采集部分和数据处理部分，其中数据处理部分对数据源的数据进行降噪、压缩、清洗、编码、加密、认证和编目处理。3.根据权利要求1所述的一种柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台，其特征在于：所述数据智能模块包括基于深度学习算法的建筑能源负荷预测智能系统模型的电力负荷预测机器人；其中，电力负荷预测机器人的数据从业务数据模型、元数据血缘数据模型、主数据模型中抽取，或通过数据挖掘分析输出结果二次提取；然后通过特征选择实现降维。4.根据权利要求3所述的一种柔性建筑综合能源大数据智慧管理平台，其特征在于：所述特征选择是直接删除不相关且冗余的特征，保留原始数据最有价值的信息，形成最优的特征子集。5.根据权利要求3所述的一种柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜明芳，张祥，李蜀，李程，雷超兵，
申请(专利权)人：杜明芳，
类型：发明
国别省市：