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        福建省建筑能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)研究

        2013-12-31 00:00:00陳曉彥駱劍彬

        摘 要:介紹福建省建筑能耗數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中數(shù)據(jù)庫管理工具選擇、需求分析、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。本數(shù)據(jù)庫可由建筑業(yè)主或管理員手工錄入建筑的基本信息和能耗數(shù)據(jù),并具備一定的統(tǒng)計(jì)分析能力。簡要展示了在數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上研究開發(fā)的“福建省建筑能耗及節(jié)能信息管理系統(tǒng)”。

        關(guān)鍵詞:建筑節(jié)能;能耗統(tǒng)計(jì);數(shù)據(jù)庫

        中圖分類號:TU111.195

        1 引言

        1.1 研究背景

        隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,能源需求與供給之間的矛盾日益嚴(yán)峻,節(jié)能成為我國面臨的重要工作。調(diào)查顯示,消耗在建筑運(yùn)行過程中的電能約為4000~4500億度/年,占我國總發(fā)電量的23%左右。并且伴隨城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)和人民生活水平的提高,建筑能耗在全國能源消耗總量中所占的比例將最終達(dá)到33%[2]。建筑業(yè)現(xiàn)已和工業(yè)及交通業(yè)并為我國節(jié)能的三大領(lǐng)域。

        1.2 建筑能耗數(shù)據(jù)庫國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

        數(shù)據(jù)庫是最新型有效的數(shù)據(jù)管理技術(shù),在各行各業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用。建立針對某一地區(qū)或具備某些功能的能耗數(shù)據(jù)庫,是建筑節(jié)能工作進(jìn)一步開展的基礎(chǔ)。

        美國在這方面已經(jīng)取得了豐碩成果。美國能源部開發(fā)的CBECS和加利福尼亞州的CEUS是目前使用廣泛的數(shù)據(jù)庫[3],在其大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的Energy Star等軟件,已是建筑能耗基準(zhǔn)評價(jià)的重要工具。

        清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心在多年建筑節(jié)能診斷測試的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了公共建筑能耗數(shù)據(jù)庫[4]。直至2006年,該數(shù)據(jù)庫已收錄了484棟公共建筑的能耗檔案。建立這一建筑能耗統(tǒng)計(jì)平臺(tái)的目標(biāo)是收集我國各類建筑物能耗的具體數(shù)據(jù),以描述各類建筑的用能特點(diǎn)。

        從長遠(yuǎn)的角度考慮,研究開發(fā)一個(gè)面向福建省,并基于Internet的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)管理平臺(tái),并通過該平臺(tái)收集和管理大量建筑的基本信息和能耗數(shù)據(jù)是十分必要的工作。

        2 數(shù)據(jù)庫功能分析

        2.1 需求分析

        在對建筑業(yè)主、建筑能耗信息管理部門和統(tǒng)計(jì)人員進(jìn)行走訪后,總結(jié)該數(shù)據(jù)庫的需求信息:

        (1)數(shù)據(jù)庫的對象涵蓋居住建筑和公共建筑。按住建部要求,居住建筑分為低層、多層、中高層和高層建筑;公共建筑按面積是否超過2000m2分中小型公共建筑和大型公共建筑,按功能分為辦公建筑、商場建筑、賓館飯店建筑等。

        (2)要收集的數(shù)據(jù)有2個(gè)方面:建筑基本信息和建筑能耗數(shù)據(jù)。建筑基本信息包括建筑名稱、建筑面積、使用人數(shù)等;能耗類型包括水、電、柴油、天然氣和可再生能源等。

        (3)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具備分析處理功能,如計(jì)算單棟建筑的能耗指標(biāo),某一地區(qū)不同類型建筑總能耗的分類累加等。這些分析結(jié)果以圖表的形式進(jìn)行展示,并以Excel等軟件的格式導(dǎo)出。

        (4)數(shù)據(jù)庫面向建筑業(yè)主及管理人員,設(shè)置多種不同權(quán)限的用戶。管理員可設(shè)置其他用戶的操作權(quán)限,升級系統(tǒng)等;建筑業(yè)主可查看自己的能耗數(shù)據(jù),打印相關(guān)數(shù)據(jù)圖表;各級主管部門可查看地區(qū)內(nèi)所有建筑基本信息和能耗情況,在得到系統(tǒng)管理員授權(quán)情況下更改某些數(shù)據(jù)。

        2.2 功能設(shè)計(jì)

        總結(jié)需求,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有如下功能模塊:

        (1)用戶管理:根據(jù)職責(zé)分為省、市、縣3級管理型用戶,每一級管理型用戶又分為管理員和審核員。加上建筑業(yè)主,系統(tǒng)一共七類用戶。用戶的功能分為業(yè)務(wù)功能和管理功能:業(yè)務(wù)功能包括錄入建筑信息和能耗數(shù)據(jù)、審核建筑信息和能耗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)上報(bào)、生成本級報(bào)表等;管理功能包括發(fā)布查看公告、編輯業(yè)主用戶賬號信息等。

        (2)區(qū)域管理:對各行政區(qū)域進(jìn)行管理,行政區(qū)域的信息包括區(qū)域名稱、上級區(qū)域等。

        (3)建筑基本信息管理。

        (4)能耗數(shù)據(jù)管理:統(tǒng)計(jì)上報(bào)的建筑能耗逐月數(shù)據(jù)。建筑能耗數(shù)據(jù)上傳過程中需要各級審核員逐級審核,減少數(shù)據(jù)庫內(nèi)的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。

        (5)統(tǒng)計(jì)報(bào)表圖表管理:在完成的建筑基本信息和建筑能耗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,生成相關(guān)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表圖表,如:單棟建筑的年度逐月能耗圖、年度總能耗圖;建筑基本信息分類匯總表;年度能耗統(tǒng)計(jì)匯總表;建筑能耗統(tǒng)計(jì)分類綜合表等。

        3 數(shù)據(jù)庫管理工具的選擇

        用于建立數(shù)據(jù)庫的工具眾多,應(yīng)用較為廣泛的有桌面數(shù)據(jù)庫Access、FoxPro,和應(yīng)用于大型數(shù)據(jù)庫的Oracle、SQL Server等。其中,SQL server等大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),把面向?qū)ο蠹夹g(shù)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相結(jié)合,從而建立對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(ORDBMS)。ORDBMS數(shù)據(jù)庫都基于客戶機(jī)/服務(wù)器模式,具有較高的靈活性、通用性和兼容性,用戶界面方便靈活、功能強(qiáng)大;具有網(wǎng)絡(luò)連和分布式處理功能及良好的開放性;擁有跨平臺(tái)的開發(fā)接口及開發(fā)軟件的支持。SQL Server 2005是一個(gè)全面的數(shù)據(jù)庫平臺(tái),使用集成的商業(yè)智能(BI)工具提供數(shù)據(jù)管理,是市場上的主流數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之一。福建省建筑能耗數(shù)據(jù)庫的建成目標(biāo)是基于網(wǎng)絡(luò)的大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),選用SQL Server 2005作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫較合適。

        4 數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建立

        4.1 數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是將用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)(概念模型)的構(gòu)建。該數(shù)據(jù)庫模型采用比較實(shí)用的“實(shí)體-聯(lián)系方法”(Entity-Relationship-Approach)構(gòu)建概念模型,簡稱E-R方法。以本數(shù)據(jù)庫的建筑基本信息和建筑能耗信息為例,其局部E-R圖如圖1和圖2所示。

        4.2 數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。本數(shù)據(jù)庫采用的是關(guān)系模型,將概念模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系結(jié)構(gòu)模型,即設(shè)計(jì)一系列二維表。該數(shù)據(jù)庫的基本表包括:用戶信息表、用戶角色表、行政區(qū)域劃分代碼表、建筑基本信息表、分類分項(xiàng)能耗字典表、分類分項(xiàng)能耗拆分結(jié)果逐年匯總表、分類分項(xiàng)能耗逐地區(qū)匯總索引表及分類分項(xiàng)能耗逐地區(qū)匯總值表。以建筑基本信息表為例,如表1所示。

        圖1 建筑基本信息實(shí)體E-R圖圖2 建筑能耗信息實(shí)體E-R圖

        4.3 數(shù)據(jù)庫的建立

        該數(shù)據(jù)庫采用IBM 3850X5作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫前,先創(chuàng)建一個(gè)SQL Server注冊以便連接到要管理的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上。然后在創(chuàng)建好的服務(wù)器上創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫。創(chuàng)建好數(shù)據(jù)庫之后,使用表設(shè)計(jì)器建立了數(shù)據(jù)表,并定義相應(yīng)主鍵。在表的基礎(chǔ)上可建立相應(yīng)的視圖,該數(shù)據(jù)庫中,以視圖的形式存放不同建筑的基本信息、能耗數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)圖表。

        5 福建省建筑能耗信息管理系統(tǒng)簡介

        在上述數(shù)據(jù)庫建立的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究開發(fā)了福建省建筑能耗信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)于2009年7月初部署完成,并投入使用。系統(tǒng)登錄后的主界面見圖3,系統(tǒng)基本信息錄入界面見圖4,建筑逐月能耗展示見圖5,區(qū)域分類能耗展示見圖6。

        圖3 系統(tǒng)登錄后主界面

        圖4 系統(tǒng)建筑信息管理界面

        圖5 建筑年度逐月能耗圖

        圖6 區(qū)域年度總能耗對比圖

        6 小結(jié)

        闡述了福建省建筑能耗數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程,介紹了數(shù)據(jù)庫需求分析、管理工具選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并介紹了在其基礎(chǔ)上開發(fā)的福建省建筑能耗信息管理系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是在建筑節(jié)能監(jiān)管體系的背景下開發(fā),利用該系統(tǒng)可以采集分析福建省各類建筑的基本信息及能耗數(shù)據(jù),有利于掌握本區(qū)域建筑的用能情況,分析福建省各類建筑的用能特點(diǎn)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]李運(yùn)華.大型公共建筑運(yùn)行能耗測試、評價(jià)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)開發(fā)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2006.

        [2]唐桂忠,張廣明.公共建筑能耗監(jiān)測與管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].建筑科學(xué),2009,25(10):27-30,73.

        [3]鄭曉衛(wèi),潘毅群,黃治鐘.國內(nèi)外建筑能耗基準(zhǔn)評測工具的研究與應(yīng)用[J].上海節(jié)能,2008(6):31-35.

        [4]王遠(yuǎn),魏慶芃,薛志峰.北京市大型公共建筑能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫與初步分析.2006全國暖通空調(diào)制冷學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.北京:中國制冷學(xué)會(huì),2006.

        作者簡介:陳曉彥(1985.10-),女,碩士研究生,初級職稱,從事節(jié)能技術(shù)及過程控制技術(shù)方向教學(xué)及研究工作。

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