建筑能耗数据特性分析及优化采样方法研究
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法．
１ 建 筑 能耗 数 据 特 性
信息 是通信 过程 中传 递 的对 象 ， 而数据 则是 对信 息 的描 述 ， 只有赋 予 了信 息 内涵 的数据 才是一 个有
用 的数据 ， 按 照信息 的特点 将其 划分 为统计 类信 息与 监测类 信息 ．
１ ． １ 统 计类信 息
统计 类信 息数 据 在 时 间轴 上是 连 续 变 化 的 ， 具 有 非 耗电蛩 负性 ， 同时具有 广 义递增 的 特性 踟 ， 即任 意 ｔ 时 刻 对应 的 ， ｋ Ｗ ｈ
器 的数 据 库 存 储 空 间 ， 为 建筑 能耗 监 测 系统 的进 一 步 推 广 提 供 有 力 的理 论 基 础 与 技 术 支 撑 ． 关键词 ： 建筑节能 ； 能耗数据 ； 采样定理 ； 采样 方法 优化 中 图分 类号 ： Ｔ Ｕ ２ ４ ２ 文 献 标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ６ — ７ ９ ３ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ６ ８ ８ － ０ ６
Ｖｏ １ ． ４ ５ Ｎｏ ． ５
０ｃ ｔ ． ２ Ｏ１ ３
２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
建筑 能耗 数 据 特性 分 析 及 优 化采 样 方 法 研究
赵 亮 ， 张 吉礼 ， 梁 若冰
（ 大连 理工 大学 建 设 工 程 学 部 ，辽 宁 大 连 １ １ ６ ０ ２ ４ ）
摘 要 ： 从 信 息 特 性 角 度 出发 将 建 筑 能 耗 监 测 系 统 中的 能 耗 数 据 划 分 为 统 计 类 信 息 与 监 测 类 信 息 ， 并 结 合 采 样 定 理 分 析 了常 规 采 样 、 变频 采 样 及 勒 贝勒 采 样 方 式 的优 缺 点 ， 最 后 针 对 不 同 建 筑 能 耗 信 息 提 出 了相 应 的 优 化 采 样 方 法 ．建筑 能耗 数 据 的优 化 采 样 方 法 可 以提 高 建 筑 能 耗 监 测 系 统 的 数 据 传输 效率 、 节 省 数 据 中心 服 务
１ ． ２ 监 测 类 信 息
为 了计算 建筑 用 能 设 备 的 能 效 评 价指 标 ， 需要 获取 相关 的监测数 据 ．如设 备 的 工作 电压 、 电流 、 功 率 等．监
图 １ 统计 类信 息一 耗 电 量
Ｆｉ ｇ． １ Ｓｔ ａ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ — ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ
第４ ５ 卷
第 ５ 期
西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版 ）
Ｊ ． Ｘｉ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ．ｏ ｆ Ａｒ ｃ ｈ ． ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ． （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
．
数据 都不 会 比 ｔ 一 １时刻 对应 的数 据 值小 ， 如 图 １所 示． 曲
线 的斜率 反 映 了耗 电量 的变 化 趋 势 ， 曲线 的 斜率 越 大 说
明该段 时 间内 电量 消耗 量 越 多 ， 建 筑 内的统 计 量 信 息 包
括 用 电量 、 用 水量 、 用热 量等 ］ ．
作 者简 介 ： 赵
亮（ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 男， 黑龙江哈尔滨人 ， 博士生， 主要 从 事 筑 能 源 系 统 物联 网 基础 理 论 与 节 能 技 术 研 究 ．
第 ５ 期
赵 亮 等 ： 建 筑 能 耗 数 据 特 性 分 析 及 优 化 采 样 方 法 研 究
ห้องสมุดไป่ตู้
６ ８ ９
建 筑节 能 的含义是 “ 提 高建筑 物能 源使 用效率 ” ， 建 筑节 能 的最 终 目标 应 该是 降 低 实 际运行 过程 中 的能源 消耗 ， 因此 就应该 以实际 的能源 消耗数 据作 为导 向 ， 作 为建筑 节能 工作 唯 一 的评价 标 准［ 】 ］ ．建 筑
能耗监 测 工作在 国 内外 已经取得 了广 泛的应 用 ， 针 对 大型 公共 建 筑 、 机 关 办公 建 筑 、 高 等 院校 陆续 建 立 了大批 建 筑 能耗 监测 平 台Ｌ ２ ］ ， 对建 筑 内 的用能 信 息进 行监 测统 计 ．目前 已经取得 了显 著 的成绩 ， 但 这 其 中也 存在 一些 问题 ， 如现 有 的能耗监 测系 统对 累计 电量 、 实 时 电压 、 温度 等 参数 均 采 用等 周 期 的采 样 方法进 行 数据采 集 ， 致 使采 集数据 量 过大 、 进 而造 成数 据 传输 的压 力较 大 、 数 据 库 的存 储 容量 需 求较 高 等 问题 ． 本 文从信 息特 性角 度人手 ， 结 合采样 定理 ， 针 对不 同类 型 的能 耗数 据 提 出 了相 应 的优 化 采样 方
基金项 目： 国家“ 十二五” 科 技支 撑 计 划 基 金 资 助 项 目 （ ２ ０ １ ｌ Ｂ ＡＪ ０ ３ Ｂ １ ２ —３ ，２ ｏ １ ３ Ｂ Ａ Ｊ ｌ Ｏ Ｂ ０ ２ —０ ３ ） ； 中 国博 士 后 科 学 基 金 面 上 资 助 项
目（ ２ ０ １ ３ Ｍ５ ４ ０ ２ ２ ７ ）
ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ
测 类信 息在时域 上是连续 的， 部 分监测 信息 数据具 有周 期 性 ．与统计类 信息相 比， 监 测类 信息 在 幅值上 也是 连续 变
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ５ — １ ４
修 改 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ９ － ２ ０
化的， 但 监测信息 有一 定 的 波动 范 围 ， 如 功率 因数 的取 值 范 围 是０ ～１ ， 非动力 用 电的电压值在 ２ ２ ０ Ｖ左右 波动 ， 如图 ２ 所示 ．
２ 采 样 方 法 研 究
２ ． １ 采 样 定 理
》
蟛２ ２ ０
连续 时 间信息 在 时间 轴 上 以一 定 的规 律 变 化 ， 通 过抽 样 的方 式将 其进 行 离散 的过 程被称 作 “ 信号 的采 样” ， 反之 ， 接 收 端 将 离散 的数 值恢 复 为原 始 信 号 的过 程 被 称作 是 “ 信 号 的重
１ 建 筑 能耗 数 据 特 性
信息 是通信 过程 中传 递 的对 象 ， 而数据 则是 对信 息 的描 述 ， 只有赋 予 了信 息 内涵 的数据 才是一 个有
用 的数据 ， 按 照信息 的特点 将其 划分 为统计 类信 息与 监测类 信息 ．
１ ． １ 统 计类信 息
统计 类信 息数 据 在 时 间轴 上是 连 续 变 化 的 ， 具 有 非 耗电蛩 负性 ， 同时具有 广 义递增 的 特性 踟 ， 即任 意 ｔ 时 刻 对应 的 ， ｋ Ｗ ｈ
器 的数 据 库 存 储 空 间 ， 为 建筑 能耗 监 测 系统 的进 一 步 推 广 提 供 有 力 的理 论 基 础 与 技 术 支 撑 ． 关键词 ： 建筑节能 ； 能耗数据 ； 采样定理 ； 采样 方法 优化 中 图分 类号 ： Ｔ Ｕ ２ ４ ２ 文 献 标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ６ — ７ ９ ３ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ６ ８ ８ － ０ ６
Ｖｏ １ ． ４ ５ Ｎｏ ． ５
０ｃ ｔ ． ２ Ｏ１ ３
２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
建筑 能耗 数 据 特性 分 析 及 优 化采 样 方 法 研究
赵 亮 ， 张 吉礼 ， 梁 若冰
（ 大连 理工 大学 建 设 工 程 学 部 ，辽 宁 大 连 １ １ ６ ０ ２ ４ ）
摘 要 ： 从 信 息 特 性 角 度 出发 将 建 筑 能 耗 监 测 系 统 中的 能 耗 数 据 划 分 为 统 计 类 信 息 与 监 测 类 信 息 ， 并 结 合 采 样 定 理 分 析 了常 规 采 样 、 变频 采 样 及 勒 贝勒 采 样 方 式 的优 缺 点 ， 最 后 针 对 不 同 建 筑 能 耗 信 息 提 出 了相 应 的 优 化 采 样 方 法 ．建筑 能耗 数 据 的优 化 采 样 方 法 可 以提 高 建 筑 能 耗 监 测 系 统 的 数 据 传输 效率 、 节 省 数 据 中心 服 务
１ ． ２ 监 测 类 信 息
为 了计算 建筑 用 能 设 备 的 能 效 评 价指 标 ， 需要 获取 相关 的监测数 据 ．如设 备 的 工作 电压 、 电流 、 功 率 等．监
图 １ 统计 类信 息一 耗 电 量
Ｆｉ ｇ． １ Ｓｔ ａ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ — ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ
第４ ５ 卷
第 ５ 期
西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版 ）
Ｊ ． Ｘｉ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ．ｏ ｆ Ａｒ ｃ ｈ ． ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ． （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
．
数据 都不 会 比 ｔ 一 １时刻 对应 的数 据 值小 ， 如 图 １所 示． 曲
线 的斜率 反 映 了耗 电量 的变 化 趋 势 ， 曲线 的 斜率 越 大 说
明该段 时 间内 电量 消耗 量 越 多 ， 建 筑 内的统 计 量 信 息 包
括 用 电量 、 用 水量 、 用热 量等 ］ ．
作 者简 介 ： 赵
亮（ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 男， 黑龙江哈尔滨人 ， 博士生， 主要 从 事 筑 能 源 系 统 物联 网 基础 理 论 与 节 能 技 术 研 究 ．
第 ５ 期
赵 亮 等 ： 建 筑 能 耗 数 据 特 性 分 析 及 优 化 采 样 方 法 研 究
ห้องสมุดไป่ตู้
６ ８ ９
建 筑节 能 的含义是 “ 提 高建筑 物能 源使 用效率 ” ， 建 筑节 能 的最 终 目标 应 该是 降 低 实 际运行 过程 中 的能源 消耗 ， 因此 就应该 以实际 的能源 消耗数 据作 为导 向 ， 作 为建筑 节能 工作 唯 一 的评价 标 准［ 】 ］ ．建 筑
能耗监 测 工作在 国 内外 已经取得 了广 泛的应 用 ， 针 对 大型 公共 建 筑 、 机 关 办公 建 筑 、 高 等 院校 陆续 建 立 了大批 建 筑 能耗 监测 平 台Ｌ ２ ］ ， 对建 筑 内 的用能 信 息进 行监 测统 计 ．目前 已经取得 了显 著 的成绩 ， 但 这 其 中也 存在 一些 问题 ， 如现 有 的能耗监 测系 统对 累计 电量 、 实 时 电压 、 温度 等 参数 均 采 用等 周 期 的采 样 方法进 行 数据采 集 ， 致 使采 集数据 量 过大 、 进 而造 成数 据 传输 的压 力较 大 、 数 据 库 的存 储 容量 需 求较 高 等 问题 ． 本 文从信 息特 性角 度人手 ， 结 合采样 定理 ， 针 对不 同类 型 的能 耗数 据 提 出 了相 应 的优 化 采样 方
基金项 目： 国家“ 十二五” 科 技支 撑 计 划 基 金 资 助 项 目 （ ２ ０ １ ｌ Ｂ ＡＪ ０ ３ Ｂ １ ２ —３ ，２ ｏ １ ３ Ｂ Ａ Ｊ ｌ Ｏ Ｂ ０ ２ —０ ３ ） ； 中 国博 士 后 科 学 基 金 面 上 资 助 项
目（ ２ ０ １ ３ Ｍ５ ４ ０ ２ ２ ７ ）
ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ
测 类信 息在时域 上是连续 的， 部 分监测 信息 数据具 有周 期 性 ．与统计类 信息相 比， 监 测类 信息 在 幅值上 也是 连续 变
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ５ — １ ４
修 改 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ９ － ２ ０
化的， 但 监测信息 有一 定 的 波动 范 围 ， 如 功率 因数 的取 值 范 围 是０ ～１ ， 非动力 用 电的电压值在 ２ ２ ０ Ｖ左右 波动 ， 如图 ２ 所示 ．
２ 采 样 方 法 研 究
２ ． １ 采 样 定 理
》
蟛２ ２ ０
连续 时 间信息 在 时间 轴 上 以一 定 的规 律 变 化 ， 通 过抽 样 的方 式将 其进 行 离散 的过 程被称 作 “ 信号 的采 样” ， 反之 ， 接 收 端 将 离散 的数 值恢 复 为原 始 信 号 的过 程 被 称作 是 “ 信 号 的重