一种建筑能耗快速处理方法与流程

1.本发明涉及建筑能耗数据处理技术领域，更具体地说涉及一种建筑能耗快速处理方法。


背景技术：

2.ems能源管理系统在建筑能耗监测领域，涉及当前实时区间能耗计算和断点上送数据的能耗自动重算，一般通过：方式一：前置通讯设备（包括通讯管理机、plc、采集器、表计、通讯服务器等）快速上送实时值（或者相对实时的值），继而汇聚于能耗计算服务器的实时库中，再通过定时切片为固定颗粒度的原始值；方式二：前置通讯设备直接将数据按固定颗粒度切片好送上来。
3.能耗计算服务器延后获取这些已经落入实时库中的切片数据进行固定颗粒度的区间能耗计算。这种方法具有普遍适应性。
4.而能耗计算服务也是需要实时性、快速性的，这样才能提供给上层业务相对实时的原始计算结果，以便自身的计算不能控制在计算粒度要求的时间限制内，更不用说支持像空调群控这种对实时和准确都有要求的业务使用场景。
5.事实上，能耗计算强依赖数据的时间轴前后关系，计算时需要粒度区间前后两个值都必须就位，而计算服务在简化设计的考虑下，一般采用延后计算以保证计算的时机和数据的就位的正确时序关系——先就位再计算。这种方式，使得能耗计算服务的计算任务的启动受最后一个赴约的采集数据的就位时间影响，而计算任务又必须在计算粒度所要求的下一轮计算开始前完成计算，因此形成矛盾，计算延时没有标准，使计算都堆积在区间结尾处，计算不够实时，也会造成计算拥塞。
6.断点数据上传时一般会按照通讯机自己设计的逻辑，比如：将与能耗服务器终端通讯期间未上传的已经存为文件的数据按照文件数据的切片时间戳倒序或顺序上传，这样可以有效触发和主站能耗计算服务的协同计算过程。上述断点数据上传的方式（同一个节点的时间戳以及时间戳的前后关系）不一定适合能耗计算是将粒度区间前后采样值相减的特点，容易造成能耗计算服务只要一有区间前后两个值任何一个上来就必须将该区间立即重算，导致计算量翻倍。
7.总体上，建筑能耗计算对象的特点是包含大量原生表计节点和大量按照能耗计算业务要求被分割成的建筑空间逻辑节点，而这些节点之间又明确地存在一个层级依赖关系。而现有计算一般方法是将区域等父节点的能耗计算一次解析成最终表计叶节点的依赖，最终形成计算父节点能耗是在一整个查询数据结构中反复查询同一个叶节点的原始数据的计算态势（查询也是能耗计算负担的一部分），缺乏动态的快速查询能力，导致计算效率低。


技术实现要素：

8.为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种建筑能耗快速处理方法，本发明的发明目的在于解决上述现有技术中能耗计算实时性差、计算拥塞、计算量大及计算效率低的问题。本发明采用流式计算方式，避免计算拥塞，设计能耗计算模型树，并将能耗计算模型树发送给能耗计算前置通讯管理机，使得能耗计算前置通讯管理机按照设定的能耗计算模型树的数据关系发送数据，其组织报文的方式可成为边缘计算的一部分，能耗计算前置通讯管理机以能耗计算所要求的最小颗粒度周期上传数据，且上传的数据格式是按照设定的能耗计算模型树的组织方式进行上传，即把同一父节点的设备能耗采样值放在一起，并予以标记。本发明可以有效解决现有能耗计算方案中存在的实时性差、计算拥塞、计算量大及计算效率低的问题。
9.为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的。
10.本发明提供了一种建筑能耗快速处理方法，该方法包括以下步骤：s1、将依据能耗点位关系数据建立的能耗计算模型树和最近一轮点位的采样数据a加载到能耗计算服务器的能耗计算内存中；s2、能耗计算服务器根据能耗计算模型树中各叶节点和通信通道的配置数据生成各能耗节点在前置通讯机中的分布情况；将能耗计算模型树中各叶节点按照与其对应的通讯机进行分组，同时将各通讯机按照能耗计算模型树中的父节点进行分组；能耗计算服务器将分组信息分发给各通讯机，发送的报文中包含叶节点的分组规则；s3、各通讯机按照最小时间颗粒度周期上传采样数据b，且按照s2步骤中下发的分组规则，将采样数据b发送给能耗计算服务器；s4、能耗计算服务器收到s3步骤的上传的采样数据b后，分别计算各叶点位的区间值，并根据该叶节点对其所属父节点的贡献计算方式直接累计给父节点区间值，将父节点的引用计算减1，从当前能耗计算模型树中删除该叶节点；当父节点的引用计算等于0时，从当前能耗计算模型树中删除该父节点；计算父节点时，递归计算父节点的父节点；在计算过程中，将计算得到的区间能耗数据及时存入能耗计算服务器的区间能耗数据库中。
11.一轮计算完毕后，采样数据b中无法与能耗计算模型树对应的剩余点位数据或异常点位数据，由能耗计算服务器采用延时计算的方式进行兜底计算。
12.更进一步地，在s4步骤中，已经计算叶节点区间值的能耗点位从当前能耗计算模型树中删除，同时建立新的能耗计算模型树，将该删除的叶节点添加到新的能耗计算模型树中；从当前能耗计算模型树中删除的父节点也添加到新的能耗计算模型树中；当一轮计算完毕后，生成新的能耗计算模型树，在下一轮计算时，将新生成的能耗计算模型树加载到能耗计算服务器的能耗计算内存中。
13.所述能耗计算模型树是根据建筑空间信息及能耗点位分布信息建立的，所述能耗点位关系数据是指各能耗点位在建筑中的空间分布数据。
14.所述能耗计算模型树包括能耗节点和区域节点，所述能耗节点构成能耗计算模型树中的叶节点，区域节点由能耗节点通过加减获得，区域节点构成能耗计算模型树中的父节点。
15.s2步骤中，能耗计算服务器将能耗计算模型树中的叶节点以及各叶节点与各通讯机的对应关系转化成数据描述map《type,map《id,attri》》，下发到各通讯机，下发成功和不
能下发的叶节点均在后台予以标记；上述数据map《type,map《id,attri》》中，type表示区域值、业态值、表计值、可分发点位和不可分发点位；id表示点位id，attri表示点位属性值。
16.当通讯机断点上送采样数据时，断点上送的数据覆盖能耗计算粒度的多个计算区间，按照时间顺序升序或者降序，其上传的数据报文中包括三个层次的标记，分别为事务号、分包号和下一个事务时间戳，所述事务号是指按时间切片下来的单个文件上传的标记号；所述分包号是指按时间切片下来的数据文件由于报文过大而采用的事务内分包号。
17.能耗计算服务器在收到特定时间戳事务数据后，可以知道下一个事务时间戳是指向哪个方向，能耗计算服务器在从数据库已存采样值中取与当前事务所数据反方向的采样值进行计算。
18.与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：1、本发明依据能耗点位关系数据建立能耗计算模型树，并根据能耗计算模型树定义分组规则，使得各通讯机上传到数据按照分组规则进行分组上传，使得通讯机采集的数据均按照定义的分组规则进行分组上传，避免了数据杂乱，方便能耗计算服务器进行计算，使得能耗计算服务器可以分组进行计算，避免了计算拥塞。且本发明中分组计算能耗区间值，一边计算一边存储，方便调取，能耗计算实时性得到有效保障，计算效率也大大提高。
19.2、与现有延后计算相比，本发明根据分组数据进行实时计算，大大提高了计算的实时性，最后采用延后计算方式对无法与能耗计算模型树中叶节点对应的数据进行统一的延后计算，有效避免了计算拥塞。
20.3、与现有断点数据上传计算方式相比，本发明的断点上送的数据有固定的事务时间戳顺序，且内含事务号、分包号、下一个事务时间戳，这样就能保证能耗计算服务器在收到特定时间戳事务数据之后，可以知道它下一个事务时间戳是向哪个方向，这样能耗计算服务器就能取该事务时间戳方向的反方向数据库中已经存储的采样值进行一轮计算，避免了收到数据之后得不得将该时间戳两侧颗粒度区间能耗都重算一遍。
21.4、本发明在计算区间能耗数据时，采用燃尽的方式进行计算，即计算完当前叶节点后，就将计算完的叶节点从当前能耗计算模型树中删除，一方面避免重复计算，另一方面对已计算数据进行清理，待计算数据越来越少，逐渐释放运算内存空间，有利于提高计算效率。
22.5、更进一步的，本发明还单独复制一个同样的燃尽树，即建立一个新的能耗计算模型树，将计算完的叶节点从当前能耗计算模型树中删除，添加到新的能耗计算模型树中，这样的操作，可以将一部分能耗计算模型树中的无效节点过滤掉，所谓的无效节点是指，在s2步骤中，没有通讯机与该叶节点进行对应，或者是与其对应的通讯机无法接收能耗计算服务器下发的包含有分组规则的报文信息的叶节点，使得能耗计算模型树得到过滤，过滤掉无效的点之后，便于下一轮计算时，对各叶节点的计算。
23.6、在本发明中，一轮计算完毕后，采样数据b中无法与能耗计算模型树对应的剩余点位数据或异常点位数据，由能耗计算服务器采用延时计算的方式进行兜底计算。优先处理能耗计算模型树中的各叶节点的能耗区间，在设计能耗计算模型树时，可以根据业务场景，对实时性要求较高的能耗点位进行优先处理计算，以确保能耗计算的实时性，在兜底计算时，也并不影响能耗计算的下一轮计算，当前轮的剩余数据的兜底计算，可以与下一轮的数据采集同时进行，避免计算拥塞。
24.7、在本发明中，能耗计算模型树的设计可根据业务使用场景，能耗计算实时性要求进行设计，根据建筑空间信息及能耗设备所在点位信息进行设计。
25.8、本发明中，能耗计算服务器将能耗计算模型树中的叶节点以及各叶节点与各通讯机的对应关系转化成数据描述，在其报文中，包含了可分发点位和不可分发点位状态信息，以及点位属性值，定义了通讯机的上传数据规则，有利于后续的能耗区间计算。
附图说明
26.图1为本发明建筑能耗快速处理方法一种实施方式的流程图；图2为本发明建筑能耗计算模型树的示例结构图；图3为本发明建筑能耗快速处理方法的又一种实施方式的流程图。
具体实施方式
27.下面结合具体实施例，对本发明的技术方案做出进一步详细地阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1作为本发明一较佳实施例，参照说明书附图1所示，本实施例公开了一种建筑能耗快速处理方法，该方法包括以下步骤：s1、将依据能耗点位关系数据建立的能耗计算模型树和最近一轮点位的采样数据a加载到能耗计算服务器的能耗计算内存中；s2、能耗计算服务器根据能耗计算模型树中各叶节点和通信通道的配置数据生成各能耗节点在前置通讯机中的分布情况；将能耗计算模型树中各叶节点按照与其对应的通讯机进行分组，同时将各通讯机按照能耗计算模型树中的父节点进行分组；能耗计算服务器将分组信息分发给各通讯机，发送的报文中包含叶节点的分组规则；s3、各通讯机按照最小时间颗粒度周期上传采样数据b，且按照s2步骤中下发的分组规则，将采样数据b发送给能耗计算服务器；s4、能耗计算服务器收到s3步骤的上传的采样数据b后，分别计算各叶点位的区间值，并根据该叶节点对其所属父节点的贡献计算方式直接累计给父节点区间值，将父节点的引用计算减1，从当前能耗计算模型树中删除该叶节点；当父节点的引用计算等于0时，从当前能耗计算模型树中删除该父节点；计算父节点时，递归计算父节点的父节点；在计算过程中，将计算得到的区间能耗数据及时存入能耗计算服务器的区间能耗数据库中。
29.更进一步地，能耗计算服务器将能耗计算模型树完整加载到能耗计算内存中，同时通过对能耗计算模型树中采集数据叶节点的分析，即根据各叶节点所在通讯设备的通讯协议是否支持接收能耗计算服务器下发的包含有叶节点的分组规则的报文信息的通讯方式，和各叶节点能耗设备具体所在的前置通讯机，将叶节点能耗设备以以下格式下载到通讯机：{[devid1,devid2,devid3],[devid4,devid5],[devid6,devid7,devid8,devid9],
…
}
这里[devid1,devid2,devid3]在同一组，因为它们具有同一个父节点，例如，某一大厅的三块电表，用以计量该大厅的总能耗，而三块电表分属空调、照明和动力。
[0030]
各通讯机周期上送的能耗切片采样值就以以上的分组方式进行发送。
[0031]
能耗计算服务器中能耗计算模型树主要包含了能耗设备节点（叶节点）和区域节点（父节点，一般由设备节点通过加减获得），将能耗模型树中的计算节点以及他们各自对通讯机的关系转换成数据描述，该数据的数据格式为map《type,map《id,attri》》，下发到支持边缘计算的通讯机，所述边缘计算是指，具备支持接收能耗计算模型树分支的能力，并且能按照能耗计算模型树的数据关系引导其发送数据的方式。下发成功的和不能下发的计算点都在后台予以标记（type）。
[0032]
下发的数据map《type,map《id,attri》》中，type表示区域值、业态值、表计值、可分发点位和不可分发点位；id表示点位id，attri表示点位属性（包含字段id、type、parentid、formula、refcount）。每个节点包含以下字段：总的能耗计算模型树如图2所示，在s4步骤中，针对每个计算区间单独复制一个同样的“燃尽树”，即在计算的过程中，会随着计算过了的节点增多，这些节点就被清除出这个“燃尽树”。
[0033]
例如，图2中“电表1”和“电表2”在报文中一起送上来之后，能耗计算服务器就用它们的粒度区间能耗，计算出了“门诊室”的区间能耗。这样就可以直接将三个节点从这一轮计算“燃尽树”中清除掉。
[0034]
此外，一些异常以及外来数据的接入，例如通讯机不支持边缘算法，无法接收能耗计算服务器下发的报文信息，无法按照能耗计算服务器的报文信息中的分组规则分组上传采集数据的。总有一些节点没有完全燃尽，这样就可以在适当的延后时间内做一次燃尽处理。
[0035]
实施例2作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1所示，本实施例公开了一种建筑能耗快速处理方法，该方法包括以下步骤：s1、将依据能耗点位关系数据建立的能耗计算模型树和最近一轮点位的采样数据a加载到能耗计算服务器的能耗计算内存中；s2、能耗计算服务器根据能耗计算模型树中各叶节点和通信通道的配置数据生成各能耗节点在前置通讯机中的分布情况；将能耗计算模型树中各叶节点按照与其对应的通
讯机进行分组，同时将各通讯机按照能耗计算模型树中的父节点进行分组；能耗计算服务器将分组信息分发给各通讯机，发送的报文中包含叶节点的分组规则；s3、各通讯机按照最小时间颗粒度周期上传采样数据b，且按照s2步骤中下发的分组规则，将采样数据b发送给能耗计算服务器；s4、能耗计算服务器收到s3步骤的上传的采样数据b后，分别计算各叶点位的区间值，并根据该叶节点对其所属父节点的贡献计算方式直接累计给父节点区间值，将父节点的引用计算减1，从当前能耗计算模型树中删除该叶节点；当父节点的引用计算等于0时，从当前能耗计算模型树中删除该父节点；计算父节点时，递归计算父节点的父节点；在计算过程中，将计算得到的区间能耗数据及时存入能耗计算服务器的区间能耗数据库中；s5、一轮计算完毕后，采样数据b中无法与能耗计算模型树对应的剩余点位数据或异常点位数据，由能耗计算服务器采用延时计算的方式进行兜底计算。优先处理能耗计算模型树中的各叶节点的能耗区间，在设计能耗计算模型树时，可以根据业务场景，对实时性要求较高的能耗点位进行优先处理计算，以确保能耗计算的实时性，在兜底计算时，也并不影响能耗计算的下一轮计算，当前轮的剩余数据的兜底计算，可以与下一轮的数据采集同时进行，避免计算拥塞。
[0036]
更进一步的，如图2所示，所述能耗计算模型树是根据建筑空间信息及能耗点位分布信息建立的，所述能耗点位关系数据是指各能耗点位在建筑中的空间分布数据。所述能耗计算模型树包括能耗节点和区域节点，所述能耗节点构成能耗计算模型树中的叶节点，区域节点由能耗节点通过加减获得，区域节点构成能耗计算模型树中的父节点。
[0037]
实施例3作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图3所示，本实施例公开了一种建筑能耗快速处理方法，该方法包括以下步骤：s1、将依据能耗点位关系数据建立的能耗计算模型树t1和最近一轮点位的采样数据a加载到能耗计算服务器的能耗计算内存中；所述能耗计算模型树是根据建筑空间信息及能耗点位分布信息建立的，所述能耗点位关系数据是指各能耗点位在建筑中的空间分布数据；所述能耗计算模型树包括能耗节点和区域节点，所述能耗节点构成能耗计算模型树中的叶节点，区域节点由能耗节点通过加减获得，区域节点构成能耗计算模型树中的父节点。
[0038]
s2、能耗计算服务器根据能耗计算模型树t1中各叶节点和通信通道的配置数据生成各能耗节点在前置通讯机中的分布情况；将能耗计算模型树t1中各叶节点按照与其对应的通讯机进行分组，同时将各通讯机按照能耗计算模型树中的父节点进行分组；能耗计算服务器将分组信息分发给各通讯机，发送的报文中包含叶节点的分组规则；能耗计算服务器将能耗计算模型树中的叶节点以及各叶节点与各通讯机的对应关系转化成数据描述map《type,map《id,attri》》，下发到各通讯机，下发成功和不能下发的叶节点均在后台予以标记；上述数据map《type,map《id,attri》》中，type表示区域值、业态值、表计值、可分发点位和不可分发点位；id表示点位id，attri表示点位属性值。
[0039]
s3、各通讯机按照最小时间颗粒度周期上传采样数据b，且按照s2步骤中下发的分组规则，将采样数据b发送给能耗计算服务器；当通讯机断点上送采样数据时，断点上送的数据覆盖能耗计算粒度的多个计算区间，按照时间顺序升序或者降序，其上传的数据报文
中包括三个层次的标记，分别为事务号、分包号和下一个事务时间戳，所述事务号是指按时间切片下来的单个文件上传的标记号；所述分包号是指按时间切片下来的数据文件由于报文过大而采用的事务内分包号。
[0040]
s4、能耗计算服务器收到s3步骤的上传的采样数据b后，分别计算各叶点位的区间值c=（b-a），并根据该叶节点对其所属父节点的贡献计算方式直接累计给父节点区间值，将父节点的引用计算减1（refcount的值减1，若该叶节点的能耗设备所述的通讯机无法接收能耗计算服务器下发的保温，则跳过该叶节点，该叶节点所属父节点的引用计算减1，该叶节点不再添加到新的能耗计算模型树t2中），从当前能耗计算模型树t1中删除该叶节点；当父节点的引用计算等于0时，从当前能耗计算模型树t1中删除该父节点；计算父节点时，递归计算父节点的父节点；在计算过程中，将计算得到的区间能耗数据及时存入能耗计算服务器的区间能耗数据库中；已经计算叶节点区间值的能耗点位从当前能耗计算模型树t1中删除，同时建立新的能耗计算模型树t2，将该删除的叶节点添加到新的能耗计算模型树t2中；从当前能耗计算模型树t1中删除的父节点也添加到新的能耗计算模型树t2中；当一轮计算完毕后，生成新的能耗计算模型树t2，在下一轮计算时，将新生成的能耗计算模型树t2作为s1步骤中的t1加载到能耗计算服务器的能耗计算内存中。
[0041]
采用燃尽的方式进行计算，即计算完当前叶节点后，就将计算完的叶节点从当前能耗计算模型树中删除，一方面避免重复计算，另一方面对已计算数据进行清理，待计算数据越来越少，逐渐释放运算内存空间，有利于提高计算效率。
[0042]
本实施例中，还单独复制一个同样的燃尽树，即建立一个新的能耗计算模型树，将计算完的叶节点从当前能耗计算模型树中删除，添加到新的能耗计算模型树中，这样的操作，可以将一部分能耗计算模型树中的无效节点过滤掉，所谓的无效节点是指，在s2步骤中，没有通讯机与该叶节点进行对应，或者是与其对应的通讯机无法接收能耗计算服务器下发的包含有分组规则的报文信息的叶节点，使得能耗计算模型树得到过滤，过滤掉无效的点之后，便于下一轮计算时，对各叶节点的计算。
[0043]
能耗计算服务器在收到特定时间戳事务数据后，可以知道下一个事务时间戳是指向哪个方向，能耗计算服务器在从数据库已存采样值中取与当前事务所数据反方向的采样值进行计算。例如某个采样点上送了2021-11-12 10:00:00的数据，并且表示后续将上送2021-11-12 00:00:00的数据（时间递减方向），那就先计算2021-11-12 20:00:00（取2021-11-12 10:00:00的递增方向的值）到2021-11-12 10:00:00的区间能耗。
[0044]
s5、一轮计算完毕后，采样数据b中无法与能耗计算模型树对应的剩余点位数据或异常点位数据，由能耗计算服务器采用延时计算的方式进行兜底计算。优先处理能耗计算模型树中的各叶节点的能耗区间，在设计能耗计算模型树时，可以根据业务场景，对实时性要求较高的能耗点位进行优先处理计算，以确保能耗计算的实时性，在兜底计算时，也并不影响能耗计算的下一轮计算，当前轮的剩余数据的兜底计算，可以与下一轮的数据采集同时进行，避免计算拥塞。