Ανάπτυξη πληροφοριακού συστήματος παρακολούθησης και πρόβλεψης ενεργειακών δεδομένων εμπορικών κτηρίων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρεί την δημιουργία ενός πληροφοριακού συστήματος παρακολούθησης και πρόβλεψης χρονοσειρών δεδομένων κατανάλωσης ηλεκτρικής ισχύος και ενέργειας και παραγόμενων αριθμοδεικτών συγκεκριμένων κατηγοριών εμπορικών κτηρίων, σε μια προσπάθεια να αποτελέσει βασικό τεχνικό εργαλείο λήψης αποφάσεων διαχείρισης κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας για τα κτήρια αυτά. Αρχικά παρουσιάζεται η θεωρία και η μεθοδολογία της μελέτης ενεργειακής επίδοσης εμπορικών κτηρίων εστιατορίων –ταχυφαγείων σύμφωνα με την οποία υλοποιήθηκε η εφαρμογή. Αναπτύσσουμε την αντίστοιχη θεωρία και μεθοδολογία και για τα κτήρια των τραπεζών και των ξενοδοχείων σε μια προσπάθεια δημιουργίας θεωρητικού υποβάθρου επέκτασης της εφαρμογής μας. Προτείνουμε κριτήρια κατηγοριοποίησης κτηρίων και τον τρόπο κατανομής εργασίας συλλογής δεδομένων κατανάλωσης ηλεκτρικής ισχύος και ενέργειας, δεδομένων που αφορούν την λειτουργία του εκάστου κτηρίου και σταθερών δεδομένων του κτηρίου, το είδος τους και τον τρόπο καταχώρισής τους στην βάση δεδομένων της εφαρμογής. Επιπλέον κατασκευάζουμε αριθμοδείκτες αποτύπωσης ενεργειακής επίδοσης των κτηρίων αλγεβρικά παραγόμενους από τα διαθέσιμα δεδομένα. Στην συνέχεια παρουσιάζουμε συνοπτικά το τμήμα της θεωρίας των τεχνικών προβλέψεων το οποίο και αξιοποιήσαμε στην υλοποίηση του λογισμικού για την παραγωγή προβλέψεων των χρονοσειρών των δεδομένων μας και των χρονοσειρών των παραγόμενων αριθμοδεικτών ενεργειακής επίδοσης. Δίνουμε μια ερμηνεία των βασικών μεθόδων προβλέψεων και της μεθοδολογίας που ακολουθήσαμε ώστε να βοηθήσουμε τον αναγνώστη και χρήστη της εφαρμογής να κατανοήσει την χρησιμότητά τους αλλά και τις παρεχόμενες πληροφορίες που του παρέχει η εφαρμογή ως προς την ενεργειακή επίδοση του συγκεκριμένου κτηρίου. Ακολούθως παρουσιάζουμε την διαδικασία υλοποίησης του πληροφοριακού συστήματος. Σχεδιάζουμε την βάση δεδομένων της εφαρμογής, αξιοποιούμε τις αρχές τεχνολογίας λογισμικού για την σχεδίαση και την υλοποίηση της εφαρμογής των windows ΣΙΒΥΛΛΑ και της windows υπηρεσίας Hermes, παρουσιάζουμε τις διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης της εφαρμογής μέσω UML διαγραμμάτων, και καταγράφουμε τις προδιαγραφές και τις απαιτήσεις του σχεδιαζόμενου λογισμικού. Τέλος παρέχουμε το εγχειρίδιο χρήσης της εφαρμογής αναλύοντας συνοπτικά τις δυνατότητές της.

In this thesis we attempt to create an information system for monitoring and predicting time series of electrical power and energy data and electrical energy performance indicators, taken form specific categories of commercial buildings, so as to use it as a central decision analysis tool for managing electrical energy consumption in these buildings. In the beginning, we present the theory and methodology of electrical energy efficiency in commercial buildings of restaurants and fast food restaurants, as we used it to implement our software. We develop the corresponding theory and methodology for the buildings of banks and hotels in an attempt to create the necessary theoretical background for future extension of our software. We suggest criteria for categorizing buildings and the way of organizing our work for collecting electrical energy and power consumption data, data that have to do with each building’s operation and its steady characteristics, their kind and the way of inserting them in our database. Furthermore, we construct energy performance indicators based on our collected data. Next, we concisely present part of the theory of forecasting methods as we applied them in the creation of our software for predicting the time series of our data and energy performance indicators. We give an interpretation of basic forecasting methods and their methodology in order to help the reader and user of our software to understand not only their utility, but the supplied software’s information for the energy performance of the particular building. Subsequently, we present the procedure of implementing our information system. We design our software’s database, we utilize the basic software engineering principles for the design and implementation of windows application SIBYLLA and windows service Hermes, we present different cases of use of our application through UML diagrams, and we mention the software’s requirements and specifications. Finally we construct software’s user manual, in which we analyse its possibilities.