建筑能耗与排放分析追踪

• Introduction
  • Implementation plan
• Getting started:
  • Prerequisites
  • Step 1: Table with energy consumption by source
  • Step 2: Table with energy consumption by area
  • Step 3: Compare energy usage by source type
  • Step 4: Compare current and previous year energy usage with monthly breakdown
  • Step 5: Calculate carbon emissions and show dynamic over last 6 months
  • Step 6: Create energy consumption analytic dashboard in ThingsBoard
• Summary

Introduction

当今竞争环境中，企业持续寻求降低成本、提高利润并践行可持续经营。 对许多企业而言，能源消耗是主要支出之一，尤其是大型建筑运营。 然而没有准确的能耗数据，很难找到改进空间。这包括碳核算等日益重要的可持续运营要素。 本文将说明如何获取能耗模式洞察、找到改进点，并通过措施降低成本、提高可持续性， 将碳核算融入日常经营。

任务定义 - 创建分析dashboard，分析建筑能耗来源并识别改进空间。

Implementation plan

• 创建按来源（HVAC、照明、插座负载、电梯等）拆分的能耗表格
• 创建按建筑内区域（办公室、会议室、厨房、仓储等）拆分的类似表格
• stacked bar chart对比按来源的能耗
• stacked bar chart 对比当月与上月、按月拆分
• 计算建筑碳排
• 创建带过滤选项的ThingsBoard dashboard以可视化数据

Getting started:

Prerequisites

建筑内已安装能量表并通过MQTT API连接至ThingsBoard。为简化数据聚合和分析，每块表有2个attribute：

• sourceType - 能耗来源名称（HVAC、照明、插座负载、电梯等）。同来源可有多个表
• area - 安装区域（办公室、会议室、大厅、厨房等）。同区域可有多个表

能量表与Building asset关联。每栋建筑与Customer关联。这些关系便于在不同层级聚合分析——可跟踪特定建筑或某customer所有建筑的指标。

Step 1: Table with energy consumption by source

建筑内有多类能耗来源。为理解能耗结构，计算各来源类型的以下指标：

• 能耗（kWh）
• 价格（USD）
• CO2排放（kg）

该表格需支持任意建筑、任意时间范围。用户可按来源类型、区域和建筑过滤。开始配置：

• 在Trendz创建table视图
• 在columns区域添加energyMeter.sourceType——按表的来源类型拆分读数
• 在columns区域添加energyMeter.usageKWH，聚合选SUM——显示各来源总能耗
• 添加字段计算，label为Price，unit设为$，decimals为2。按建筑 energy price 计算各来源总价：

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var price = uniq(building.energyPrice);
var totalUsage = sum(energyMeter.usageKWH);

return totalUsage * price;

• 添加字段计算，label为CO2 emissions，unit为kg CO2e，decimals为1

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var emissionConversionFactor = 0.21233;
var totalUsage = sum(energyMeter.usageKWH);

return totalUsage * emissionConversionFactor;

便于理解报告，设置默认降序排列并添加过滤：

• 在filters区域添加energyMeter.sourceType
• 在filters区域添加energyMeter.area
• 在filters区域添加building
• 打开view settings的General区域，配置默认排序
  • 点击Sort order
  • 启用降序
  • Sort column——usageKWH
• 默认时间范围——this month
• 以名称Energy consumption by source保存报告

报告完成后，后续将添加到dashboard。

Step 2: Table with energy consumption by area

可创建类似表格，但按区域而非来源类型。步骤与上一步相同。 唯一区别是使用energyMeter.area替代energyMeter.sourceType。以名称Energy consumption by area保存视图。

Step 3: Compare energy usage by source type

前两步表格适合获取精确能耗数字，但不便于快速对比不同来源。为便于按来源类型对比能耗，创建stacked bar chart。

• 在Trendz创建bar chart
• 在X-axis区域添加energyMeter.sourceType
• 在Y-axis区域添加energyMeter.usageKWH
• 在filters区域添加building
• 默认时间范围——this month
• 打开view settings的General区域，配置默认排序
  • 点击Sort order
  • 启用降序
  • Sort column——usageKWH
• 在view settings中勾选Horizontal Bar使bar chart水平
• 以名称Bar: energy use compare by sources保存

该可视化可更快理解系统主要消耗来源。

Step 4: Compare current and previous year energy usage with monthly breakdown

为更好理解同比、环比能耗变化，创建按月展示能耗的bar chart。并按年份拆分为多个series以对比不同年份的月度能耗。 配置如下：

• 在Trendz创建bar chart
• 在X-axis区域添加类型为MONTH的Date字段——按月拆分数据
• 在Y-axis区域添加energyMeter.usageKWH
• 在Series区域添加类型为YEAR的Date字段——按年拆分
• 在filters区域添加energyMeter.sourceType
• 在filters区域添加energyMeter.area
• 在filters区域添加building
• 默认时间范围——last 3 years
• 以名称Bar: compare year-to-year energy usage保存

该可视化便于快速定位高能耗月份，并与上年对比了解同比变化。

Step 5: Calculate carbon emissions and show dynamic over last 6 months

最终卡片需展示建筑整体CO2 footprint以简化碳核算。单一指标不足以说明全貌。既然做能耗分析，为该卡片增加洞察： 一是与上一时间段的对比；二是过去6个月碳排变化的小型chart。

• 在Trendz创建Card with line chart视图
• 添加字段计算，label为CO2 emissions，unit为kg CO2e，decimals为1

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var emissionConversionFactor = 0.21233;
var totalUsage = sum(energyMeter.usageKWH);

return totalUsage * emissionConversionFactor;

• 默认时间范围——this month

此时卡片已有当月CO2排放及日明细，可突出异常和趋势。启用对比：

• 打开General view settings
• 勾选Enable comparison为true
• 卡片标题设为CO2 emissions
• 以名称Card: CO2 emissions insights保存

卡片现在显示CO2排放对比。数值为相对上一时间段的百分比。默认：高于上一时段为绿色，低于为红色。 可在view settings中启用Reverse compariosn colors反转颜色方案。

Step 6: Create energy consumption analytic dashboard in ThingsBoard

最后一步将此前创建的所有视图整合到一个交互式dashboard供用户使用。该dashboard可与所有customers共享，仅显示与用户相关的数据。 用户可使用过滤器选择建筑、能耗来源和区域。首先将所有Trendz视图添加到ThingsBoard的dashboard：

• 在ThingsBoard创建名为Energy consumption report的dashboard
• 在Trendz：对前几步创建的每个部件：
  • 点击Share to ThingsBoard，复制Add on Dashboard
  • 选择Energy consumption report dashboard
  • 勾选Create alias
  • Filter选择Building
• 返回ThingsBoard Energy consumption report dashboard并调整布局

然后创建用于dashboard过滤的aliases：

• 创建新alias All buildings——保存用户可见的所有建筑
  • Filter type——Asset type
  • Asset type——Building
• 创建新alias Selected entity——保存用户点击的实体
  • Filter type——Entity from dashboard state
  • State entity parameter name——selectedEntity

最后添加用于显示所有建筑/楼层/区域的hierarchy部件，供用户选择特定区域。用户点击实体后，Filtered areas alias会刷新并加载所选实体的所有区域。 之后dashboard上所有Trendz部件会更新，因其以Filtered areas alias为数据源。用户将看到所选区域的能耗数据。

• 在dashboard添加ThingsBoard table部件Cards -> Entities table，显示用户可见的所有建筑
  • 数据源alias设为All buildings
  • Latest data key——Name
• 为entity table部件添加On row click action，更新dashboard state中的selectedEntity参数
  • Action type——Update current dashboard state
  • State entity parameter name——selectedEntity
• 所有dashboard上的Trendz部件的数据源alias设为selectedEntity
• 保存dashboard

Summary

降低能耗和碳排对追求提高利润和可持续性的企业至关重要。 为此，获取能耗模式洞察、找到改进空间必不可少。 按本文实施计划，企业可创建分析dashboard，按建筑内来源和区域可视化能耗数据， 按月对比当年与上年，并计算CO2排放。这些步骤有助于降低成本、提高可持续性， 并为更可持续的未来做出贡献。以主动方式管理能耗，有助于在竞争中取得长期成功。