導(dǎo)語：綠色建筑大數(shù)據(jù)平臺及管控機(jī)制分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]本文從大數(shù)據(jù)平臺安全接入與數(shù)據(jù)質(zhì)量、大數(shù)據(jù)高效存儲與調(diào)用、大數(shù)據(jù)高效分析及診斷計(jì)算與處理等關(guān)鍵核心基礎(chǔ)服務(wù)出發(fā)，研究建筑大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用集成技術(shù)、建筑大數(shù)據(jù)平臺流程與資源管控機(jī)制，建立數(shù)據(jù)來源可溯、流向可追、質(zhì)量可控、運(yùn)行高效、擴(kuò)展性強(qiáng)、應(yīng)用靈活并符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的大數(shù)據(jù)平臺管理體系，為綠色建筑大數(shù)據(jù)管理平臺有效應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]大數(shù)據(jù)平臺;應(yīng)用集成技術(shù);管控機(jī)制

1背景

自2007年以來，我國節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)工作已近十年，全國已建成大量節(jié)能監(jiān)管平臺，其發(fā)揮著能耗計(jì)量、能耗分析、能耗數(shù)據(jù)上傳的重要作用。政府部門作為節(jié)能政策的制定者和踐行者，兼顧著公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系的建設(shè)任務(wù)和示范效應(yīng)作用的雙重責(zé)任。公共建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)的工作成效顯然，但節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)在建設(shè)、運(yùn)行過程中仍然存在技術(shù)和管理方面的問題。主要技術(shù)問題有：采集數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確上傳，不能真實(shí)反映建筑能耗水平；能源、環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng)相互獨(dú)立，缺乏有效整合和關(guān)聯(lián)等[1]；主要管理問題有：管理人員的系統(tǒng)概念不清楚、對功能作用認(rèn)識不夠、工作動力不足；后期管理不到位，節(jié)能咨詢服務(wù)較差，系統(tǒng)發(fā)揮作用有限。對于節(jié)能監(jiān)管體系而言，建設(shè)只是手段而非目的，滿足監(jiān)管部門、建筑用戶各層面需求及具備靈活且標(biāo)準(zhǔn)化的接入和數(shù)據(jù)統(tǒng)一，用節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)進(jìn)行用能分析、能效管理和節(jié)能考核才是核心目標(biāo)。因此，我國亟需數(shù)據(jù)驅(qū)動的公共建筑能耗在線監(jiān)測云端信息庫，通過集成公共建筑能耗數(shù)據(jù)分析方法和預(yù)測診斷技術(shù)，建設(shè)集數(shù)據(jù)采集與匯總、分析與診斷、機(jī)制與管理、公示與應(yīng)用于一體的綠色建筑能耗大數(shù)據(jù)平臺，并建立相應(yīng)的管控維護(hù)機(jī)制，提升公共建筑節(jié)能運(yùn)行管理水平[2]。

2綠色建筑大數(shù)據(jù)平臺總體架構(gòu)

根據(jù)綠色建筑大數(shù)據(jù)平臺應(yīng)用及管控需求特點(diǎn)，平臺整體架構(gòu)設(shè)計(jì)從數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)角度設(shè)計(jì)有關(guān)基礎(chǔ)平臺和中臺，滿足在管控機(jī)制和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[3]前提下的各類權(quán)限用戶的高效和靈活應(yīng)用，平臺架構(gòu)主要分為基礎(chǔ)平臺，共享服務(wù)平臺，數(shù)據(jù)中臺，業(yè)務(wù)中臺。2.1基礎(chǔ)平臺。基礎(chǔ)平臺為用戶提供一個能夠快速部署，運(yùn)行應(yīng)用系統(tǒng)的軟件基礎(chǔ)環(huán)境，主要包括容器管理、數(shù)據(jù)存儲基礎(chǔ)服務(wù)，消息隊(duì)列服務(wù)、緩存服務(wù)、統(tǒng)一監(jiān)控等。基礎(chǔ)設(shè)施層可以屏蔽底層硬件差異，增強(qiáng)系統(tǒng)部署效率與靈活性，以及滿足平臺各類底層能耗子系統(tǒng)及檢測智能終端的高效和規(guī)范性接入，以保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一性要求。2.2共享服務(wù)平臺。共享服務(wù)平臺為用戶提供一個應(yīng)用軟件開發(fā)基礎(chǔ)平臺，系統(tǒng)軟件開發(fā)、測試可以在本地配置開發(fā)環(huán)境，系統(tǒng)支撐層提供了軟件開發(fā)必要的基礎(chǔ)架構(gòu)，開發(fā)者不需要重復(fù)構(gòu)建一些常用的服務(wù)，可以在支撐層基礎(chǔ)架構(gòu)之上快速建設(shè)新的應(yīng)用，滿足建筑大數(shù)據(jù)平臺長期運(yùn)行過程中業(yè)務(wù)和管理機(jī)制變化導(dǎo)致的快速調(diào)整及應(yīng)用需求。2.3數(shù)據(jù)中臺。服務(wù)支撐層根據(jù)業(yè)務(wù)功能特點(diǎn)，利用微服務(wù)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，構(gòu)建符合業(yè)務(wù)應(yīng)用功能需要的業(yè)務(wù)服務(wù)單元。通過數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)服務(wù)的融合，支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用層中的相關(guān)應(yīng)用。2.4業(yè)務(wù)中臺。業(yè)務(wù)中臺提供基于行業(yè)或領(lǐng)域的智慧應(yīng)用及應(yīng)用整合，如能耗監(jiān)測應(yīng)用，用能診斷應(yīng)用，用能評價應(yīng)用，用能運(yùn)維應(yīng)用，綜合管理應(yīng)用等[4]，為建筑業(yè)主提供了便捷的信息化運(yùn)維工具，為管理者提供科學(xué)的輔助決策支持依據(jù)。

3平臺微服務(wù)集成技術(shù)與治理架構(gòu)

大數(shù)據(jù)管理平臺使用為滿足應(yīng)用擴(kuò)展性/可伸縮性、可維護(hù)性、低耦合性要求，結(jié)合公共建筑的基礎(chǔ)信息、能耗監(jiān)測系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，提出了微服務(wù)的模式[5]。對平臺中的各種應(yīng)用服務(wù)，形成單獨(dú)的微服務(wù)程序，由大數(shù)據(jù)管理平臺進(jìn)行統(tǒng)一治理與管理，達(dá)到對系統(tǒng)資源的綜合管控、對資源與服務(wù)的實(shí)時監(jiān)控。大數(shù)據(jù)管理平臺業(yè)務(wù)眾多，牽涉到的服務(wù)化模塊也多，各模塊間又存在著千絲萬縷的聯(lián)系。對于這些復(fù)雜的模塊，根據(jù)各自負(fù)責(zé)的業(yè)務(wù)，解耦成獨(dú)立的服務(wù)模塊，這些服務(wù)模塊對外提供統(tǒng)一的接口，服務(wù)模塊包括：配置管理、告警、采樣數(shù)據(jù)、計(jì)算服務(wù)、日志服務(wù)、診斷服務(wù)、評價服務(wù)、大數(shù)據(jù)分析服務(wù)、故障分析等。大數(shù)據(jù)管理平臺按業(yè)務(wù)功能拆分成：API網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)管理、權(quán)限管理、預(yù)測、用能診斷、用能評價、策略優(yōu)化與調(diào)控、多維數(shù)據(jù)分析等，各團(tuán)隊(duì)維護(hù)各自的應(yīng)用服務(wù)。各服務(wù)注冊到大數(shù)據(jù)管理平臺，由大數(shù)據(jù)管理平臺對各服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理與治理，協(xié)調(diào)好各服務(wù)間的邏輯關(guān)系、數(shù)據(jù)通信、負(fù)載均衡、上線與下線等。大數(shù)據(jù)平臺前端頁面和后臺程序接口采用前后端分離的Restful架構(gòu)風(fēng)格，數(shù)據(jù)通過JSON格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。后端微服務(wù)架構(gòu)模式將大型的、復(fù)雜的的應(yīng)用程序構(gòu)建為一組相互配合的服務(wù)，使其擁有更高的敏捷性、可伸縮性和可用性，每項(xiàng)服務(wù)都可以很容易獲得局部改良，同時，微服務(wù)之間通過RESTAPI形式的接口或者消息隊(duì)列進(jìn)行整合。

4平臺管理技術(shù)與管控機(jī)制

4.1平臺數(shù)據(jù)接入機(jī)制及技術(shù)。建筑大數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)接入傳輸可靠性是保障數(shù)據(jù)質(zhì)量及平臺業(yè)務(wù)應(yīng)用的保障和基礎(chǔ)，大數(shù)據(jù)平臺基于TCP通信框架Netty技術(shù)，采集接收各類建筑發(fā)送的建筑能耗和環(huán)境數(shù)據(jù)，用以快速開發(fā)高性能、高可靠性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和客戶端程序。建筑工程客戶端與大數(shù)據(jù)平臺TCP連接建立成功后，向平臺服務(wù)端發(fā)送身份認(rèn)證請求，大數(shù)據(jù)平臺返回一個隨機(jī)序列，客戶端將本地存儲的AES認(rèn)證密鑰和接收到的隨機(jī)序列組合成一連接串，計(jì)算連接串的MD5值并發(fā)送給平臺，平臺服務(wù)端會調(diào)用Redis服務(wù)器接口驗(yàn)證ID和MD5值，用戶身份驗(yàn)證通過后，客戶端根據(jù)秘鑰用AES加密算法對數(shù)據(jù)加密后發(fā)送給大數(shù)據(jù)平臺，大數(shù)據(jù)平臺用密鑰解密客戶端發(fā)送的XML數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)包保存到文件服務(wù)器。大數(shù)據(jù)平臺的通信協(xié)議采用TCP協(xié)議，消息內(nèi)容采用XML數(shù)據(jù)傳輸格式，確保了數(shù)據(jù)通信的完整性和可靠性，且XML傳輸格式具有跨平臺性和良好的擴(kuò)展性，可滿足多類型建筑不同底層系統(tǒng)設(shè)備的靈活接入。大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)傳輸采用MQTT協(xié)議，該協(xié)議適合于低帶寬、不可靠連接、嵌入式設(shè)備、CPU內(nèi)存資源緊張的場景，同時MQTT的“/訂閱”模式可支持下行數(shù)據(jù)的傳輸，大數(shù)據(jù)平臺可向數(shù)據(jù)采集器發(fā)送控制指令，雙向傳輸可滿足管控機(jī)制的上下行管理監(jiān)測。大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)采集器和平臺之間采用JSON格式，同時兼容原有XML格式和通信協(xié)議。XML格式通用性強(qiáng)，但不適合海量數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸。JSON是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，具有良好的可讀和便于快速編寫的特性，可在不同平臺之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。JSON比XML更加小巧，其更適用于平臺底層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。4.2樓宇信息及能源數(shù)據(jù)配置機(jī)制。為滿足各建筑類型、各廠家能耗系統(tǒng)及儀表、耗能機(jī)電系統(tǒng)的接入并符合能耗模型標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)并開發(fā)平臺端數(shù)據(jù)配置機(jī)制，以保障數(shù)據(jù)接入和管理的規(guī)范性和完整性。（1）面向建筑業(yè)主或示范單位開發(fā)建筑配置系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類型建筑基礎(chǔ)信息采集、建筑機(jī)電系統(tǒng)基本信息采集、公共建筑集中式空調(diào)冷源（熱源/冷熱水輸配/末端）及主要設(shè)備固定信息采集、公共建筑半集中或分散式空調(diào)（供冷和供熱）系統(tǒng)主要設(shè)備固定信息采集、公共建筑集中式生活熱水系統(tǒng)主要設(shè)備固定信息采集以及各類型建筑照明系統(tǒng)相對固定信息采集等數(shù)據(jù)的管控和監(jiān)測。同時，建立統(tǒng)一的能耗節(jié)點(diǎn)同監(jiān)測儀表對應(yīng)關(guān)系的配置管理系統(tǒng)，動態(tài)實(shí)現(xiàn)公共建筑用能模型及計(jì)算公式的設(shè)置與擴(kuò)展。主要有以下幾類配置：1）建筑配置。建筑配置的數(shù)據(jù)信息主要用于“儀表配置”、“能耗配置”等模塊的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)建筑信息可對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較、統(tǒng)計(jì)、匯總等操作。公共建筑（辦公建筑、飯店建筑、商場建筑、醫(yī)院建筑）基礎(chǔ)信息采集包括建筑名稱、建筑簡稱、所在位研究探討置、地址、竣工時間、建筑類型、建筑面積、建筑使用人數(shù)等基本信息。公共建筑機(jī)電系統(tǒng)基本信息采集包括公共建筑機(jī)電系統(tǒng)基本信息的錄入，如：運(yùn)行策略、設(shè)定溫度、空調(diào)系統(tǒng)形式、末端控制方式等基本信息。2）儀表配置。儀表基本信息采集包括儀表名稱、儀表類型、所在建筑、互比、儀表型號、儀表規(guī)格、儀表廠商、儀表來源等基本信息。3）能耗配置。分項(xiàng)配置即根據(jù)建筑選項(xiàng)及能耗類型（包括能耗分項(xiàng)類型、能耗表示類型）的選項(xiàng)值配置儀表參數(shù)項(xiàng)，即一對多的關(guān)系，對已選擇儀表參數(shù)值后，可根據(jù)專業(yè)方面設(shè)計(jì)的需要，對計(jì)算方法、參數(shù)計(jì)算方法、系數(shù)作數(shù)據(jù)調(diào)整，隨之自動生成計(jì)算公式。4）樓層配置。即根據(jù)建筑選項(xiàng)，展示出對應(yīng)的建筑樓層信息，結(jié)合樓層分項(xiàng)選項(xiàng)，可以配置儀表參數(shù)數(shù)據(jù)基，即一對多的關(guān)系，對已選擇儀表參數(shù)值后，可根據(jù)專業(yè)方面設(shè)計(jì)的需要，對計(jì)算方法、參數(shù)計(jì)算方法、系數(shù)作數(shù)據(jù)調(diào)整，隨之自動生成計(jì)算公式。5）部門配置。即根據(jù)建筑選項(xiàng)，展示出對應(yīng)的部門信息，結(jié)合部門分項(xiàng)選擇，可以配置儀表參數(shù)數(shù)據(jù)基，即一對多的關(guān)系，對已選擇儀表參數(shù)值后，可根據(jù)專業(yè)方面設(shè)計(jì)的需要，對計(jì)算方法、參數(shù)計(jì)算方法、系數(shù)作數(shù)據(jù)調(diào)整，隨之自動生成計(jì)算公式。6）設(shè)備配置。即根據(jù)建筑選項(xiàng)，展示出該建筑所有設(shè)備信息，通過設(shè)備選項(xiàng)，可以配置儀表參數(shù)數(shù)據(jù)基，即一對多的關(guān)系，對已選擇儀表參數(shù)值后，可根據(jù)專業(yè)方面設(shè)計(jì)的需要，對計(jì)算方法、參數(shù)計(jì)算方法、系數(shù)作數(shù)據(jù)調(diào)整，隨之自動生成計(jì)算公式。（2）為提高示范項(xiàng)目數(shù)據(jù)接入綠色建筑大數(shù)據(jù)管理平臺傳輸效率，開發(fā)用戶申請、樓宇配置及樓宇服務(wù)系統(tǒng)通道，開通接入權(quán)限和使用權(quán)限，接入權(quán)限包括用戶上傳編碼、上傳密鑰、域名和端口號，使用權(quán)限包括用戶名和密碼。（3）通過建立綠色建筑大數(shù)據(jù)管理平臺運(yùn)行管理規(guī)范，形成質(zhì)量周報、數(shù)據(jù)月報、行業(yè)季報及運(yùn)行年報機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息流的質(zhì)量管理與控制。

5結(jié)論

通過建立綠色建筑大數(shù)據(jù)管理平臺，充分利用大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)，平臺水平擴(kuò)展等技術(shù)，解決現(xiàn)有公共建筑能耗監(jiān)測平臺服務(wù)對象和功能單一，可擴(kuò)展能力不強(qiáng)，數(shù)據(jù)不及時、不完備、不準(zhǔn)確的問題；通過建立統(tǒng)一平臺，系統(tǒng)對既有公共建筑能耗監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行展示、分析，給不同層級用戶提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐，以達(dá)到對綠色建筑用能特征進(jìn)行常態(tài)化管控、精細(xì)化管理的長效機(jī)制，充分發(fā)揮平臺價值的問題為導(dǎo)向，遵循科學(xué)的調(diào)研分析。采用現(xiàn)代化的大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)時監(jiān)控能源消耗、環(huán)境參數(shù)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目間進(jìn)行信息分享，以節(jié)能、高效、持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合開發(fā)與利用，提升綠色建筑信息化、定量化與精準(zhǔn)化管理水平。

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作者:丁洪濤 馬如明 楊毅 單位:1.住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心 2.南京天溯自動化控制系統(tǒng)有限公司