樓宇能耗數據監測管理系統的開發研究

吳 梵 張彥夫

江西省建筑科學研究院 江西 南昌 330046

一、項目背景

隨著江西省國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測平臺(以下簡稱省級平臺)與南昌、九江、宜春、新余、景德鎮等地市級國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測平臺(以下簡稱市級平臺)紛紛成立,公共建筑能耗監測已經成為我省推進綠色建筑發展的新形勢。在此形勢下,許多樓宇業主對能耗監測也有了新的認識與積極性。為滿足樓宇業主積極響應建筑節能的要求,樓宇能耗數據監測管理系統就因此而展開研究與開發。

二、研究內容和目標

系統軟件開發設計是項目研究的重要內容。該系統使用的軟件是由數個軟件組成的軟件集成系統。在此系統上,功能設計上要與市級平臺功能一致的軟件應為主體軟件。其他軟件則需實現對主體軟件的數據接收、整合、上報的功能。因此,軟件集成系統分為兩層架構。第一層是數據采集層,這一層是數據采集設備上的采集軟件對能耗數據進行采集并上發給建筑節能監測監控管理系統。第二層是數據整合層,這一層是樓宇能耗數據監測管理系統對數據采集設備發來的數據進行整理、計算,并將整合的數據再上發到市級平臺。

圖2 -1 系統軟件層

三、軟件設計

軟件系統分為采集端和服務端兩個部份。采集端軟件需要實現電表數據的采集,并將數據向接收端發送；同時,采集端軟件需要保證在電表數據有缺失時,能及時查到斷開的儀表地址,從而保證數據的完整性。服務端軟件需要接收采集端發送的數據,并將接收的數據進行整合；接收端借助展示系統把整合的數據進行展示,最后再將整合好的數據上發到市級平臺。因此,系統設計分別對采集端軟件與服務端軟件分別進行。

3.1 數據采集端軟件設計

(1)數據采集設備通訊協議軟件。數據采集設備需要支持對不同協議的電表進行采集,該采集程序兼容多種協議,同時,不同型號的電表通訊協議也各不相同,所以該采集軟件還需建立一個信息庫以保存不同型號的電表通訊協議,從而實現同時采集多個不同型號的電表數據,收集完所需的電表協議后,再生成xml文件用來調度電表協議完成數據采集,xml文件通過EMS工具把電表型號、地址、編號輸入進去后就會生成調動電表協議的xml文件,然后就可以通過EMS客戶端服務進行數據采集。如果遇到網絡故障,數據采集器也可以繼續采集數據,直到網絡恢復,EMS服務會將存在采集器本地的數據進行補發。

(2)數據采集設備與市級或省級平臺對接軟件。數據采集設備可以和市級或省級平臺直接進行對接,完成數據傳輸的功能,實現方式是在EMS客戶端服務軟件的基礎上,對電表采集的xml文件添加對市級或省級平臺通訊的IP地址、端口號,并且在xml里需要對每一塊電表分配其所屬的電分項(電分項對應的格式會在傳輸規約中提到),確認無誤后,就可以實現數據采集設備直接向市級或省級平臺傳輸數據的功能。

(3)數據采集設備儀表接觸監測軟件。數據采集設備的采集連續性是保證數據的完整性,能耗監測系統穩定運行的重要環節,為保證采集數據是連續的,在采集設備上還需使用ModScan32軟件,該軟件可以監測采集設備上的儀表是否接觸良好。在該軟件中,選定采集器的接口編號,然后輸入儀表的地址,觀察右上角的兩個數字是否是都在增長的,如果兩個數字都在增長,那么該儀表就接觸良好,如果左下方出現“TIME-OUT”字樣,那么該儀表則接觸不良或地址有誤,應進行排查。

3.2 服務端數據處理軟件設計。服務端是對數據進行接收并進行匯總計算、關聯到展示系統、再上發至市級平臺的角色,所以在接收端,需要部署數據匯總、展示系統、上傳市平臺這三個軟件。

(1)數據接收與匯總軟件。服務端接收數據通過Active MQ,一種在分布式系統中應用程序借以傳遞消息的媒介,該程序支持點對點,一對多的消息形式,在傳輸協議上支持TCP、SSL、NIO、UDP 等。Active MQ 無需配置,下載安裝包后選擇正確的系統版本安裝后啟動即可。Active MQ安裝完畢后,數據接收與匯總工作都通過EMS服務端軟件來完成。EMS服務端軟件需要配置對應的數據庫,之后服務端就可以接收到采集端發送的數據并進行匯總計算操作。

(2)服務端數據與市級和省級平臺通訊規約對接軟件。監測系統的數據還需要上傳到市級平臺,并與市級平臺進行規約對接,因此將上傳軟件應符合市級平臺的通訊規約。市級或省級平臺與樓宇的通訊規約,主要是對能耗數據的格式有要求,分別為分項格式的要求與上傳的xml數據包格式要求。完成市級或省級平臺要求的分項格式后,上傳市級或省級平臺的軟件需要生成發送到市級平臺的xml數據包。

本系統軟件在通訊對接設計上兼顧市級平臺與省級平臺的上傳規約需求,可以生成并發送各自對應的數據包,對用戶技術運維非常方便。

四、效益簡要分析

4.1 對中小型建筑設計的數據采集設備直接上傳市級或省級平臺軟件,提升了數據對接的效率。

4.2 對大型建筑設計的樓宇用戶專用能耗監測系統是與市級或省級平臺對接數據的中轉站,也是用戶了解自己能耗數據的工具,系統可以精確到對每一個點位的數據進行剖析,為保證數據質量與準確性新增了一道保險,有助于提升數據監測質量。