建筑能效管理系統(tǒng)的設計與實現

PAGE65摘要能源是支撐人類社會生存和發(fā)展的最基礎的資源，沒有能源整個社會將無法運轉。隨著科技的發(fā)展，研究采用低成本的方法，用系統(tǒng)化、智能化的管理手段降低能源消耗、提高能源利用效率成為建筑節(jié)能發(fā)展的重要研究方向。因此基于當前先進的計算機網絡和電氣設備控制技術，結合各類優(yōu)化設計方案，構筑完善的建筑能效管理系統(tǒng)是建筑節(jié)能的重要內容，對我國建筑能源可持續(xù)發(fā)展具有重要的現實價值。對于經管體系，其由經管人員和經管目標構成的一項總體，并且由經管人員進行掌控。能效是指轉化為所需能量與輸入總能量之比。建筑能效管理系統(tǒng)是隨著建筑物管理系統(tǒng)發(fā)展而來的。本課題設計和實現一個智能建筑能效管理系統(tǒng)，實現對建筑內電氣設備管理監(jiān)測和自動控制，通過對監(jiān)測數據的分析輸出報表及告警，根據數據分析結果提供優(yōu)化節(jié)能運營方案，以達到降低能耗，提升能效，節(jié)省能源的目的。本文所研究的建筑能耗管理系統(tǒng)具有如下特點：1、通過建筑能效管理系統(tǒng)管理樓宇內的所有設備，每個設備的開、關、調、用等都可通過系統(tǒng)實現，不需到達設備安裝現場，極大的方便管理者。2、本系統(tǒng)不僅可實時管理設備，更可以通過計劃和策略方式實現對能效的綜合運營管理，對能耗節(jié)約，能效提升的效果非常明顯。3、系統(tǒng)提供定制化的報表功能，使用者可以根據對能耗管理的各類需求，自己定制報表，直觀清晰的展示能耗統(tǒng)計、管理、及監(jiān)測的狀況。4、FTP文件管理模式，數據傳輸速率保證高效，并可實現數據的雙備份。5、獨特的WebServer登陸模式，便捷實現遠程登陸管理。關鍵詞：建筑能耗，智能建筑，能效管理，節(jié)能

ABSTRACTEnergyisthemostbasicresourcesforthesurvivalanddevelopmentofhumansociety，thewholesocietycouldnotfunctionwithoutenergy.Withthedevelopmentofscienceandtechnology，usinglowcostmethod，asystematic，intelligentmanagementmethodstoreduceenergyconsumption，improveenergyefficiencyhasbecomeanimportantresearchdirectionofthedevelopmentofenergysavingbuilding.Therefore，thecomputernetworkandelectricalequipment，theadvancedcontroltechnologybasedonthecombinationofvarioustypesofoptimizationdesign，buildingenergyefficiency，perfectmanagementsystemisanimportantcontentofbuildingenergysaving，hasimportantpracticalsignificancetothesustainabledevelopmentofbuildingenergyinchina.Managementsystemasawholeiscontrolledbythemanagersresponsibleforcomposedofmanagersandmanagementoftheobjectand.Energyefficiencyistransformedintothedesiredenergyandthetotalenergyinputratio.Energymanagementsystemarchitectureisdevelopedwiththebuildingmanagementsystem.Thedesignandimplementationofanintelligentbuildingenergymanagementsystem，implementationofbuildingelectricalequipmentmanagementmonitoringandautomaticcontrol，byanalyzingtheoutputreportandalarmtothemonitoringdata，accordingtothedataanalysisresultsprovideoptimizedenergy-savingoperationscheme，toreduceenergyconsumption，improveenergyefficiency，energysavinggoals.Buildingenergymanagementsystemmentionedinthispaperhasthefollowingcharacteristics:1.Throughalltheequipmentinthebuildingenergyefficiencymanagementsystemmanagementbuilding，eachdevicetoopenandclose，adjustable，canbeachievedbythesystem，nottoreachtheequipmentinstallationsite，convenientmanagement.2.Thesystemnotonlycanreal-timemanagementequipmentsofthebuilding，morecomprehensivemanagementofenergyefficiencyisachievedbyplansandstrategies，toenergyconservation，energyefficiencyeffectisveryobvious.3.Thesystemprovidescustomizedreportfunction，theusercanaccordingtotheenergyconsumptionmanagementneeds，custmizedreport，clearlyshowtheenergyconsumptionstatistics，management，andmonitoringofthesituation.4.TheFTPfilemanagementmode，thedatatransmissionrateefficiently，andcanrealizethedoublebackupdata.5.TheuniqueWebServerlandingmode，convenientremoteloginmanagement.Keywords：Intelligentbuilding，buildingenergyconsumption，energymanagement，energysaving目錄摘要 IABSTRACT II第一章緒論 11.1研究背景和意義 11.1.1研究背景 11.1.2研究意義 31.2國內外研究現狀 41.2.1國外研究現狀 41.2.2國內研究現狀 61.3本文的組織結構 8第二章相關理論與技術 92.1相關概念 92.1.1智能建筑 92.1.2管理系統(tǒng) 92.1.3建筑能效的意義 102.2FTP數據傳輸 112.3WebServer控制 122.4前置機數據采集 132.5系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 132.5.1Java語言 132.5.2Oracle數據庫 132.5.3SQL語言 142.5.4服務器 142.5.5操作系統(tǒng) 142.6系統(tǒng)開發(fā)框架及層次結構 142.6.1Struts 152.6.2Spring 152.6.3Hibernate 16第三章需求分析 173.1系統(tǒng)需求概述 173.2功能需求 183.2.1系統(tǒng)管理需求 183.2.2基礎信息維護需求 193.2.3設備告警需求 213.2.4設備控制需求 213.2.5統(tǒng)計分析及報表需求 233.3系統(tǒng)非功能性需求分析 24第四章系統(tǒng)詳細設計 264.1系統(tǒng)組網設計 264.2系統(tǒng)層次設計 274.3功能結構設計 284.4消息及接口設計 294.4.1與CAS的鑒權接口及消息 294.4.2設備接口及消息 304.4.3傳感器接口及消息 304.4.4前置機接口及消息 314.4.5消息返回碼定義 314.5數據庫設計 324.5.1數據庫表設計 334.5.2表結構設計 34第五章系統(tǒng)實現 435.1BEMS系統(tǒng)登陸功能實現 435.2修改密碼功能實現 435.3基礎信息功能實現 445.4基礎信息管理功能實現 445.5數據管理功能實現 45第六章BMES系統(tǒng)部署與測試 476.1BEMS系統(tǒng)部署結構規(guī)劃 476.1.1部署結構 476.1.2部署規(guī)劃 486.2BEMS系統(tǒng)部署實施 486.2.1安裝BEMS軟件 486.2.2配置BEMS軟件 496.3BEMS功能測試 516.3.1系統(tǒng)登錄測試 516.3.2系統(tǒng)信息管理測試 526.3.3管理策略測試 556.4BEMS非功能性測試 56第七章總結與展望 607.1總結 607.2展望 61參考文獻 62致謝 65

第一章緒論1.1研究背景和意義1.1.1研究背景通過統(tǒng)計，探究成員發(fā)覺，在單位體積的空氣中，中國淮南區(qū)域的總懸浮顆粒物要比淮北區(qū)域低了大概55%，南方區(qū)域的民眾人均壽命要比北方長5.5年，此類情況能夠產生，主要因為中國北方區(qū)域的民眾因心肺疾病去世的例子比南方多很多。中國空氣污染的首要根源為工業(yè)污染與廢棄物尾氣的排出，當中，五成源自于電力產業(yè)，因為在北方，人們對火電的運用相對普遍，鋼鐵等具有高耗能的公司同樣較多，比起以水電為首的南方區(qū)域，北方的污染物排出量要多很多，另外五成源自于水泥建材、鋼鐵、有色冶金等非電力產業(yè)。在之前的三十多年中，中國在金融開發(fā)方面獲得的成就是巨大的，而且婦孺皆知，然而現在高耗能行業(yè)漫無目的地開發(fā)早就逐漸變成中國金融開發(fā)樣式改變的關口。新近這些年，海量的霧霾早就引發(fā)了國家當局對空氣污染的重視，此還增大了我國民眾對環(huán)境改良的信心。面對中國目前的詳細境況，在環(huán)境保護上，我們缺少較多的高級、精密和尖端的技能環(huán)保首要依賴方針的推進。當中，“國十條”重申應當對污染物的排出量進行綜合管制，2017年終，中國首要空氣污染物排出量必須降低超過三成。此外，一項指標為，到了2017年終，核心地區(qū)的PM2.5濃度減少兩成。因為PM2.5的濃度在以往十年幾乎維持平穩(wěn)，想要在三年時間中減少兩成，其困難極大，即便打五折，PM2.5的濃度同樣應當降低一成。另外，VOC管制屬于空氣污染管制在中國的單薄步驟，整治困難極大。在十八屆三中全會中，《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》通過，其中提出，在革新環(huán)境文明的機制中，應當改良國家土地空間能源的開采體制、改良能源節(jié)省使用體制、改良環(huán)境維護體制，推進產生人和自然和睦相處的當代化建造開發(fā)新布局。現在，在建筑業(yè)內，中央空調耗能極大，在國家的節(jié)能減排中，飾演了十分重要的腳色。另外，對環(huán)境的適宜度進行提升，對用電裝備的能耗進行降低，對用電裝備的節(jié)能功效進行提升，變成中央空調公司與客戶一同追逐的目的。建筑內耗能極大的是中央空調，這些年其獲得了極大的開發(fā)，從原來的變頻多聯(lián)機空調到現在的數碼渦旋空調，從之前的智能變頻中央空調到如今境內極其精密尖端的全直流變頻智能多聯(lián)式空調及被叫做如今能效很大的超高效雙級壓縮降膜型離心機。在節(jié)能減排的大環(huán)境下，各個地區(qū)的中央空調制造企業(yè)一直處在綠色節(jié)能技術的前沿，不僅符合顧客適宜度的需要，也符合高效節(jié)能的消耗需要，另外還建立了產業(yè)低本錢運轉的新時期。歐盟、美國、韓國、澳大利亞、新西蘭、日本等繁榮國家這些年先后創(chuàng)建了該國的能效標記體制，而且日本對照明、空調、電梯、熱水器、通風等體系等執(zhí)行了強迫性資源使用效力標記，這些年同樣逐漸提升了其資源使用效力的規(guī)則。最后發(fā)現，應用強迫性資源使用效力標記后，在電能損耗上，比上年降低了近兩成，表明即便是建筑節(jié)能開發(fā)相對完備的日本，其潛能依舊極大。境內的相關機構同樣編寫了《建筑能效測評與標識技術導則》，動手探究與推廣建筑能效標記憑證體制。能源是支撐人類社會生存和發(fā)展的最基礎的資源，沒有能源整個社會將無法運轉。隨著世界的發(fā)展和進步，社會發(fā)展的需求與能源制約的矛盾越來越突出，越來越明顯。在現代工業(yè)社會中，社會的發(fā)展愈迅速，發(fā)展對能源的需求愈呈指數級的增長。2012年的《中國的能源政策》白皮書中提出，我國能源資源稟賦不高，特別是石油、煤炭、天然氣等化學能源國內人均擁有量很低。根據統(tǒng)計數據看我國的煤炭、石油和天然氣的人均占有量僅為世界人均水平的67％、5.4％和7.5％，以此看出雖然我國總體資源總量尚可，但除以龐大人口基數后的人均資源擁有量還處于較低的水平[1]，說明我國是一個能源非常短缺的國家。我國還是一個能源消耗的大國。根據發(fā)達國家的發(fā)展經驗，隨著我國現代化建設的開展以及城鎮(zhèn)化的推進，對于建筑能耗，其會逐步超過交通、制造、工業(yè)等別的產業(yè)能源消耗而最后變成社會資源損耗極大、能源消耗極多的行業(yè)。我國各產業(yè)能耗在總能耗中的占比跟剛建國時已發(fā)生了很大的變化，當前建筑能耗在能源消耗總量中的比例很大。根據住建部的合計，建筑能耗在資源總消耗額中占據的比重早就從20世紀70年代末的10％，增加到近年的27.45％，并且建筑用能增長趨勢還非常明顯呈逐步上升的趨勢[2]。中國一年剛建的建筑總數超過20億平米，而且也會連續(xù)極大的時間。也就是意味著建筑能耗也會隨著建筑的增長而逐漸增加。已建成建筑能耗涵蓋空調、燃氣、采暖、供水、照明等。當中照明與空調能耗已超過整個建筑能耗的70％[3]。1.1.2研究意義中國“十二五”計劃指出24個首要目標，大多數的執(zhí)行進展速度優(yōu)于預測，然而氮氧化物排出的降低量，石化資源占據一次資源消耗比例，單位GDP資源損耗的減少量，單位GDP二氧化碳排出的減少量等4個目標實現的進展速度延遲于預測。以單位GDP能量消耗進行核算，每百萬美元能源的消耗，比起如今全球的均勻水準要大2.2倍，與美國相比，則大了2.3倍，和歐盟相比，則大了4.5倍，同日本相比，則大了8倍。即在節(jié)約能源減少排放上，中國與全球部分繁榮國家仍具有極大的距離，應當深層次增大執(zhí)行的強度。大的建筑屬于能源消耗的大戶，由于大的建筑持續(xù)顯現，建筑能耗在極大程度上增多而中央空調的能源消耗占據建筑能耗的比例約超過五成?，F在，大的建筑均配置樓宇自控體系(BAS)，然而，大部分BAS均是對體系內的裝備實施單獨監(jiān)測，而非總體監(jiān)測，極少部分的BAS對體系實施總體監(jiān)測，然而監(jiān)測的算法種類繁多，監(jiān)測辦法是不是科學需要評測。對于從文所講的“建筑能效評測體系”，其不但可以剖析已有的管制措施是不是科學，并且也可以核算出能源消耗的詳細值，為后來的節(jié)約能源改進供應參照，所以對建筑物實施能源效率的評測具備極其關鍵的價值。在當代樓宇自控體系內，自動控制技能、電力電子技能、電腦技能、網絡通訊技能獲得了快速的開發(fā)，應用此類技能制造的物品同樣持續(xù)符合大家逐漸增大的環(huán)境適宜度及有效節(jié)約能源的需求。然而環(huán)境適宜度與有效節(jié)約能源的概論相對含糊，也就是哪類環(huán)境適宜度最佳，一小時消耗多少能源方可屬于節(jié)約能源，其中缺少一致的規(guī)則。建筑能源效率評測體系可以對環(huán)境的適宜度進行逐漸尋優(yōu)，對于早就安置了樓宇自控體系的建筑，其評測體系可以對各項體系的能源效率實施評測、而且能夠對控制下的體系實施總體的能源效率評測，從而能夠對樓宇的能源效率實施級別評測確定。我國是最大的發(fā)展中國家，隨著我國現代化建設的迅速開展，當前愈發(fā)緊張的能源形勢已經成為制約我國社會發(fā)展的重要因素。我國社會當前發(fā)展的特點和社會建設對能源需求的增長趨勢決定了我國建筑能耗將保持長期持續(xù)的增長。如此大的能源需求量跟能源的日益短缺形成了很尖銳的矛盾。如何有效的解決這一矛盾，將影響我國現代化建設的開展進程。建筑節(jié)能理念是結合現階段我國能源現狀以及我國全面建設小康社會走可持續(xù)發(fā)展道路而提出的一項重大措施。開發(fā)節(jié)能技術和設備是節(jié)能工作的一個方面，除此之外從建筑系統(tǒng)節(jié)能方向進行突破是解決能耗問題的重要方向。既然建筑能耗已經位于社會總能耗的首位，且空調、照明等用電設備能耗又占建筑能耗之首，那么如果從建筑能耗的電能著手，探究怎樣減少建筑中的電能消耗，對處理資源供需矛盾、實現能源可持續(xù)發(fā)展是非常有現實意義的。所以本文所關注的是建筑電氣節(jié)能的研究與實施?；谟行У哪茉垂芾硭枷?、將節(jié)能技術用于生產實踐，使組織能夠持續(xù)降低資源損耗、提升資源使用效力，此不但為建筑節(jié)約能源開發(fā)的觀念，同樣為其節(jié)能發(fā)展的手段。隨著科技的發(fā)展，研究采用計算機，用系統(tǒng)化、智能化的管理手段降低能源消耗、提高能源利用效率為建筑電氣節(jié)能的研究與實施提供了技術基礎。因此基于當前先進的計算機網絡和電器設備控制技術，結合各類優(yōu)化設計方案，構筑完善的建筑能效管理系統(tǒng)是建筑節(jié)能的重要內容，對我國建筑能源可持續(xù)發(fā)展具有重要的現實意義。本次研究的課題為BEMS全稱為BuildingEfficiencyManagementSystem，建筑能效管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用終端數據采集、高效數據分析、計算機集中控制、實時系統(tǒng)管理的方式，實現對建筑物內各個區(qū)域電氣能源消耗全過程、全參數（能耗、環(huán)境參數、燈光狀態(tài)）在線監(jiān)測，對各種監(jiān)測數據進行統(tǒng)計和分析，并生成各類報表和告警，并可根據設置自動實施節(jié)能操作，為用戶分析建筑能耗、優(yōu)化系統(tǒng)運營、實施節(jié)能改造提供良好的技術手段和科學的依據。系統(tǒng)還可以根據監(jiān)測點監(jiān)測數據變化情況對能耗設備進行自動控制。本系統(tǒng)是大型公共建筑、住宅小區(qū)、工業(yè)園區(qū)能耗監(jiān)測、節(jié)能運行管理和自動控制的綜合解決方案。1.2國內外研究現狀1.2.1國外研究現狀對于能效標記體制，其優(yōu)于顯著的優(yōu)勢為投進較少，效果較佳，對消費群體的干擾較大，逐漸深受各國的喜愛?，F在，在全球范疇中，執(zhí)行能效標記證書體制的國家有37個，當中，應用能效規(guī)則并且獲得了明顯的環(huán)保、節(jié)能與金融收益的國家有34個。各個國家建筑能效標記關鍵為級別標記，對于能效標記的級別的區(qū)分，首要思考資源損耗與環(huán)境干擾2個部分，參照單位時間單位面積中能耗數值的多少與CO2排放量的高低實施定分評定等級，通常把能效級別劃為A到G7個級別。標記憑證通常涵蓋下列細則:房屋地址、數值、各個能源消耗及CO2的排出量、通過核算得到的能效級別、改良后的資源使用效力級別及首要節(jié)能提議。各個國家選用差別軟件對建筑資源使用效力實施評測核算，并且把差別級別的能效標記憑證插入在對應軟件內，軟件可以形成含有和資源使用效力相匹配的能效標記的報表。標記成員很多均是通過核準的建筑部分的工程師或與有關的專門成員。關于形成的標記成果，會隨意提取當中的一成實施檢驗、核算并且實施復查。這些年，歐盟十分重視提升建筑物的資源使用效力，在歐盟的核心國家中，比如荷蘭、法國、德國等，均有國家自身的節(jié)能規(guī)則，但是此次全歐盟建筑能耗規(guī)則系統(tǒng)的制作，是在之前各個歐盟國規(guī)則系統(tǒng)前提下綜合化的清理與完備。歐盟委員會早就編寫與修正了一致的建筑能效評測規(guī)則，并且與已有的各個歐盟成員國的規(guī)則一同產生一組較為完備的建筑能效規(guī)則系統(tǒng)。那時，歐盟節(jié)能的目的為:截至2010年終，所有歐盟建筑物資源使用效力提升18%(以1995年作為基期)。歐盟委員會制作了一連串的司法律例對建筑物的資源使用效力實施制約，而且對歐盟的各個剛參與的國家在建筑物資源使用效力規(guī)則上完成規(guī)則化。對于建筑物資源使用效力憑證(EPBD)，能夠以司法的模式去發(fā)揚效用，具備必然的強迫性，該憑證涵蓋歐盟各個成員國已行規(guī)則中本有的詳細閾值，而且，客戶擁有能夠對比的建筑物資源使用效力值。日后，全部剛建的建筑物均務必滿足EPBD所界定的極小節(jié)能規(guī)則的條件，而且剛建的建筑物應當為日后節(jié)能設備供應或預設端口;原本已經建好的建筑在改建時同樣應當依據極小節(jié)能規(guī)則實施開工。EPBD命令規(guī)定，關于滿足節(jié)能規(guī)則的建筑物，應當為其頒布對應能效級別憑證，相關能效經管機構應當對取得能效級別憑證的建筑物實施按期檢驗，并且評測其節(jié)能境況。1、指出節(jié)能概論上世紀七十年代，石油風險過后，全球各個國家的當局廣泛意識到資源難題十分嚴重，資源的日益減少與世界對能源需求的日益增加成為全世界急需解決的一個重大問題。繼而提出了建筑節(jié)能的概念。各國相繼著手將建筑節(jié)能當作國家的基礎方針，聯(lián)合國家的資源制造和消耗境況，制作并且執(zhí)行了一連串的建筑節(jié)能律例及對應的開發(fā)舉措。如今全球有九十多個國家與區(qū)域在建筑節(jié)能方面獲得了差別水平的成效，當中六十多個國家與區(qū)域擁有用在剛建的建筑的強迫性節(jié)能規(guī)則[4]。通過市場機制推動建筑節(jié)能措施已成為世界發(fā)達國家采用的普遍做法，例如德國復興開發(fā)銀行的借款補貼體制、美國資源之星標記體制、英法等國的資源稅體制等，這些措施對提升各國人民正確認識能耗問題、灌輸和普及節(jié)能意識有非常好的推動和牽引作用。除了以上這些措施外，各國還廣泛采用其它一些措施來推動整個社會的建筑節(jié)能，例如國家劃撥專項資金鼓勵節(jié)能技術的研究開發(fā)利用、國家或經濟團體建立專項建筑節(jié)能基金、國家推動智能城市建設等方面并利用市場化的推動手段來開展建筑節(jié)能的實施和推廣[3][5][6]。通過上述這些舉措，此類國家的建筑節(jié)能情況早就具有極大的改進，不僅社會總體建筑能耗減少并且單位建筑能耗也同步下降，取得了非常好的效果。2、建筑能效管理的提出與發(fā)展建筑能效管理的研究早在上世紀的70年代各發(fā)達國家就已經進行了。法國走在這個研究的前列，并制定了最早的建筑節(jié)能法規(guī)。經過不斷調整法國當前的節(jié)能標準對節(jié)能率的要求相比1974年以前效率已提升很多。英國也是走在節(jié)能研究前列的一個國家，每隔四、五年英國都會把建筑節(jié)能標準進行完善和修訂。繼各類法規(guī)提出之后，智能建筑概念被提出了，這一概念的提出推動了建筑能效管理又一個階段的迅速發(fā)展。家庭總線的概念最早被提出是在1979年當時美國的斯坦福研究所，該研究所率先提出了這樣一個想法。隨后在1989年又出現了一種整合概念，它把建筑內的電氣設備控制線路、通信線路、強弱電線路以一種整體的布線單位為基礎在建筑內分布。這一階段歐洲也推出了尤利卡計劃，其核心是把集成化作為家庭節(jié)能系統(tǒng)研究的重點。隨后為了把智能住宅技術作為通用標準，家用數字總線標準被歐洲電氣標準化委員會提出。與我們臨近的亞洲發(fā)達國家日本在住宅智能化技術的發(fā)展中也走在前列。日本的智能化基于人的感受，注重人的舒適性、便捷性，利用先進的技術和環(huán)保材料，同時著眼未來和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。同樣在80年代，日本提出了新的概念-家庭自動化，其核心是把建筑中的電氣設備、采暖設備、安全設施、通信設備等集成。為了推動日本國內的建筑信息化，于1988年成立了住宅信息化促進會。進入90年代以來，大型住宅社區(qū)和大型工業(yè)園區(qū)的出現陸續(xù)出現，為了適應此類建筑發(fā)展趨勢一個新的概念又被提出--超級家庭總線系統(tǒng)[7]。1.2.2國內研究現狀1、國內對能源研究的認識和發(fā)展過程我國長期對能源矛盾認知較少，能源與社會發(fā)展的矛盾基本被忽略，造成我國的節(jié)能工作與其它國家相比不僅起步晚并且起點低，能源矛盾、總體浪費情況已十分突出。我國的能源研究起步于對我國現有建筑節(jié)能工作中問題的全面了解和分析，隨后組織專家從設計入手，全過程推進建筑節(jié)能；同時國家制定完善的法律體系以便在建筑節(jié)能推廣過程中進行有力監(jiān)管；配套制定了經濟上的有力激勵政策引導社會和企業(yè)以建筑節(jié)能領域的技術創(chuàng)新來落實國家的建筑節(jié)能戰(zhàn)略；同時加大宣傳普及力度。其中技術創(chuàng)新是具體實施實施節(jié)能任務的詳細步驟。這些年，中國逐漸實施了必然范圍的建筑節(jié)能任務，首要選取了新建之后再改善的對策，然而截至現在，建筑節(jié)能任務依舊處在開始環(huán)節(jié)，在房屋建筑內，廣泛具有供熱、制冷空調系統(tǒng)效率低下、電氣效率低下等問題。作為建造部副部長，仇保興在接納媒介訪問時曾經指出，因為供暖體系策劃缺乏科學性，住戶在屋內不能自行實施調整，假如天熱，那么僅能打開窗戶以調整室內溫度，大概耗費了所有熱源的7%[8]。此類難題首要展現在下列數個部分：（1）能源消耗較大的建筑比重極大。如今中國一年剛建的建筑中的9成以上都是高耗能建筑；在已有建筑中不足4%的建筑采用了節(jié)約能源的舉措。參照住建部的合計成果，中國單位建筑面積的平均的能源消耗值極大程度上超過全球繁榮國家，乃至實現繁榮國家的三倍之上。（2）建筑節(jié)能研究及發(fā)展滯后。在國外研究狀況中提到發(fā)達國家早在上世紀70年代開始就已經意識到這個問題，并著手研究相關技術和政策了，我國卻是在90年代后期才意識到這個問題。（3）建筑節(jié)能意識不足。既有建筑節(jié)能設施幾乎沒有，即使新建建筑中也很少采用建筑節(jié)能措施。2、國內建筑能效管理的發(fā)展由于起步晚，我國在具體能效管理設計方案和實施方案等制定過程中，普遍存在套用借用問題，沒有根據樓宇情況進行全面系統(tǒng)的樓宇能效規(guī)劃設計和實施方案研究，從而導致能效管理方案與建筑實際運行不匹配，性能差。沒有達到預期節(jié)能降耗的效果。據大量建筑能效管理工程的實施數據表明，通過高效的建筑能效管理系統(tǒng)的實施，樓宇能耗大約可達到30%~50%的節(jié)能效果。當前的節(jié)能管理系統(tǒng)大都簡單采用一種節(jié)能技術方法或方案，沒有形成一個系統(tǒng)化的能效管理系統(tǒng)，缺乏對建筑電氣系統(tǒng)相關特征參變量的監(jiān)控和實時調度管理，從而導致建筑電氣系統(tǒng)節(jié)能效果始終處于較大波動的狀況，能效消耗仍舊較高，各電氣系統(tǒng)功能特性得不到充分發(fā)揮，達不到穩(wěn)定降耗的效果。國內的建筑節(jié)能開展起源于90年代，當時的北京發(fā)展大廈有18層，大廈實施建設了三套獨立的控制系統(tǒng)，分別為大廈的通信系統(tǒng)、自動化樓宇控制系統(tǒng)和OA辦公系統(tǒng)，這三套系統(tǒng)分別控制，提升了大廈整體效率，但并未實現統(tǒng)一平臺管理。隨著建筑能效管理概念的普及國內后續(xù)陸續(xù)又有一批建筑采用了建筑管理系統(tǒng)，如上海證卷大廈管理系統(tǒng)、珠海機場管理系統(tǒng)、上海招商大廈管理系統(tǒng)等。隨著社會的發(fā)展，建筑智能、建筑節(jié)能概念已越來越深入人心，現在我國最火熱的房地產業(yè)中，許多大的開發(fā)商都已在建筑中加入建筑管理、建筑節(jié)能、智能建筑因素，并把這些作為開發(fā)銷售的熱點，無形當中也推進了建筑能效管理的實施和宣傳[9]。目前，許多企業(yè)和科研院所陸續(xù)采取各種措施和手段，從不同層次、不同角度對大型建筑實施智能化能效管理，力圖實現節(jié)能。目前比較普遍的是在大型公共建筑中采取安裝樓宇自控系統(tǒng)，可顯著提高大樓整體能效管理水平，實現節(jié)能降耗。但大部分只是針對各耗能設備分別進行節(jié)能監(jiān)控，缺乏一種立足全局、系統(tǒng)化能耗分析和管理調度解決方案。為此，本文在分析原有大型公共建筑能效管理系統(tǒng)方面不足的基礎上，借鑒已有系統(tǒng)成功經驗，從系統(tǒng)化分析、綜合化管理入手，針對公共建筑內的電氣設備特別是空調系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的節(jié)能降耗給出一種以電氣設備能效利用效率為基礎的能效解決方案。1.3本文的組織結構第一章緒論描述研究背景和動機、研究及解決的問題、國內外研究現狀，本次研究的現實意義，以及研究大體思路和方法，為本次研究編制大綱。第二章基礎知識。對本次研究涉及的基礎概念、建筑能效IT技術以及系統(tǒng)開發(fā)框架進行介紹。第三章建筑能效管理系統(tǒng)需求分析。結合當前公共建筑能耗管理的實際需要，系統(tǒng)分析能效管理系統(tǒng)的需求。建筑能效管理系統(tǒng)設計與實現。在需求分析的基礎上進一步完成建筑能效管理系統(tǒng)的框架結構設計。使用Java、Oracle等IT技術對第四章的設計內容進行實現。系統(tǒng)部署和測試。對本系統(tǒng)進行整體部署并進行功能、非功能測試。第六章總結與展望對本次研究結果進行總結，并對該研究方向的進一步研究進行展望。

第二章相關理論與技術2.1相關概念2.1.1智能建筑智能建筑的概念中，它是由多個子系統(tǒng)組成的，一般包括建筑內設備管理系統(tǒng)、建筑內通信系統(tǒng)、建筑內安全系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)等。并且之所以叫智能建筑，關鍵在于以上幾個子系統(tǒng)不是互不相干，而是要把這些子系統(tǒng)整合為統(tǒng)一的綜合系統(tǒng)[10]。2.1.2管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)是以管理對象為基礎，以系統(tǒng)化的管理思想對管理對象實施管理的平臺。針對不同的管理對象，管理系統(tǒng)又可以分為不同領域、不同學科的系統(tǒng)，如ERP管理系統(tǒng)、酒店管理系統(tǒng)、戶籍管理系統(tǒng)、建筑能效管理系統(tǒng)等。建筑能效管理系統(tǒng)BEMS（BuildingEfficiencyManagementSystem）是在建筑物管理系統(tǒng)BMS（BuildingManagementSystem）的基礎上結合設備控制、IT技術等發(fā)展而來的。建筑能效管理系統(tǒng)能夠系統(tǒng)化的利用計算機信息管理技術，針對建筑對能源管理的需要，通過監(jiān)控設備全面系統(tǒng)的采集建筑內運行的設備動態(tài)信息并進行綜合分析，并對分析結果輸出控制處理動作，最終達到對建筑能效優(yōu)化管理的目的[11]。當前的能效管理系統(tǒng)應以建筑內各設備運行的動態(tài)數據為基礎，以各設備運行過程中的能效轉化、能量傳輸等過程特征為標準，有針對性的給出能效運行的優(yōu)化方案及策略，從而實現具有對建筑能效控制的實時性、最優(yōu)性和有效性。更具體的說明就是把電氣設備（如燈、空調等）、給排水、燃氣等建筑或建筑群內的能源使用情況進行統(tǒng)一監(jiān)測、集中管理、分散控制，最終實現建筑內能耗動態(tài)監(jiān)測、實時分析、及時控制的系統(tǒng)統(tǒng)稱。它應至少由如下幾項組成，監(jiān)測裝置、數據采集設備、數據綜合分析系統(tǒng)、設備響應控制系統(tǒng)組成[12]。對于本文所研究的建筑能效管理系統(tǒng)來說，它是一個對建筑內電氣設備能耗的監(jiān)控系統(tǒng)和對設備控制的綜合管理系統(tǒng)。它具有如下幾項基本功能：應具有對建筑內設備的監(jiān)視、數據采集、實施控制的功能。除了對設備的監(jiān)控，也應具有對設備所處環(huán)境的監(jiān)測能力。應是集散式控制系統(tǒng)，即設備分散、控制集中。應具有良好的擴展功能，以便新增設備及其它子系統(tǒng)接入。應具有良好的數據統(tǒng)計、分析及展現功能。應保證系統(tǒng)的數據安全。圖2.1建筑能效管理系統(tǒng)的基本模型圖2.1.3建筑能效的意義建筑的連續(xù)開發(fā)，最先是建筑能效的連續(xù)開發(fā)，優(yōu)秀的建筑不但對建筑裝備工程師、建筑生態(tài)工程師、建筑師是一種挑釁，極其關鍵的是對建筑策劃師也是一種挑釁。所以，對于建筑策劃，建筑節(jié)能是其在初期進程就應當獲得高度關注。現在，中國建筑的策劃極多偏重于建筑的外貌的策劃，以及功能量的策劃，而通常忽視有關建筑能效的策劃，也就是在建筑的初始環(huán)節(jié)策劃方面，并未選取建筑能效策劃改良對策。參照相關機構的審查剖析，能效策劃極難在試驗項目中執(zhí)行，其中的因素多種多樣，當中極其核心的因素是，缺少可以在建筑策劃初始環(huán)節(jié)實施的，可以使建筑策劃師接納與應用的能效策劃核算辦法與電腦軟件。對于建筑能效的測定評價，即對體現其建筑物能源消耗數量及使用能源的體系資源使用效力等性能目標實施測量、監(jiān)督、核算，并且評測其所在水準的行動。建筑能效級別標記，即參照建筑物能效的測定評價成果，對建筑物資源損耗量及其能源使用的體系資源效力等性能目標以級別標記的模式實施明確指示的行動。從物理學的視角觀察，建筑能效能夠當作在建筑資源使用的進程內，發(fā)揚效用的資源量和真實損耗的資源量的比值;從金融學視角觀察，建筑能源效率，即末端客戶能夠接納到的資源量和需要損耗的總資源量的比值，第一，從建筑策劃師的視角思考，真實損耗的資源量減掉能夠發(fā)揚效用的資源量務必包含在內，同樣無法清除，其大小和裝備、生態(tài)等很多要素密切關聯(lián)，另外，民眾建筑能源的服侍目標是客戶，而以減少客戶適宜度作為成本的節(jié)約能源毫無價值。對建筑能源效率評測產生干擾的要素極多，部分專家學者過去對干擾評測成果的核心要素實施過要點剖析，部分地區(qū)同樣在過去對建筑能源效率測定評價標記經管方法進行界定，以某個城市的建筑能源效率測定評價標記經管方法作為實例，此方法確切提出了干擾建筑能源效率的測定評價標記級別的評測成果核心要素是節(jié)約能源的成果境況與策劃檢驗的滿足境況。不管是民用的或是公有的建筑，其均具有應用境況的多樣化與其自身本有的多樣化。具有絕對多的過往記載數值，通常能夠實現對建筑總體的能源效率評測，然而卻無法實現能源效率的即時評測，即在能源效率剛剛較低的時候，無法對其實施即時且有用地處置。建筑能源效率的評測并非僅是對建筑中的部分裝備實施評測，并且需要各項裝備構成體系后，對全部體系實施評測。建筑能源效率評測最后以即時搜集的能源消耗、即時監(jiān)控的運轉參變量作為參照，對其實施即時能源效率的評測。2.2FTP數據傳輸在計算機領域中，數據是最基本的應用單元，所有計算機的動作都離不開數據。在現今發(fā)達的計算機網絡中，最頻繁的就是數據的傳輸。而為了保證不同系統(tǒng)、種類的計算機之間能夠完整、正確的傳輸數據，就需要共同遵守統(tǒng)一的規(guī)范，FTP就是文件傳輸協(xié)議。FTP的作用就是可以讓兩臺通過網絡連接的計算機獲取對方的文件。FTP是客戶機/服務器系統(tǒng)，它的原理是用戶要通過一臺安裝有FTP客戶機程序的計算機連接到遠程安裝有FTP服務器系統(tǒng)的主機上。客戶機可以發(fā)出任何指令，而服務器則執(zhí)行這些指令并返回結果給客戶機，從而實現文件在不同主機間的傳輸。FTP使用過程中兩個專業(yè)術語：上載和下載。所謂上載和下載是相對而言的。對于某臺主機，從遠程主機COPY文件到本地就是“下載”，相對的把本地文件COPY到遠程計算機上就是“上載”。FTP傳輸過程：首先要建立FTP服務器和客戶端確?？蛻舳撕头掌鏖g通過網絡連接在客戶端登陸FTP服務器，服務器通過鑒權完成鑒權連接后兩臺主機間就可以實現文件的傳輸了傳輸完成斷開連接使用FTP技術便于數據匯總統(tǒng)一管理、防止個人PC主機因故障而丟失數據，提升安全性能，FTP可以設置定時傳輸。本次開發(fā)系統(tǒng)使用FTP保存大量能效監(jiān)控數據，實現每日同步數據到服務器，提升數據安全性能以及數據的備份管理。2.3WebServer控制WebServer是一種基于網絡的服務器，主要用途是通過它實現登陸互聯(lián)網服務。隨著計算機和網絡技術的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網已經是全球范圍內應用最廣、信息量最豐富的網絡。在當今人們的生產和生活中網絡無處不在，可以說當今世界的發(fā)展已經逐漸建立在網絡上?；ヂ?lián)網使用通用的計算機語言不受地點、天氣等自然因素的限制，使人們可以隨時隨地方便的登陸網絡獲取信息。WebServer工作原理，它可以解析HTTP協(xié)議，HTTP協(xié)議是互聯(lián)網服務器之間的通信協(xié)議，因而WebServer可以提供網絡服務。WebServer收到HTTP請求后，會以靜態(tài)頁面或圖片反饋響應，后續(xù)進行頁面跳轉，或由第三方程序處理?；赪ebServer服務器便捷的與互聯(lián)網連接性，本次開發(fā)系統(tǒng)設計登陸方式為WebServer登陸。用戶不必再拘泥于控制室中的某一臺主機登陸系統(tǒng)，而是隨時隨地通過任何一臺可以連接到互聯(lián)網的主機都可以登陸到建筑能效管理系統(tǒng)，非常方便的進行管理。2.4前置機數據采集前置機是一種功能強大的中間設備。可以實現上下游設備間的通信、連接、轉換、控制等功能。根據不同的需求前置機又分為不同的類型。常見的前置機功能有：格式轉換，實現主機間不同數據格式的轉換；協(xié)議轉換，前置機下游接受多種協(xié)議，轉換為統(tǒng)一協(xié)議向上發(fā)送，便于不用協(xié)議的兼容；跨系統(tǒng)通信，不同系統(tǒng)、主機間通信協(xié)議差別很大，使用前置機作為中介，可以方便的在不同系統(tǒng)間通信；預處理，前置機可以對數據做篩選、合法性校驗處理，將有效數據上報；數據統(tǒng)計，前置機可以統(tǒng)計匯總數據，并記錄數據流水。在實際建筑內各種電氣設備千差萬別，參數數據紛繁復雜，在能效管理系統(tǒng)與電器設備間使用前置機可以非常方便的采集電氣設備的狀態(tài)參數，并進行格式轉換、數據預處理，最終將統(tǒng)一格式的正確數據上報給管理系統(tǒng)處理。2.5系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境2.5.1Java語言Java本意是印尼爪哇島的英文名，是SUN公司研發(fā)的可以撰寫跨平臺應用軟件的語言，屬于面向對象的程序設計語言，包括Java語言和Java平臺（JavaSE，JavaEE，JavaME）。Java具有卓越的通用性，在全世界IT業(yè)內廣泛應用于軟件開發(fā)、個人PC、互聯(lián)網、通信、游戲控制臺、數據中心等領域，已成為當前使用最廣的開發(fā)語言。在當前云計算越來越成熟的背景下，Java的應用優(yōu)勢將會尤為明顯?；谝陨显?，本系統(tǒng)的開發(fā)語言選用Java，以更好的實現系統(tǒng)的安全性、通用性和可移植性。2.5.2Oracle數據庫Oracle數據庫是美國甲骨文公司的產品，屬于關聯(lián)型數值庫經管體系，同樣是現在極其主流的B/S系統(tǒng)架構的數值庫。Oracle數據庫跟大多數數據庫一樣，使用通用的數據庫管理語言--SQL進行數據庫操作。Oracle目前是世界上使用范圍最廣、應用行業(yè)最多的通用數據庫系統(tǒng)。具有完整的數據庫管理功能，是一款完備關系的產品，并且具有分布式處理的亮點功能。具有可用性強、可擴展性強、數據安全性強、穩(wěn)定性強等特點。Oracle的存儲結構由數據塊、數據段、和范圍構成，使其具有優(yōu)秀的恢復技術。本系統(tǒng)使用Oracle11gRelease2。2.5.3SQL語言SQL語言，全稱架構化查找與策劃語言，其為一類對關聯(lián)數值庫內的數值實施界說與操縱的語法，大多數關聯(lián)數值庫經管體系均能夠支撐的產業(yè)規(guī)則。SQL主要用于數據的存儲和查找，及革新與經管關聯(lián)數值庫；SQL同樣是數值庫代碼文檔的拓展名。用的工作層在高層數據結構上，作為一種高級的非過程編程語言對于底層具體數據的存放方式以及數據的存放方式都不需要用戶關心，基于此不同結構的各類數據庫系統(tǒng)都可以把SQL作為通用的結構化查詢語言來實現管理接口和數據輸入。并且SQL結構化查詢語言還支持嵌套，給用戶帶來了極大的靈活和使用上的便捷。2.5.4服務器BEMS服務器，采用SunFireX4450(B15-VJ4-CC-16G-KD6)，WindowsServer200864Bit操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)還要滿足可以部署在云環(huán)境。CAS服務器建議采用聯(lián)想ThinkServerRD630E5-2609/2×。2.5.5操作系統(tǒng)對于WindowsServer2008，其為微軟在傳承WindowsServer2003的前提下，推介的新近一種伺服器操縱體系的名字。其相等于WindowsVista系統(tǒng)。WindowsServer2008系統(tǒng)加強了操作系統(tǒng)和網絡安全性，而是用人員能夠更加簡單、便捷是用該系統(tǒng)進行相關操作。2.6系統(tǒng)開發(fā)框架及層次結構框架是什么？框架是一套規(guī)范。規(guī)范是使用某個框架要遵守的約束。在Java語言中，框架通俗的表示是：一套規(guī)則+一群jar包。SSH是一個集成的框架，它由J2EE應用中struts+spring+hibernate三部分構成，它是當前最為流行的基于Web應用程序的開源框架。因為struts+spring+hibernate是免費開源框架，他們的結合使用既是工具又是中間件。SSH的使用大幅度提高了軟件開發(fā)的效率，給整個IT產業(yè)強有力的推動。框架的更重要的作用是給我們封裝了很多重用率低、復雜的代碼。這樣就為普通的IT開發(fā)人員節(jié)省了編寫這些代碼的工作，因為使用了反射和動態(tài)代理機制，使得這些代碼具有很強的通用性。分別介紹這三個框架：2.6.1Strutsstruts是一個開源軟件，它是Apache軟件基金會（ASF）贊助的開源項目。它基于JavaEEWeb應用，是MVC的經典設計模式中的應用框架。如果你想用Servlet、JSP和Customtaglibrary技術，那么最好的選擇就是使用struts.圖2.2Struts工作流圖2.6.2SpringSpring框架是一個分層架構，它是開發(fā)是為了幫助企業(yè)解決應用程序開發(fā)的復雜性而設計的。Spring是一個容器框架，它的核心由輕量級的控制反轉（IoC）容器和面向切面（AOP）的容器組成。Spring是模塊化的，由7個部分組成。雖然Spring是為了企業(yè)應用開發(fā)的框架，但是它卻可以整體通過表現層、業(yè)務層及持久層來實現解決方案。并且它跟現有的大部分框架都可以實現良好的無縫對接，實現良好的整合效果。圖2.3Spring模塊圖2.6.3HibernateHibernate是一個對象關系映射框架，當然它是開放源碼的。它的原理是對JDBC進行封裝，從而使程序員不必再關注對數據庫的具體操作，把主要精力放在對業(yè)務邏輯的編程實現上，hibernate方便的完成數據持久化的重任。Hibernate是當前Java語言中最流行的數據庫持久層實現框架。通俗的說Hibernate就是一個把持久化類映射轉換為關系數據庫中表或數據的工具。Hibernate的應用，極大的縮短了程序員花在SQL和JDBC上的操作時間，提升了軟件的開發(fā)效率。圖2.4Hibernate框架圖第三章需求分析3.1系統(tǒng)需求概述當前的建筑能消耗逐漸增加，無效能耗浪費嚴重。公共樓宇中大量無效應用場景非常頻繁的發(fā)生，例如樓宇中經常出現白天很多燈還在亮著、晚上人員已經離開房間但各種電器設備仍舊在運行、如某些區(qū)域燈的功率過于亮或暗、如夏天空調溫度開的非常低、冬天空調溫度開的非常高，甚至還要開窗來調整溫度，這種超過實際所需的場景等在實際生活中非常常見。這些情況不僅會造成能耗的浪費、也會對設備、系統(tǒng)造成加速消耗，系統(tǒng)的快速老化、設備性能的下降又會造成進一步的能耗消耗。在當前大部分公共建筑內，很少有系統(tǒng)化的管理系統(tǒng)，有些樓宇只有對各個設備的開關控制，通過集中開關管理設備、甚至有些單位設置專門的人員來對樓宇設備進行人員管理，安排巡查對設備進行管理。有些樓宇計算機登記、記錄設備，但并不能通過網絡管控設備。以上這些管理方式效率極低，并且管理方式具有主觀性、偶然性，不能實時監(jiān)控管理。另外這些管理僅僅是針對獨立的設備點對點控制管理，并沒有針對整個樓宇的電氣耗能進行分析，例如整個樓宇能耗隨時間如何變化、能耗如何分布、不能設備對能耗的消耗占比、哪些超出均值、哪些設備可以調整能耗參數等?；谶@種情況，迫切需要一個智能建筑能效管理系統(tǒng)來解決樓宇能耗智能化管理的問題，能夠系統(tǒng)的監(jiān)測電氣設備狀態(tài)，實現智能控制，提供能耗系統(tǒng)優(yōu)化方案，從而達到能耗管理降低能耗、節(jié)省管理成本的社會效益。通過能源管理系統(tǒng)，可以對能源管理體系中所規(guī)定的資源個體的主次部分實施區(qū)別，對核心的能源消耗的區(qū)實施甄別并檢驗，經過規(guī)劃、執(zhí)行、檢驗與改良的循環(huán)流程，對資源的成績與效率進行持續(xù)提高，從而達到能效控制，實現最終節(jié)能的目標。總體概括，建筑能效管理系統(tǒng)的總體需求如下。（1）實現對電氣設備的登記、維護和管理。樓宇中所有設備的型號、參數、位置、與其它設備關系等信息都要維護在系統(tǒng)中。（2）系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測、控制樓宇中的所有電氣設備。（3）系統(tǒng)要提供電氣設備異常告警、也可根據預設條件調整設備。（4）系統(tǒng)要能夠安全、可靠的運行3.2功能需求通過對現在建筑能效管理現狀分析，針對當前樓宇能效管理的問題，本課題基于WebServer、FTP、管理系統(tǒng)等IT技術，開發(fā)實現能夠對建筑電氣管理控制的系統(tǒng)。具體需要滿足如下需求。3.2.1系統(tǒng)管理需求體系經管性能應當涵蓋權利范圍的經管、客戶經管、腳色經管、修改密碼、修改用戶信息。以此滿足使用建筑能效管理系統(tǒng)人員的管理。（1）功能權限管理系統(tǒng)需提供權限、角色、用戶三級管理。在系統(tǒng)中，所有的菜單功能均定義成權限。應用過程中，管理員先定義角色，再根據角色定義不同，授予角色不同的權限。管理員可以將腳色授予一個客戶，如此，客戶便具有了該腳色所具有的全部的權利范圍。從而可以登陸系統(tǒng)進行相應操作。一個用戶可以同時關聯(lián)多個角色。一個角色也可以賦給多個用戶。（2）數據權限管理在管理員創(chuàng)建用戶時，選擇用戶管轄單位。用戶創(chuàng)建成功后，該用戶就具備了指定單位的數據訪問權限。非指定單位的數據是不可見的。（3）客戶經管由此，對體系的客戶實施經管。完成客戶的增加、查找、內容修改功能。圖3.1用戶管理需求界面圖（4）角色管理管理系統(tǒng)要能夠定義角色。不同角色具有不同的管理系統(tǒng)的權限。圖3.2角色管理需求界面圖3.2.2基礎信息維護需求系統(tǒng)要能夠維護基礎信息，如建筑信息管理、建筑信息查詢、設備類型管理、電表信息管理、傳感器管理功能。圖3.3基礎內容需求界面圖（1）建筑信息管理實現建筑信息（包括單位、樓棟、樓稱、區(qū)域）、用電設備、電表設備的增刪改查。單位信息包括單位名稱、單位地址、聯(lián)系電話、簡介、傳真、建筑規(guī)模?？蔀閱挝粯菞澾M行管理。樓棟包括樓棟名稱、樓棟編號、樓棟地址、所屬單位、備注說明、建造時間、樓層數等。可為樓棟配置樓層信息。樓層包括樓層名稱、樓層編號、說明、區(qū)域（房間）數等。可為樓層配置區(qū)域（房間）。區(qū)域包括名稱、用途、編號、備注等?？蔀閰^(qū)域（房間）配置用電設備。用電設備包括設備名稱、安裝時間、資產編號、設備型號、安置地址、設備類型、額定功率?？蔀槠渑渲脗鞲衅髟O備。電表設備包括電表名稱、安裝時間、資產編號、電表型號、電表類型、用途、安裝位置、電表與建筑信息關聯(lián)關系。（2）設備類型管理要實現各種設備的添加、管理、查詢功能。本系統(tǒng)中最多的組成是電氣設備終端，所以該部分的管理至關重要。此部分要求能夠對每個終端進行詳細管理。通過該模塊可以新增定義設備類型，當設備類型變化時，可以修改設備類型?？梢圆樵兯幸讯x的設備類型。圖3.4設備管理需求界面圖（3）傳感器管理傳感器是本系統(tǒng)中最終要的設備，它承擔著對終端設備數據監(jiān)測采集的功能，所以必須要能夠把傳感器進行有效管理，如類型、型號、資源的增刪改查，以及傳感器狀態(tài)周期上報時間、預警閥值的設置。傳感器型號包括傳感器類型、型號名稱、型號編號、供應商、備注說明，傳感器類型默認N種，包括墻面開關、帶計量插座開關、不帶計量插座開關、感光器、紅外控制器、光傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器等。傳感器資源包括設備編號、設備類型、設備供應商、設備型號、所屬區(qū)域、安裝位置、安裝時間、額定功率、資產編號、在線狀態(tài)。資源管理中，要為傳感器配置用電設備。可對溫度感應器、流明度感應器、運動感應器等設備周期上報時間進行設置，支持批量操作。需要通過調用前置機接口，將參數傳遞到傳感器。圖3.5傳感器管理需求界面圖圖3.6傳感器管理需求界面圖23.2.3設備告警需求此需求是本體系的中心管制性能，應當完成對全部裝備的失常境況實施告警，并且可以對所有歷史告警信息提供查詢功能。通過該模塊可以根據時間為關鍵字查詢設備告警信息，詳細了解告警的具體情況，以便處理。圖3.7設備告警需求界面圖3.2.4設備控制需求經過對設備的監(jiān)測和告警，如何進行對設備的控制操作是本系統(tǒng)的核心功能。系統(tǒng)需要向用戶提供遠程實時控制設備的開、關、燈亮度、空調的溫度和風速、模式等功能。用戶也可以通過配置策略和計劃，有計劃的控制設備的開、關、亮度、溫度、模式等。用戶可以通過系統(tǒng)監(jiān)控界面，實時了解每個監(jiān)測點（終端和傳感器）的工作狀態(tài)和實時數據。系統(tǒng)需要提供單控、抄表、群控、計劃控制和策略控制的功能。（1）實時監(jiān)測控制通過圖形化界面，顯示某個單位/樓棟/樓層區(qū)域的能耗情況、區(qū)域房間環(huán)境參數（亮度、溫度、濕度）、設備的工作狀態(tài)等信息。可以對某個單位、樓棟、樓層、區(qū)域（房間），實現電表拉合閘操作。可以對某個用電設備，實現開、關、調節(jié)亮度、改變模式、上下電等操作。圖3.8設備實時監(jiān)測需求界面圖（2）設備計劃控制系統(tǒng)要可以支持計劃控制，當時間變量達到計劃值時，開啟控制。要求支持多種時間設置方法，控制某個設備或多個設備在指定的時間點執(zhí)行停上電操作。時間設置方法有：一次性：在設定的時間，一次性執(zhí)行一次分鐘：從設定的時間起，每隔幾分鐘執(zhí)行一次日：從設定的時間起，每隔幾日執(zhí)行一次周：從設定的時間起，每隔幾周執(zhí)行一次；也可設置每周的周幾執(zhí)行，支持多選。月：從設定的時間起，幾月的幾號執(zhí)行，支持多選；或幾月的第幾周周幾執(zhí)行，支持多選。（3）策略控制系統(tǒng)要實現策略控制功能，及預先設定控制條件，當監(jiān)測數據符合條件系統(tǒng)要提供當某個條件滿足時，控制某個設備或多個設備執(zhí)行某種操作的功能。觸發(fā)條件有以下幾種：開關狀態(tài)、溫度、濕度、感應器觸發(fā)告警、光照流明度、電流、電壓、功率、頻率。提供的運算符：and(與)、or(或)、not(非)、lt(小于)、gt（大于）、eq（等于）、le(小于等于)、ge（大于等于）、in(in集合運算)、btw(between判斷)。設備對應操作：電燈：開、關、調整亮度；空調：停電、上電、開、關、制冷、制熱、通風、睡眠；其他用電設備：停電、上電。圖3.9設備策略控制需求界面圖3.2.5統(tǒng)計分析及報表需求針對系統(tǒng)運行過程中通過傳感器、前置機上載到BEMS系統(tǒng)中的海量數據，系統(tǒng)必須能夠提供數據分析功能。針對大量設備運行的數據，有效的分類分析結果將對能效管理控制起到指導和重要的參考作用。要具體可提供設備能耗分析、建筑能耗對比分析功能。針對基礎數據的分析后要能夠直觀的以報表的形式展現給使用者，并且要能夠提供給使用者對報表的定制功能。（1）統(tǒng)計分析設備能耗分析統(tǒng)計某個單位/樓棟/樓層/區(qū)域下，某時間段內，用電設備的能耗情況。當不選擇具體某個設備時，按設備類型，統(tǒng)計該區(qū)域下各類設備的總用電量。選擇某個設備時，統(tǒng)計設備分段時間的用電量。統(tǒng)計前提該設備使用了帶計量插座開關，否則無法統(tǒng)計。建筑能耗要可以實現同比環(huán)比不同樓棟總用電量分析，日、月、年比較。同一棟樓，日、月、年用電（總用電量）的環(huán)比、同比統(tǒng)計分析。（2）報表輸出要求系統(tǒng)能夠提供多類報表，用戶可以自定義報表模板，定期為用戶生成報表。用戶可以以電表歷史數據、建筑能耗數據、設備能耗數據為基礎，提供自定義報表功能。用戶可自定義報表內容（字段）、統(tǒng)計范圍、統(tǒng)計周期。BEMS系統(tǒng)中要能夠后臺運行報表任務，并支持根據用戶設定的時間和定義的報表模板，定時生成固定格式的報表。提供報表模板，前臺提供增刪改查、預覽、激活/去激活、立即生成等功能。歷史的報表，提供界面查詢功能。圖3.10報表輸出需求界面圖圖3.11報表模板需求界面圖3.3系統(tǒng)非功能性需求分析建筑能源效率的經管體系的詳細需求為完成互聯(lián)網化，其關鍵符合經管人員差別種類的事務，另外，也應符合經管內容、經管客戶事務等差別的請求。這種具有多個性能的事務經管體系在為經管人員供應完整服侍，另外也可以提升任務品質，減小任務負擔。但在策劃進程內，應當逐漸處理的關鍵技能問題為：（1）數值庫經管系統(tǒng)選擇平穩(wěn)性較佳的，將其當作擇優(yōu)選取建筑能源效率經管消息體系每日需要處置的數值極多，比如MySql等類別的數值庫系統(tǒng)已經無法滿足越來越多的需求，另外由于操縱次數較多及數值較為復雜的因素，每個記載在形成時或許將牽涉7-8個數值表，此便對數值系統(tǒng)的平穩(wěn)性指出了極嚴的需求，只有選取一個對于高級且極為平穩(wěn)的數值庫經管體系，方可符合需求。（2）系統(tǒng)總體的安全特性與牢靠特性假如無法保證任務消息溝通系統(tǒng)的平安特性，那么將產生人工的失誤操縱或故意毀壞等行動產生的數值遺失難題，因此任務消息溝通系統(tǒng)的平安特性難題會被極度關注。而且銀行體系的特別特性，因此在選取體系的軟硬件進程中，應當將體系的功能需求與牢靠平安性聯(lián)合協(xié)同思考，最先選取部分可以保障體系平穩(wěn)的物品。關于對資料的貯存拷貝，能夠思考更加純熟平安的辦法。為添加體系的平安保證，也能夠對客戶執(zhí)行分層經管等。并且，由于應用了海量的新技能，所以沒有缺陷的補丁經管體制與體系晉級對策同樣應當實施對應的策劃。（3）體系回應的迅速性一種體系回應操縱命令的迅速特性極為關鍵，回應操縱成員操縱命令的速度大小，直白干擾了任務效力的大小與人工能源的耗費改良情況。（4）互動頁面的和睦性太過冗雜的操縱辦法及互動頁面通常將對底層操縱成員產生困惑，由于其增加了培育的時間，另外，也能夠提升底層任務成員的進入門檻，此便能極大的干擾到真實操縱中的任務效力，因此，互動頁面的和睦性屬于體系前端互動頁面策劃的核心。和別的人力體系相同，代碼策劃應當具備優(yōu)良的操縱頁面，操縱時應當實現簡潔、有用、得體、漂亮，應當可以展現對應的亮點。（5）可經管性建筑能源效率經管消息體系總體上使用更加純熟與平穩(wěn)的B/S結構，正常保護體系極其簡便，后端的視圖一致，從規(guī)劃層級觀察，此體系詳細涵蓋數值伺服器及運用伺服器，數值伺服器的數值視圖能夠相互統(tǒng)一，為數值的保護與拷貝供應了方便。對于體系設定的硬件舞臺，全部應用專門用具對其服侍特性、并發(fā)管制、平安性與數值流量等信息實施管制，另外，也對遠距離的經管及毛病剖析作業(yè)供應了支撐。（6）維護已有的體系規(guī)劃任務應當促進機構已有的硬件投入獲得極大程度的使用，并且將體系規(guī)劃在上面，極大限度的應用本有的機械裝備，實現物理裝備的整個視圖，防止重復、太過的投入資金。（7）應當具有優(yōu)秀的拓展性，另外也是便利實施對其保護的任務。想要提升體系的事務處置水準與范疇，必須使用大型關聯(lián)數值庫；但是想要符合客戶差別的特色化需要，及末期能夠完成的自主開發(fā)任務，數值架構在策劃進程中被實施標準；并且，也能夠參照本身的事務開發(fā)境況，實時添加裝備。

第四章系統(tǒng)詳細設計4.1系統(tǒng)組網設計BEMS系統(tǒng)的典型組網如\o""圖所示。系統(tǒng)組網圖4.1BEMS系統(tǒng)組網圖各個模塊提供的能力如下所示：能耗數值搜集層該層的功能是即時的對能耗測量表的脈沖消息實施搜集，劃分時間和類別貯存，本層的首要裝備是數值采集器及各類脈沖導出測量表具電表，數值采集器與測量表之間用訊號線銜接。能耗數值經管層該層的功能是自主或依據設置時間對體系內的全部數值采集器搜集到的數值實施調去查閱及貯存，體系自主實現能耗數值剖析處置，自主形成各類模式的剖析報告，體系依據各層經管權利范圍對查找、更改、管制與打印等性能實施供應。各節(jié)點提供給的功能：CAS（CentralAuthenticationService），中央認證服務是耶魯（Yale）大學的ITS開發(fā)的一套JAVA實現的開源單點登錄（SSO，singlesign-on)的服務。用以實現對系統(tǒng)角色登陸的權限認證。本系統(tǒng)中CAS服務器和BEMS服務器通過接口提供認證服務。MDM(MasterDataManagement)，主數據管理指在本系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)中為了保持主數據的一致性、可控性、完整性、無異議性而進行主數據的定期同步。MDM給BEMS提供接口。FTP服務器，部署后通過以太網連接多個BEMS體系，供應貯存空間，客戶經過FTP用戶工作站代碼，經過互聯(lián)網銜接至遠距離FTP服務器。然后，用戶向服務器程序發(fā)出各類命令，服務器就可以執(zhí)行接收到的命令，執(zhí)行完后會將執(zhí)行的結果返回。因系統(tǒng)無雙機備份，所以以此提供BMS系統(tǒng)數據的共享、備份，以實現系統(tǒng)數據的安全性。通過FileTransferProtocol(文件傳輸協(xié)議)來備份、管理BEMS數據庫中的數據。數據庫服務器，為BEMS系統(tǒng)提供數據服務，實現數據保存，向MDM、FTP網元提供數據，它使用公共數據存取語言SQL提供查詢、刪除、增加、更新、事務管理、索引、查詢優(yōu)化、高速緩存功能。前置機，前置機是實現業(yè)務拓展的一種通用設備，其主要作用可以提供網絡通信功能，報文認證功能、通用接口、協(xié)議轉化、數據格式轉換等功能。本系統(tǒng)中前置機外端接收各種設備采集器采集的信息，輸出統(tǒng)一的數據報文給BEMS處理系統(tǒng)。使用前置機具備了良好的系統(tǒng)可擴展性。為后續(xù)系統(tǒng)擴展管理更多的子系統(tǒng)提供接口。4.2系統(tǒng)層次設計根據當前最通用的系統(tǒng)層次結構及S.S.H框架的特點，本系統(tǒng)使用通用四層結構。(1)系統(tǒng)分層開發(fā)，各層獨立實現。(2)數據庫與業(yè)務層分離，提高系統(tǒng)安全性。(3)極大的提高代碼的重復利用。圖4.2BEMS實現層次結構圖4.3功能結構設計BEMS系統(tǒng)功能結構圖如下所示。圖4.3BEMS系統(tǒng)功能結構圖能效管理系統(tǒng)是一個復雜、龐大的系統(tǒng)，一個完善的能效管理系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，例如基礎信息、權限管理、實時數據搜集、統(tǒng)計分析、能源控制、報表信息等。基于大型、復雜系統(tǒng)的漸進開發(fā)流程，能效管理系統(tǒng)分為幾個迭代版本開發(fā)。本版本計劃完成，基礎信息、系統(tǒng)管理、照明控制、配電抄表、數據管理、統(tǒng)計分析、報表管理等功能。4.4消息及接口設計系統(tǒng)中各子模塊以及對外提供的接口較多，需要統(tǒng)一定義，便于系統(tǒng)消息格式的統(tǒng)一、通用，以及后續(xù)系統(tǒng)的擴展。本系統(tǒng)主要涉及四個接口，分別為BMS與CAS的鑒權接口、BMS與前置機的消息接口、前置機與傳感器的接口、傳感器與設備的接口，通過這些接口傳遞系統(tǒng)及設備間的消息信息，上行實現信息的采集、下行實現命令傳達。接口設計如下所示：圖4.4BEMS接口設計圖4.4.1與CAS的鑒權接口及消息鑒權接口表4-1鑒權接口接口名稱接口路由消息體響應消息鑒權接口標識目標服務器的URL發(fā)送的消息體響應消息體{result：errorcode}鑒權接口消息{messagehead，ID，authentication_content，status，time}4.4.2設備接口及消息設備接口表4-2設備接口接口名稱接口路由消息體響應消息設備接口標識目標設備地址發(fā)送的消息體響應消息體{result：errorcode}設備接口消息{messagehead，equipment_ID，type，status，equipment_content，time}4.4.3傳感器接口及消息傳感器接口表4-3傳感器接口接口名稱接口路由消息體響應消息傳感器接口標識目標傳感器地址發(fā)送的消息體響應消息體{result：errorcode}傳感器接口消息{messagehead，sensor_ID，type，status，alarm_type，sensor_content，time}4.4.4前置機接口及消息前置機接口表4-4前置機接口接口名稱接口路由消息體響應消息前置機接口標識目標前置機地址發(fā)送的消息體響應消息體{result：errorcode}前置機接口消息{messagehead，front_end_processor_ID，terminal_type，status，ifreport，front_end_processor，time}4.4.5消息返回碼定義表4-5消息返回碼Result值意義Success0消息執(zhí)行成功Error11發(fā)送失敗Error12操作超時Error13無效操作Error14數據庫錯誤Error15操作失敗，系統(tǒng)內部錯誤Error16無響應Error17系統(tǒng)異常4.5數據庫設計數據層是針對某一系統(tǒng)或應用環(huán)境，提供據具體的數據存儲和數據服務的解決方案?；诖藖順嬙煲惶追舷到y(tǒng)的數據庫模式，給系統(tǒng)提供數據的存儲、檢索、維護等功能，使之能充分滿足系統(tǒng)、用戶應用的需要。例如用戶可以方便、及時、準確的得到所需的各類數據。 關系數據庫是當前主流的數據庫，它是依據關系數據模型而建立的。在特定的環(huán)境中，關系是由實體和實體間的聯(lián)系構成的。全部的實體之間的關聯(lián)組成了一項關聯(lián)型數值庫。在數值庫的策劃進程內，ER（Entity-Relationship）模型是一種非常通用的方式。ER圖通常用于構建實體間的關系模型，它使用實體、屬性和聯(lián)系三個基本要素來直觀化的顯示實體關系。這種圖可以非常直觀的表示實體關系，利于參與者對數據關系的理解。ER三要素：實體，有相同屬性的一類實際物體。屬性，實體具有的特性。聯(lián)系，在實體之間或內部產生的關系。有一對一、一對多、多對一、多對多等。ER構圖過程：確定本系統(tǒng)的實體。確定實體的屬性。確定聯(lián)系確定各聯(lián)系的類型矩形框：用來代表實物，在其中寫下名稱。菱形框：用于代表關聯(lián)，在其中寫下關聯(lián)名。連線：實物和特性、實物和關聯(lián)、關聯(lián)和特性之間通過直線連接，用小矩形標注聯(lián)系類型。圖4.5數據庫關系模型圖4.5.1數據庫表設計根據系統(tǒng)結構及ER圖，本系統(tǒng)的數據庫表設計如下表4-6數據庫表No.表名作用1organization組織表2area區(qū)域表3building樓宇表4floor樓層表5permission權限表6role角色表7user用戶表8role_ref_permission角色關聯(lián)權限表9user_ref_role用戶關聯(lián)角色表10elecmeter電表記錄表11elec_ref_area電表關聯(lián)區(qū)域表12equipment設備表13sensor傳感器表14equipment_ref_sensor用電設備關聯(lián)傳感器表15plan計劃表16strategy策略表17energy_data能耗數據表18report報表記錄表19alarm告警表4.5.2表結構設計（1）組織表組織表用以存放機關、企業(yè)、社區(qū)等組織的信息。表4-7組織表字段名字段類型缺省值主鍵索引字段解釋#idbigintsequence主鍵namevarchar(128)非空組織名稱telephonevarchar(128)組織電話faxvarchar(128)組織傳真areadouble組織建筑規(guī)模addressvarchar(256)組織地址descriptionvarchar(256)備注（2）區(qū)域表區(qū)域表用以保存樓宇各區(qū)域的詳細信息。表4-8區(qū)域表字段名字段類型缺省值主鍵索引字段解釋#idbigint主鍵floor_idbigint外鍵關聯(lián)“樓層表”的idnamevarchar(128)非空區(qū)域名稱numbervarchar(128)區(qū)域編號purposevarchar(128)區(qū)域用途descriptionvarchar(256)備注(3)樓宇表樓宇表用以存放樓宇詳細的地址、名稱信息、建造時間、樓層數等詳細信息。表4-9樓宇表字段名字段類型缺省值主鍵索引字段解釋#idbigintsequence主鍵organization_idbigint外鍵關聯(lián)“組織表”的idnamevarchar(128)非空樓棟名稱numbervarchar(128)樓棟編號buildtimetimestampCURRENT_TIMESTAMP建造時間floorcountint樓層數addressvarchar(256)樓棟地址descriptionvarchar(256)備注(4)樓層表樓層表用記錄某棟樓宇內各樓層、區(qū)域的信息。表4-10樓層表字段名字段類型缺省值主鍵索引字段解釋#idbigintsequence主鍵building_idbigint外鍵關聯(lián)“樓宇表”的idnamevarchar(128)非空樓層名稱numbervarchar(128)樓層編號areacountint區(qū)域數量descriptionvarchar(256)備注(5)權限表權限表保存BEMS系統(tǒng)中各菜單的關系及權限。表4-11權限表字段名字段類型缺省值主鍵索引字段解釋#idbigint主鍵name_cnvarchar(128)菜單的中文名稱typeint菜單類型0：可見1：不可見urlvarchar(256)菜單所對應的URL地址parent_idbigint菜單的父級菜單descriptionvarchar(256)備注(6)角色角色表用以記錄所定義的各類角色表4-12角色表字段名字段類型缺省值主鍵索引字段解釋#idbigint主鍵namevarchar(128)非空角色名稱isdefaultint是否是默認角色descriptionvarchar(256)備注(7)用戶表用戶表用以保存所注冊的用戶，詳細保存用戶的信息。該信息還將用戶同步到健全系統(tǒng)，用戶登錄時用于鑒權。表4-13