建筑能效管理系统的设计与实现

PAGE65摘要能源是支撑人类社会生存和发展的最基础的资源，没有能源整个社会将无法运转。随着科技的发展，研究采用低成本的方法，用系统化、智能化的管理手段降低能源消耗、提高能源利用效率成为建筑节能发展的重要研究方向。因此基于当前先进的计算机网络和电气设备控制技术，结合各类优化设计方案，构筑完善的建筑能效管理系统是建筑节能的重要内容，对我国建筑能源可持续发展具有重要的现实价值。对于经管体系，其由经管人员和经管目标构成的一项总体，并且由经管人员进行掌控。能效是指转化为所需能量与输入总能量之比。建筑能效管理系统是随着建筑物管理系统发展而来的。本课题设计和实现一个智能建筑能效管理系统，实现对建筑内电气设备管理监测和自动控制，通过对监测数据的分析输出报表及告警，根据数据分析结果提供优化节能运营方案，以达到降低能耗，提升能效，节省能源的目的。本文所研究的建筑能耗管理系统具有如下特点：1、通过建筑能效管理系统管理楼宇内的所有设备，每个设备的开、关、调、用等都可通过系统实现，不需到达设备安装现场，极大的方便管理者。2、本系统不仅可实时管理设备，更可以通过计划和策略方式实现对能效的综合运营管理，对能耗节约，能效提升的效果非常明显。3、系统提供定制化的报表功能，使用者可以根据对能耗管理的各类需求，自己定制报表，直观清晰的展示能耗统计、管理、及监测的状况。4、FTP文件管理模式，数据传输速率保证高效，并可实现数据的双备份。5、独特的WebServer登陆模式，便捷实现远程登陆管理。关键词：建筑能耗，智能建筑，能效管理，节能

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目录摘要 IABSTRACT II第一章绪论 11.1研究背景和意义 11.1.1研究背景 11.1.2研究意义 31.2国内外研究现状 41.2.1国外研究现状 41.2.2国内研究现状 61.3本文的组织结构 8第二章相关理论与技术 92.1相关概念 92.1.1智能建筑 92.1.2管理系统 92.1.3建筑能效的意义 102.2FTP数据传输 112.3WebServer控制 122.4前置机数据采集 132.5系统开发环境 132.5.1Java语言 132.5.2Oracle数据库 132.5.3SQL语言 142.5.4服务器 142.5.5操作系统 142.6系统开发框架及层次结构 142.6.1Struts 152.6.2Spring 152.6.3Hibernate 16第三章需求分析 173.1系统需求概述 173.2功能需求 183.2.1系统管理需求 183.2.2基础信息维护需求 193.2.3设备告警需求 213.2.4设备控制需求 213.2.5统计分析及报表需求 233.3系统非功能性需求分析 24第四章系统详细设计 264.1系统组网设计 264.2系统层次设计 274.3功能结构设计 284.4消息及接口设计 294.4.1与CAS的鉴权接口及消息 294.4.2设备接口及消息 304.4.3传感器接口及消息 304.4.4前置机接口及消息 314.4.5消息返回码定义 314.5数据库设计 324.5.1数据库表设计 334.5.2表结构设计 34第五章系统实现 435.1BEMS系统登陆功能实现 435.2修改密码功能实现 435.3基础信息功能实现 445.4基础信息管理功能实现 445.5数据管理功能实现 45第六章BMES系统部署与测试 476.1BEMS系统部署结构规划 476.1.1部署结构 476.1.2部署规划 486.2BEMS系统部署实施 486.2.1安装BEMS软件 486.2.2配置BEMS软件 496.3BEMS功能测试 516.3.1系统登录测试 516.3.2系统信息管理测试 526.3.3管理策略测试 556.4BEMS非功能性测试 56第七章总结与展望 607.1总结 607.2展望 61参考文献 62致谢 65

第一章绪论1.1研究背景和意义1.1.1研究背景通过统计，探究成员发觉，在单位体积的空气中，中国淮南区域的总悬浮颗粒物要比淮北区域低了大概55%，南方区域的民众人均寿命要比北方长5.5年，此类情况能够产生，主要因为中国北方区域的民众因心肺疾病去世的例子比南方多很多。中国空气污染的首要根源为工业污染与废弃物尾气的排出，当中，五成源自于电力产业，因为在北方，人们对火电的运用相对普遍，钢铁等具有高耗能的公司同样较多，比起以水电为首的南方区域，北方的污染物排出量要多很多，另外五成源自于水泥建材、钢铁、有色冶金等非电力产业。在之前的三十多年中，中国在金融开发方面获得的成就是巨大的，而且妇孺皆知，然而现在高耗能行业漫无目的地开发早就逐渐变成中国金融开发样式改变的关口。新近这些年，海量的雾霾早就引发了国家当局对空气污染的重视，此还增大了我国民众对环境改良的信心。面对中国目前的详细境况，在环境保护上，我们缺少较多的高级、精密和尖端的技能环保首要依赖方针的推进。当中，“国十条”重申应当对污染物的排出量进行综合管制，2017年终，中国首要空气污染物排出量必须降低超过三成。此外，一项指标为，到了2017年终，核心地区的PM2.5浓度减少两成。因为PM2.5的浓度在以往十年几乎维持平稳，想要在三年时间中减少两成，其困难极大，即便打五折，PM2.5的浓度同样应当降低一成。另外，VOC管制属于空气污染管制在中国的单薄步骤，整治困难极大。在十八届三中全会中，《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》通过，其中提出，在革新环境文明的机制中，应当改良国家土地空间能源的开采体制、改良能源节省使用体制、改良环境维护体制，推进产生人和自然和睦相处的当代化建造开发新布局。现在，在建筑业内，中央空调耗能极大，在国家的节能减排中，饰演了十分重要的脚色。另外，对环境的适宜度进行提升，对用电装备的能耗进行降低，对用电装备的节能功效进行提升，变成中央空调公司与客户一同追逐的目的。建筑内耗能极大的是中央空调，这些年其获得了极大的开发，从原来的变频多联机空调到现在的数码涡旋空调，从之前的智能变频中央空调到如今境内极其精密尖端的全直流变频智能多联式空调及被叫做如今能效很大的超高效双级压缩降膜型离心机。在节能减排的大环境下，各个地区的中央空调制造企业一直处在绿色节能技术的前沿，不仅符合顾客适宜度的需要，也符合高效节能的消耗需要，另外还建立了产业低本钱运转的新时期。欧盟、美国、韩国、澳大利亚、新西兰、日本等繁荣国家这些年先后创建了该国的能效标记体制，而且日本对照明、空调、电梯、热水器、通风等体系等执行了强迫性资源使用效力标记，这些年同样逐渐提升了其资源使用效力的规则。最后发现，应用强迫性资源使用效力标记后，在电能损耗上，比上年降低了近两成，表明即便是建筑节能开发相对完备的日本，其潜能依旧极大。境内的相关机构同样编写了《建筑能效测评与标识技术导则》，动手探究与推广建筑能效标记凭证体制。能源是支撑人类社会生存和发展的最基础的资源，没有能源整个社会将无法运转。随着世界的发展和进步，社会发展的需求与能源制约的矛盾越来越突出，越来越明显。在现代工业社会中，社会的发展愈迅速，发展对能源的需求愈呈指数级的增长。2012年的《中国的能源政策》白皮书中提出，我国能源资源禀赋不高，特别是石油、煤炭、天然气等化学能源国内人均拥有量很低。根据统计数据看我国的煤炭、石油和天然气的人均占有量仅为世界人均水平的67％、5.4％和7.5％，以此看出虽然我国总体资源总量尚可，但除以庞大人口基数后的人均资源拥有量还处于较低的水平[1]，说明我国是一个能源非常短缺的国家。我国还是一个能源消耗的大国。根据发达国家的发展经验，随着我国现代化建设的开展以及城镇化的推进，对于建筑能耗，其会逐步超过交通、制造、工业等别的产业能源消耗而最后变成社会资源损耗极大、能源消耗极多的行业。我国各产业能耗在总能耗中的占比跟刚建国时已发生了很大的变化，当前建筑能耗在能源消耗总量中的比例很大。根据住建部的合计，建筑能耗在资源总消耗额中占据的比重早就从20世纪70年代末的10％，增加到近年的27.45％，并且建筑用能增长趋势还非常明显呈逐步上升的趋势[2]。中国一年刚建的建筑总数超过20亿平米，而且也会连续极大的时间。也就是意味着建筑能耗也会随着建筑的增长而逐渐增加。已建成建筑能耗涵盖空调、燃气、采暖、供水、照明等。当中照明与空调能耗已超过整个建筑能耗的70％[3]。1.1.2研究意义中国“十二五”计划指出24个首要目标，大多数的执行进展速度优于预测，然而氮氧化物排出的降低量，石化资源占据一次资源消耗比例，单位GDP资源损耗的减少量，单位GDP二氧化碳排出的减少量等4个目标实现的进展速度延迟于预测。以单位GDP能量消耗进行核算，每百万美元能源的消耗，比起如今全球的均匀水准要大2.2倍，与美国相比，则大了2.3倍，和欧盟相比，则大了4.5倍，同日本相比，则大了8倍。即在节约能源减少排放上，中国与全球部分繁荣国家仍具有极大的距离，应当深层次增大执行的强度。大的建筑属于能源消耗的大户，由于大的建筑持续显现，建筑能耗在极大程度上增多而中央空调的能源消耗占据建筑能耗的比例约超过五成。现在，大的建筑均配置楼宇自控体系(BAS)，然而，大部分BAS均是对体系内的装备实施单独监测，而非总体监测，极少部分的BAS对体系实施总体监测，然而监测的算法种类繁多，监测办法是不是科学需要评测。对于从文所讲的“建筑能效评测体系”，其不但可以剖析已有的管制措施是不是科学，并且也可以核算出能源消耗的详细值，为后来的节约能源改进供应参照，所以对建筑物实施能源效率的评测具备极其关键的价值。在当代楼宇自控体系内，自动控制技能、电力电子技能、电脑技能、网络通讯技能获得了快速的开发，应用此类技能制造的物品同样持续符合大家逐渐增大的环境适宜度及有效节约能源的需求。然而环境适宜度与有效节约能源的概论相对含糊，也就是哪类环境适宜度最佳，一小时消耗多少能源方可属于节约能源，其中缺少一致的规则。建筑能源效率评测体系可以对环境的适宜度进行逐渐寻优，对于早就安置了楼宇自控体系的建筑，其评测体系可以对各项体系的能源效率实施评测、而且能够对控制下的体系实施总体的能源效率评测，从而能够对楼宇的能源效率实施级别评测确定。我国是最大的发展中国家，随着我国现代化建设的迅速开展，当前愈发紧张的能源形势已经成为制约我国社会发展的重要因素。我国社会当前发展的特点和社会建设对能源需求的增长趋势决定了我国建筑能耗将保持长期持续的增长。如此大的能源需求量跟能源的日益短缺形成了很尖锐的矛盾。如何有效的解决这一矛盾，将影响我国现代化建设的开展进程。建筑节能理念是结合现阶段我国能源现状以及我国全面建设小康社会走可持续发展道路而提出的一项重大措施。开发节能技术和设备是节能工作的一个方面，除此之外从建筑系统节能方向进行突破是解决能耗问题的重要方向。既然建筑能耗已经位于社会总能耗的首位，且空调、照明等用电设备能耗又占建筑能耗之首，那么如果从建筑能耗的电能着手，探究怎样减少建筑中的电能消耗，对处理资源供需矛盾、实现能源可持续发展是非常有现实意义的。所以本文所关注的是建筑电气节能的研究与实施。基于有效的能源管理思想、将节能技术用于生产实践，使组织能够持续降低资源损耗、提升资源使用效力，此不但为建筑节约能源开发的观念，同样为其节能发展的手段。随着科技的发展，研究采用计算机，用系统化、智能化的管理手段降低能源消耗、提高能源利用效率为建筑电气节能的研究与实施提供了技术基础。因此基于当前先进的计算机网络和电器设备控制技术，结合各类优化设计方案，构筑完善的建筑能效管理系统是建筑节能的重要内容，对我国建筑能源可持续发展具有重要的现实意义。本次研究的课题为BEMS全称为BuildingEfficiencyManagementSystem，建筑能效管理系统。系统采用终端数据采集、高效数据分析、计算机集中控制、实时系统管理的方式，实现对建筑物内各个区域电气能源消耗全过程、全参数（能耗、环境参数、灯光状态）在线监测，对各种监测数据进行统计和分析，并生成各类报表和告警，并可根据设置自动实施节能操作，为用户分析建筑能耗、优化系统运营、实施节能改造提供良好的技术手段和科学的依据。系统还可以根据监测点监测数据变化情况对能耗设备进行自动控制。本系统是大型公共建筑、住宅小区、工业园区能耗监测、节能运行管理和自动控制的综合解决方案。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状对于能效标记体制，其优于显著的优势为投进较少，效果较佳，对消费群体的干扰较大，逐渐深受各国的喜爱。现在，在全球范畴中，执行能效标记证书体制的国家有37个，当中，应用能效规则并且获得了明显的环保、节能与金融收益的国家有34个。各个国家建筑能效标记关键为级别标记，对于能效标记的级别的区分，首要思考资源损耗与环境干扰2个部分，参照单位时间单位面积中能耗数值的多少与CO2排放量的高低实施定分评定等级，通常把能效级别划为A到G7个级别。标记凭证通常涵盖下列细则:房屋地址、数值、各个能源消耗及CO2的排出量、通过核算得到的能效级别、改良后的资源使用效力级别及首要节能提议。各个国家选用差别软件对建筑资源使用效力实施评测核算，并且把差别级别的能效标记凭证插入在对应软件内，软件可以形成含有和资源使用效力相匹配的能效标记的报表。标记成员很多均是通过核准的建筑部分的工程师或与有关的专门成员。关于形成的标记成果，会随意提取当中的一成实施检验、核算并且实施复查。这些年，欧盟十分重视提升建筑物的资源使用效力，在欧盟的核心国家中，比如荷兰、法国、德国等，均有国家自身的节能规则，但是此次全欧盟建筑能耗规则系统的制作，是在之前各个欧盟国规则系统前提下综合化的清理与完备。欧盟委员会早就编写与修正了一致的建筑能效评测规则，并且与已有的各个欧盟成员国的规则一同产生一组较为完备的建筑能效规则系统。那时，欧盟节能的目的为:截至2010年终，所有欧盟建筑物资源使用效力提升18%(以1995年作为基期)。欧盟委员会制作了一连串的司法律例对建筑物的资源使用效力实施制约，而且对欧盟的各个刚参与的国家在建筑物资源使用效力规则上完成规则化。对于建筑物资源使用效力凭证(EPBD)，能够以司法的模式去发扬效用，具备必然的强迫性，该凭证涵盖欧盟各个成员国已行规则中本有的详细阈值，而且，客户拥有能够对比的建筑物资源使用效力值。日后，全部刚建的建筑物均务必满足EPBD所界定的极小节能规则的条件，而且刚建的建筑物应当为日后节能设备供应或预设端口;原本已经建好的建筑在改建时同样应当依据极小节能规则实施开工。EPBD命令规定，关于满足节能规则的建筑物，应当为其颁布对应能效级别凭证，相关能效经管机构应当对取得能效级别凭证的建筑物实施按期检验，并且评测其节能境况。1、指出节能概论上世纪七十年代，石油风险过后，全球各个国家的当局广泛意识到资源难题十分严重，资源的日益减少与世界对能源需求的日益增加成为全世界急需解决的一个重大问题。继而提出了建筑节能的概念。各国相继着手将建筑节能当作国家的基础方针，联合国家的资源制造和消耗境况，制作并且执行了一连串的建筑节能律例及对应的开发举措。如今全球有九十多个国家与区域在建筑节能方面获得了差别水平的成效，当中六十多个国家与区域拥有用在刚建的建筑的强迫性节能规则[4]。通过市场机制推动建筑节能措施已成为世界发达国家采用的普遍做法，例如德国复兴开发银行的借款补贴体制、美国资源之星标记体制、英法等国的资源税体制等，这些措施对提升各国人民正确认识能耗问题、灌输和普及节能意识有非常好的推动和牵引作用。除了以上这些措施外，各国还广泛采用其它一些措施来推动整个社会的建筑节能，例如国家划拨专项资金鼓励节能技术的研究开发利用、国家或经济团体建立专项建筑节能基金、国家推动智能城市建设等方面并利用市场化的推动手段来开展建筑节能的实施和推广[3][5][6]。通过上述这些举措，此类国家的建筑节能情况早就具有极大的改进，不仅社会总体建筑能耗减少并且单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与发展建筑能效管理的研究早在上世纪的70年代各发达国家就已经进行了。法国走在这个研究的前列，并制定了最早的建筑节能法规。经过不断调整法国当前的节能标准对节能率的要求相比1974年以前效率已提升很多。英国也是走在节能研究前列的一个国家，每隔四、五年英国都会把建筑节能标准进行完善和修订。继各类法规提出之后，智能建筑概念被提出了，这一概念的提出推动了建筑能效管理又一个阶段的迅速发展。家庭总线的概念最早被提出是在1979年当时美国的斯坦福研究所，该研究所率先提出了这样一个想法。随后在1989年又出现了一种整合概念，它把建筑内的电气设备控制线路、通信线路、强弱电线路以一种整体的布线单位为基础在建筑内分布。这一阶段欧洲也推出了尤利卡计划，其核心是把集成化作为家庭节能系统研究的重点。随后为了把智能住宅技术作为通用标准，家用数字总线标准被欧洲电气标准化委员会提出。与我们临近的亚洲发达国家日本在住宅智能化技术的发展中也走在前列。日本的智能化基于人的感受，注重人的舒适性、便捷性，利用先进的技术和环保材料，同时着眼未来和环境的可持续发展。同样在80年代，日本提出了新的概念-家庭自动化，其核心是把建筑中的电气设备、采暖设备、安全设施、通信设备等集成。为了推动日本国内的建筑信息化，于1988年成立了住宅信息化促进会。进入90年代以来，大型住宅社区和大型工业园区的出现陆续出现，为了适应此类建筑发展趋势一个新的概念又被提出--超级家庭总线系统[7]。1.2.2国内研究现状1、国内对能源研究的认识和发展过程我国长期对能源矛盾认知较少，能源与社会发展的矛盾基本被忽略，造成我国的节能工作与其它国家相比不仅起步晚并且起点低，能源矛盾、总体浪费情况已十分突出。我国的能源研究起步于对我国现有建筑节能工作中问题的全面了解和分析，随后组织专家从设计入手，全过程推进建筑节能；同时国家制定完善的法律体系以便在建筑节能推广过程中进行有力监管；配套制定了经济上的有力激励政策引导社会和企业以建筑节能领域的技术创新来落实国家的建筑节能战略；同时加大宣传普及力度。其中技术创新是具体实施实施节能任务的详细步骤。这些年，中国逐渐实施了必然范围的建筑节能任务，首要选取了新建之后再改善的对策，然而截至现在，建筑节能任务依旧处在开始环节，在房屋建筑内，广泛具有供热、制冷空调系统效率低下、电气效率低下等问题。作为建造部副部长，仇保兴在接纳媒介访问时曾经指出，因为供暖体系策划缺乏科学性，住户在屋内不能自行实施调整，假如天热，那么仅能打开窗户以调整室内温度，大概耗费了所有热源的7%[8]。此类难题首要展现在下列数个部分：（1）能源消耗较大的建筑比重极大。如今中国一年刚建的建筑中的9成以上都是高耗能建筑；在已有建筑中不足4%的建筑采用了节约能源的举措。参照住建部的合计成果，中国单位建筑面积的平均的能源消耗值极大程度上超过全球繁荣国家，乃至实现繁荣国家的三倍之上。（2）建筑节能研究及发展滞后。在国外研究状况中提到发达国家早在上世纪70年代开始就已经意识到这个问题，并着手研究相关技术和政策了，我国却是在90年代后期才意识到这个问题。（3）建筑节能意识不足。既有建筑节能设施几乎没有，即使新建建筑中也很少采用建筑节能措施。2、国内建筑能效管理的发展由于起步晚，我国在具体能效管理设计方案和实施方案等制定过程中，普遍存在套用借用问题，没有根据楼宇情况进行全面系统的楼宇能效规划设计和实施方案研究，从而导致能效管理方案与建筑实际运行不匹配，性能差。没有达到预期节能降耗的效果。据大量建筑能效管理工程的实施数据表明，通过高效的建筑能效管理系统的实施，楼宇能耗大约可达到30%~50%的节能效果。当前的节能管理系统大都简单采用一种节能技术方法或方案，没有形成一个系统化的能效管理系统，缺乏对建筑电气系统相关特征参变量的监控和实时调度管理，从而导致建筑电气系统节能效果始终处于较大波动的状况，能效消耗仍旧较高，各电气系统功能特性得不到充分发挥，达不到稳定降耗的效果。国内的建筑节能开展起源于90年代，当时的北京发展大厦有18层，大厦实施建设了三套独立的控制系统，分别为大厦的通信系统、自动化楼宇控制系统和OA办公系统，这三套系统分别控制，提升了大厦整体效率，但并未实现统一平台管理。随着建筑能效管理概念的普及国内后续陆续又有一批建筑采用了建筑管理系统，如上海证卷大厦管理系统、珠海机场管理系统、上海招商大厦管理系统等。随着社会的发展，建筑智能、建筑节能概念已越来越深入人心，现在我国最火热的房地产业中，许多大的开发商都已在建筑中加入建筑管理、建筑节能、智能建筑因素，并把这些作为开发销售的热点，无形当中也推进了建筑能效管理的实施和宣传[9]。目前，许多企业和科研院所陆续采取各种措施和手段，从不同层次、不同角度对大型建筑实施智能化能效管理，力图实现节能。目前比较普遍的是在大型公共建筑中采取安装楼宇自控系统，可显著提高大楼整体能效管理水平，实现节能降耗。但大部分只是针对各耗能设备分别进行节能监控，缺乏一种立足全局、系统化能耗分析和管理调度解决方案。为此，本文在分析原有大型公共建筑能效管理系统方面不足的基础上，借鉴已有系统成功经验，从系统化分析、综合化管理入手，针对公共建筑内的电气设备特别是空调系统和照明系统的节能降耗给出一种以电气设备能效利用效率为基础的能效解决方案。1.3本文的组织结构第一章绪论描述研究背景和动机、研究及解决的问题、国内外研究现状，本次研究的现实意义，以及研究大体思路和方法，为本次研究编制大纲。第二章基础知识。对本次研究涉及的基础概念、建筑能效IT技术以及系统开发框架进行介绍。第三章建筑能效管理系统需求分析。结合当前公共建筑能耗管理的实际需要，系统分析能效管理系统的需求。建筑能效管理系统设计与实现。在需求分析的基础上进一步完成建筑能效管理系统的框架结构设计。使用Java、Oracle等IT技术对第四章的设计内容进行实现。系统部署和测试。对本系统进行整体部署并进行功能、非功能测试。第六章总结与展望对本次研究结果进行总结，并对该研究方向的进一步研究进行展望。

第二章相关理论与技术2.1相关概念2.1.1智能建筑智能建筑的概念中，它是由多个子系统组成的，一般包括建筑内设备管理系统、建筑内通信系统、建筑内安全系统、办公自动化系统等。并且之所以叫智能建筑，关键在于以上几个子系统不是互不相干，而是要把这些子系统整合为统一的综合系统[10]。2.1.2管理系统管理系统是以管理对象为基础，以系统化的管理思想对管理对象实施管理的平台。针对不同的管理对象，管理系统又可以分为不同领域、不同学科的系统，如ERP管理系统、酒店管理系统、户籍管理系统、建筑能效管理系统等。建筑能效管理系统BEMS（BuildingEfficiencyManagementSystem）是在建筑物管理系统BMS（BuildingManagementSystem）的基础上结合设备控制、IT技术等发展而来的。建筑能效管理系统能够系统化的利用计算机信息管理技术，针对建筑对能源管理的需要，通过监控设备全面系统的采集建筑内运行的设备动态信息并进行综合分析，并对分析结果输出控制处理动作，最终达到对建筑能效优化管理的目的[11]。当前的能效管理系统应以建筑内各设备运行的动态数据为基础，以各设备运行过程中的能效转化、能量传输等过程特征为标准，有针对性的给出能效运行的优化方案及策略，从而实现具有对建筑能效控制的实时性、最优性和有效性。更具体的说明就是把电气设备（如灯、空调等）、给排水、燃气等建筑或建筑群内的能源使用情况进行统一监测、集中管理、分散控制，最终实现建筑内能耗动态监测、实时分析、及时控制的系统统称。它应至少由如下几项组成，监测装置、数据采集设备、数据综合分析系统、设备响应控制系统组成[12]。对于本文所研究的建筑能效管理系统来说，它是一个对建筑内电气设备能耗的监控系统和对设备控制的综合管理系统。它具有如下几项基本功能：应具有对建筑内设备的监视、数据采集、实施控制的功能。除了对设备的监控，也应具有对设备所处环境的监测能力。应是集散式控制系统，即设备分散、控制集中。应具有良好的扩展功能，以便新增设备及其它子系统接入。应具有良好的数据统计、分析及展现功能。应保证系统的数据安全。图2.1建筑能效管理系统的基本模型图2.1.3建筑能效的意义建筑的连续开发，最先是建筑能效的连续开发，优秀的建筑不但对建筑装备工程师、建筑生态工程师、建筑师是一种挑衅，极其关键的是对建筑策划师也是一种挑衅。所以，对于建筑策划，建筑节能是其在初期进程就应当获得高度关注。现在，中国建筑的策划极多偏重于建筑的外貌的策划，以及功能量的策划，而通常忽视有关建筑能效的策划，也就是在建筑的初始环节策划方面，并未选取建筑能效策划改良对策。参照相关机构的审查剖析，能效策划极难在试验项目中执行，其中的因素多种多样，当中极其核心的因素是，缺少可以在建筑策划初始环节实施的，可以使建筑策划师接纳与应用的能效策划核算办法与电脑软件。对于建筑能效的测定评价，即对体现其建筑物能源消耗数量及使用能源的体系资源使用效力等性能目标实施测量、监督、核算，并且评测其所在水准的行动。建筑能效级别标记，即参照建筑物能效的测定评价成果，对建筑物资源损耗量及其能源使用的体系资源效力等性能目标以级别标记的模式实施明确指示的行动。从物理学的视角观察，建筑能效能够当作在建筑资源使用的进程内，发扬效用的资源量和真实损耗的资源量的比值;从金融学视角观察，建筑能源效率，即末端客户能够接纳到的资源量和需要损耗的总资源量的比值，第一，从建筑策划师的视角思考，真实损耗的资源量减掉能够发扬效用的资源量务必包含在内，同样无法清除，其大小和装备、生态等很多要素密切关联，另外，民众建筑能源的服侍目标是客户，而以减少客户适宜度作为成本的节约能源毫无价值。对建筑能源效率评测产生干扰的要素极多，部分专家学者过去对干扰评测成果的核心要素实施过要点剖析，部分地区同样在过去对建筑能源效率测定评价标记经管方法进行界定，以某个城市的建筑能源效率测定评价标记经管方法作为实例，此方法确切提出了干扰建筑能源效率的测定评价标记级别的评测成果核心要素是节约能源的成果境况与策划检验的满足境况。不管是民用的或是公有的建筑，其均具有应用境况的多样化与其自身本有的多样化。具有绝对多的过往记载数值，通常能够实现对建筑总体的能源效率评测，然而却无法实现能源效率的即时评测，即在能源效率刚刚较低的时候，无法对其实施即时且有用地处置。建筑能源效率的评测并非仅是对建筑中的部分装备实施评测，并且需要各项装备构成体系后，对全部体系实施评测。建筑能源效率评测最后以即时搜集的能源消耗、即时监控的运转参变量作为参照，对其实施即时能源效率的评测。2.2FTP数据传输在计算机领域中，数据是最基本的应用单元，所有计算机的动作都离不开数据。在现今发达的计算机网络中，最频繁的就是数据的传输。而为了保证不同系统、种类的计算机之间能够完整、正确的传输数据，就需要共同遵守统一的规范，FTP就是文件传输协议。FTP的作用就是可以让两台通过网络连接的计算机获取对方的文件。FTP是客户机/服务器系统，它的原理是用户要通过一台安装有FTP客户机程序的计算机连接到远程安装有FTP服务器系统的主机上。客户机可以发出任何指令，而服务器则执行这些指令并返回结果给客户机，从而实现文件在不同主机间的传输。FTP使用过程中两个专业术语：上载和下载。所谓上载和下载是相对而言的。对于某台主机，从远程主机COPY文件到本地就是“下载”，相对的把本地文件COPY到远程计算机上就是“上载”。FTP传输过程：首先要建立FTP服务器和客户端确保客户端和服务器间通过网络连接在客户端登陆FTP服务器，服务器通过鉴权完成鉴权连接后两台主机间就可以实现文件的传输了传输完成断开连接使用FTP技术便于数据汇总统一管理、防止个人PC主机因故障而丢失数据，提升安全性能，FTP可以设置定时传输。本次开发系统使用FTP保存大量能效监控数据，实现每日同步数据到服务器，提升数据安全性能以及数据的备份管理。2.3WebServer控制WebServer是一种基于网络的服务器，主要用途是通过它实现登陆互联网服务。随着计算机和网络技术的迅猛发展，互联网已经是全球范围内应用最广、信息量最丰富的网络。在当今人们的生产和生活中网络无处不在，可以说当今世界的发展已经逐渐建立在网络上。互联网使用通用的计算机语言不受地点、天气等自然因素的限制，使人们可以随时随地方便的登陆网络获取信息。WebServer工作原理，它可以解析HTTP协议，HTTP协议是互联网服务器之间的通信协议，因而WebServer可以提供网络服务。WebServer收到HTTP请求后，会以静态页面或图片反馈响应，后续进行页面跳转，或由第三方程序处理。基于WebServer服务器便捷的与互联网连接性，本次开发系统设计登陆方式为WebServer登陆。用户不必再拘泥于控制室中的某一台主机登陆系统，而是随时随地通过任何一台可以连接到互联网的主机都可以登陆到建筑能效管理系统，非常方便的进行管理。2.4前置机数据采集前置机是一种功能强大的中间设备。可以实现上下游设备间的通信、连接、转换、控制等功能。根据不同的需求前置机又分为不同的类型。常见的前置机功能有：格式转换，实现主机间不同数据格式的转换；协议转换，前置机下游接受多种协议，转换为统一协议向上发送，便于不用协议的兼容；跨系统通信，不同系统、主机间通信协议差别很大，使用前置机作为中介，可以方便的在不同系统间通信；预处理，前置机可以对数据做筛选、合法性校验处理，将有效数据上报；数据统计，前置机可以统计汇总数据，并记录数据流水。在实际建筑内各种电气设备千差万别，参数数据纷繁复杂，在能效管理系统与电器设备间使用前置机可以非常方便的采集电气设备的状态参数，并进行格式转换、数据预处理，最终将统一格式的正确数据上报给管理系统处理。2.5系统开发环境2.5.1Java语言Java本意是印尼爪哇岛的英文名，是SUN公司研发的可以撰写跨平台应用软件的语言，属于面向对象的程序设计语言，包括Java语言和Java平台（JavaSE，JavaEE，JavaME）。Java具有卓越的通用性，在全世界IT业内广泛应用于软件开发、个人PC、互联网、通信、游戏控制台、数据中心等领域，已成为当前使用最广的开发语言。在当前云计算越来越成熟的背景下，Java的应用优势将会尤为明显。基于以上原因，本系统的开发语言选用Java，以更好的实现系统的安全性、通用性和可移植性。2.5.2Oracle数据库Oracle数据库是美国甲骨文公司的产品，属于关联型数值库经管体系，同样是现在极其主流的B/S系统架构的数值库。Oracle数据库跟大多数数据库一样，使用通用的数据库管理语言--SQL进行数据库操作。Oracle目前是世界上使用范围最广、应用行业最多的通用数据库系统。具有完整的数据库管理功能，是一款完备关系的产品，并且具有分布式处理的亮点功能。具有可用性强、可扩展性强、数据安全性强、稳定性强等特点。Oracle的存储结构由数据块、数据段、和范围构成，使其具有优秀的恢复技术。本系统使用Oracle11gRelease2。2.5.3SQL语言SQL语言，全称架构化查找与策划语言，其为一类对关联数值库内的数值实施界说与操纵的语法，大多数关联数值库经管体系均能够支撑的产业规则。SQL主要用于数据的存储和查找，及革新与经管关联数值库；SQL同样是数值库代码文档的拓展名。用的工作层在高层数据结构上，作为一种高级的非过程编程语言对于底层具体数据的存放方式以及数据的存放方式都不需要用户关心，基于此不同结构的各类数据库系统都可以把SQL作为通用的结构化查询语言来实现管理接口和数据输入。并且SQL结构化查询语言还支持嵌套，给用户带来了极大的灵活和使用上的便捷。2.5.4服务器BEMS服务器，采用SunFireX4450(B15-VJ4-CC-16G-KD6)，WindowsServer200864Bit操作系统。该系统还要满足可以部署在云环境。CAS服务器建议采用联想ThinkServerRD630E5-2609/2×。2.5.5操作系统对于WindowsServer2008，其为微软在传承WindowsServer2003的前提下，推介的新近一种伺服器操纵体系的名字。其相等于WindowsVista系统。WindowsServer2008系统加强了操作系统和网络安全性，而是用人员能够更加简单、便捷是用该系统进行相关操作。2.6系统开发框架及层次结构框架是什么？框架是一套规范。规范是使用某个框架要遵守的约束。在Java语言中，框架通俗的表示是：一套规则+一群jar包。SSH是一个集成的框架，它由J2EE应用中struts+spring+hibernate三部分构成，它是当前最为流行的基于Web应用程序的开源框架。因为struts+spring+hibernate是免费开源框架，他们的结合使用既是工具又是中间件。SSH的使用大幅度提高了软件开发的效率，给整个IT产业强有力的推动。框架的更重要的作用是给我们封装了很多重用率低、复杂的代码。这样就为普通的IT开发人员节省了编写这些代码的工作，因为使用了反射和动态代理机制，使得这些代码具有很强的通用性。分别介绍这三个框架：2.6.1Strutsstruts是一个开源软件，它是Apache软件基金会（ASF）赞助的开源项目。它基于JavaEEWeb应用，是MVC的经典设计模式中的应用框架。如果你想用Servlet、JSP和Customtaglibrary技术，那么最好的选择就是使用struts.图2.2Struts工作流图2.6.2SpringSpring框架是一个分层架构，它是开发是为了帮助企业解决应用程序开发的复杂性而设计的。Spring是一个容器框架，它的核心由轻量级的控制反转（IoC）容器和面向切面（AOP）的容器组成。Spring是模块化的，由7个部分组成。虽然Spring是为了企业应用开发的框架，但是它却可以整体通过表现层、业务层及持久层来实现解决方案。并且它跟现有的大部分框架都可以实现良好的无缝对接，实现良好的整合效果。图2.3Spring模块图2.6.3HibernateHibernate是一个对象关系映射框架，当然它是开放源码的。它的原理是对JDBC进行封装，从而使程序员不必再关注对数据库的具体操作，把主要精力放在对业务逻辑的编程实现上，hibernate方便的完成数据持久化的重任。Hibernate是当前Java语言中最流行的数据库持久层实现框架。通俗的说Hibernate就是一个把持久化类映射转换为关系数据库中表或数据的工具。Hibernate的应用，极大的缩短了程序员花在SQL和JDBC上的操作时间，提升了软件的开发效率。图2.4Hibernate框架图第三章需求分析3.1系统需求概述当前的建筑能消耗逐渐增加，无效能耗浪费严重。公共楼宇中大量无效应用场景非常频繁的发生，例如楼宇中经常出现白天很多灯还在亮着、晚上人员已经离开房间但各种电器设备仍旧在运行、如某些区域灯的功率过于亮或暗、如夏天空调温度开的非常低、冬天空调温度开的非常高，甚至还要开窗来调整温度，这种超过实际所需的场景等在实际生活中非常常见。这些情况不仅会造成能耗的浪费、也会对设备、系统造成加速消耗，系统的快速老化、设备性能的下降又会造成进一步的能耗消耗。在当前大部分公共建筑内，很少有系统化的管理系统，有些楼宇只有对各个设备的开关控制，通过集中开关管理设备、甚至有些单位设置专门的人员来对楼宇设备进行人员管理，安排巡查对设备进行管理。有些楼宇计算机登记、记录设备，但并不能通过网络管控设备。以上这些管理方式效率极低，并且管理方式具有主观性、偶然性，不能实时监控管理。另外这些管理仅仅是针对独立的设备点对点控制管理，并没有针对整个楼宇的电气耗能进行分析，例如整个楼宇能耗随时间如何变化、能耗如何分布、不能设备对能耗的消耗占比、哪些超出均值、哪些设备可以调整能耗参数等。基于这种情况，迫切需要一个智能建筑能效管理系统来解决楼宇能耗智能化管理的问题，能够系统的监测电气设备状态，实现智能控制，提供能耗系统优化方案，从而达到能耗管理降低能耗、节省管理成本的社会效益。通过能源管理系统，可以对能源管理体系中所规定的资源个体的主次部分实施区别，对核心的能源消耗的区实施甄别并检验，经过规划、执行、检验与改良的循环流程，对资源的成绩与效率进行持续提高，从而达到能效控制，实现最终节能的目标。总体概括，建筑能效管理系统的总体需求如下。（1）实现对电气设备的登记、维护和管理。楼宇中所有设备的型号、参数、位置、与其它设备关系等信息都要维护在系统中。（2）系统能够实时监测、控制楼宇中的所有电气设备。（3）系统要提供电气设备异常告警、也可根据预设条件调整设备。（4）系统要能够安全、可靠的运行3.2功能需求通过对现在建筑能效管理现状分析，针对当前楼宇能效管理的问题，本课题基于WebServer、FTP、管理系统等IT技术，开发实现能够对建筑电气管理控制的系统。具体需要满足如下需求。3.2.1系统管理需求体系经管性能应当涵盖权利范围的经管、客户经管、脚色经管、修改密码、修改用户信息。以此满足使用建筑能效管理系统人员的管理。（1）功能权限管理系统需提供权限、角色、用户三级管理。在系统中，所有的菜单功能均定义成权限。应用过程中，管理员先定义角色，再根据角色定义不同，授予角色不同的权限。管理员可以将脚色授予一个客户，如此，客户便具有了该脚色所具有的全部的权利范围。从而可以登陆系统进行相应操作。一个用户可以同时关联多个角色。一个角色也可以赋给多个用户。（2）数据权限管理在管理员创建用户时，选择用户管辖单位。用户创建成功后，该用户就具备了指定单位的数据访问权限。非指定单位的数据是不可见的。（3）客户经管由此，对体系的客户实施经管。完成客户的增加、查找、内容修改功能。图3.1用户管理需求界面图（4）角色管理管理系统要能够定义角色。不同角色具有不同的管理系统的权限。图3.2角色管理需求界面图3.2.2基础信息维护需求系统要能够维护基础信息，如建筑信息管理、建筑信息查询、设备类型管理、电表信息管理、传感器管理功能。图3.3基础内容需求界面图（1）建筑信息管理实现建筑信息（包括单位、楼栋、楼称、区域）、用电设备、电表设备的增删改查。单位信息包括单位名称、单位地址、联系电话、简介、传真、建筑规模。可为单位楼栋进行管理。楼栋包括楼栋名称、楼栋编号、楼栋地址、所属单位、备注说明、建造时间、楼层数等。可为楼栋配置楼层信息。楼层包括楼层名称、楼层编号、说明、区域（房间）数等。可为楼层配置区域（房间）。区域包括名称、用途、编号、备注等。可为区域（房间）配置用电设备。用电设备包括设备名称、安装时间、资产编号、设备型号、安置地址、设备类型、额定功率。可为其配置传感器设备。电表设备包括电表名称、安装时间、资产编号、电表型号、电表类型、用途、安装位置、电表与建筑信息关联关系。（2）设备类型管理要实现各种设备的添加、管理、查询功能。本系统中最多的组成是电气设备终端，所以该部分的管理至关重要。此部分要求能够对每个终端进行详细管理。通过该模块可以新增定义设备类型，当设备类型变化时，可以修改设备类型。可以查询所有已定义的设备类型。图3.4设备管理需求界面图（3）传感器管理传感器是本系统中最终要的设备，它承担着对终端设备数据监测采集的功能，所以必须要能够把传感器进行有效管理，如类型、型号、资源的增删改查，以及传感器状态周期上报时间、预警阀值的设置。传感器型号包括传感器类型、型号名称、型号编号、供应商、备注说明，传感器类型默认N种，包括墙面开关、带计量插座开关、不带计量插座开关、感光器、红外控制器、光传感器、湿度传感器、温度传感器等。传感器资源包括设备编号、设备类型、设备供应商、设备型号、所属区域、安装位置、安装时间、额定功率、资产编号、在线状态。资源管理中，要为传感器配置用电设备。可对温度感应器、流明度感应器、运动感应器等设备周期上报时间进行设置，支持批量操作。需要通过调用前置机接口，将参数传递到传感器。图3.5传感器管理需求界面图图3.6传感器管理需求界面图23.2.3设备告警需求此需求是本体系的中心管制性能，应当完成对全部装备的失常境况实施告警，并且可以对所有历史告警信息提供查询功能。通过该模块可以根据时间为关键字查询设备告警信息，详细了解告警的具体情况，以便处理。图3.7设备告警需求界面图3.2.4设备控制需求经过对设备的监测和告警，如何进行对设备的控制操作是本系统的核心功能。系统需要向用户提供远程实时控制设备的开、关、灯亮度、空调的温度和风速、模式等功能。用户也可以通过配置策略和计划，有计划的控制设备的开、关、亮度、温度、模式等。用户可以通过系统监控界面，实时了解每个监测点（终端和传感器）的工作状态和实时数据。系统需要提供单控、抄表、群控、计划控制和策略控制的功能。（1）实时监测控制通过图形化界面，显示某个单位/楼栋/楼层区域的能耗情况、区域房间环境参数（亮度、温度、湿度）、设备的工作状态等信息。可以对某个单位、楼栋、楼层、区域（房间），实现电表拉合闸操作。可以对某个用电设备，实现开、关、调节亮度、改变模式、上下电等操作。图3.8设备实时监测需求界面图（2）设备计划控制系统要可以支持计划控制，当时间变量达到计划值时，开启控制。要求支持多种时间设置方法，控制某个设备或多个设备在指定的时间点执行停上电操作。时间设置方法有：一次性：在设定的时间，一次性执行一次分钟：从设定的时间起，每隔几分钟执行一次日：从设定的时间起，每隔几日执行一次周：从设定的时间起，每隔几周执行一次；也可设置每周的周几执行，支持多选。月：从设定的时间起，几月的几号执行，支持多选；或几月的第几周周几执行，支持多选。（3）策略控制系统要实现策略控制功能，及预先设定控制条件，当监测数据符合条件系统要提供当某个条件满足时，控制某个设备或多个设备执行某种操作的功能。触发条件有以下几种：开关状态、温度、湿度、感应器触发告警、光照流明度、电流、电压、功率、频率。提供的运算符：and(与)、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集合运算)、btw(between判断)。设备对应操作：电灯：开、关、调整亮度；空调：停电、上电、开、关、制冷、制热、通风、睡眠；其他用电设备：停电、上电。图3.9设备策略控制需求界面图3.2.5统计分析及报表需求针对系统运行过程中通过传感器、前置机上载到BEMS系统中的海量数据，系统必须能够提供数据分析功能。针对大量设备运行的数据，有效的分类分析结果将对能效管理控制起到指导和重要的参考作用。要具体可提供设备能耗分析、建筑能耗对比分析功能。针对基础数据的分析后要能够直观的以报表的形式展现给使用者，并且要能够提供给使用者对报表的定制功能。（1）统计分析设备能耗分析统计某个单位/楼栋/楼层/区域下，某时间段内，用电设备的能耗情况。当不选择具体某个设备时，按设备类型，统计该区域下各类设备的总用电量。选择某个设备时，统计设备分段时间的用电量。统计前提该设备使用了带计量插座开关，否则无法统计。建筑能耗要可以实现同比环比不同楼栋总用电量分析，日、月、年比较。同一栋楼，日、月、年用电（总用电量）的环比、同比统计分析。（2）报表输出要求系统能够提供多类报表，用户可以自定义报表模板，定期为用户生成报表。用户可以以电表历史数据、建筑能耗数据、设备能耗数据为基础，提供自定义报表功能。用户可自定义报表内容（字段）、统计范围、统计周期。BEMS系统中要能够后台运行报表任务，并支持根据用户设定的时间和定义的报表模板，定时生成固定格式的报表。提供报表模板，前台提供增删改查、预览、激活/去激活、立即生成等功能。历史的报表，提供界面查询功能。图3.10报表输出需求界面图图3.11报表模板需求界面图3.3系统非功能性需求分析建筑能源效率的经管体系的详细需求为完成互联网化，其关键符合经管人员差别种类的事务，另外，也应符合经管内容、经管客户事务等差别的请求。这种具有多个性能的事务经管体系在为经管人员供应完整服侍，另外也可以提升任务品质，减小任务负担。但在策划进程内，应当逐渐处理的关键技能问题为：（1）数值库经管系统选择平稳性较佳的，将其当作择优选取建筑能源效率经管消息体系每日需要处置的数值极多，比如MySql等类别的数值库系统已经无法满足越来越多的需求，另外由于操纵次数较多及数值较为复杂的因素，每个记载在形成时或许将牵涉7-8个数值表，此便对数值系统的平稳性指出了极严的需求，只有选取一个对于高级且极为平稳的数值库经管体系，方可符合需求。（2）系统总体的安全特性与牢靠特性假如无法保证任务消息沟通系统的平安特性，那么将产生人工的失误操纵或故意毁坏等行动产生的数值遗失难题，因此任务消息沟通系统的平安特性难题会被极度关注。而且银行体系的特别特性，因此在选取体系的软硬件进程中，应当将体系的功能需求与牢靠平安性联合协同思考，最先选取部分可以保障体系平稳的物品。关于对资料的贮存拷贝，能够思考更加纯熟平安的办法。为添加体系的平安保证，也能够对客户执行分层经管等。并且，由于应用了海量的新技能，所以没有缺陷的补丁经管体制与体系晋级对策同样应当实施对应的策划。（3）体系回应的迅速性一种体系回应操纵命令的迅速特性极为关键，回应操纵成员操纵命令的速度大小，直白干扰了任务效力的大小与人工能源的耗费改良情况。（4）互动页面的和睦性太过冗杂的操纵办法及互动页面通常将对底层操纵成员产生困惑，由于其增加了培育的时间，另外，也能够提升底层任务成员的进入门槛，此便能极大的干扰到真实操纵中的任务效力，因此，互动页面的和睦性属于体系前端互动页面策划的核心。和别的人力体系相同，代码策划应当具备优良的操纵页面，操纵时应当实现简洁、有用、得体、漂亮，应当可以展现对应的亮点。（5）可经管性建筑能源效率经管消息体系总体上使用更加纯熟与平稳的B/S结构，正常保护体系极其简便，后端的视图一致，从规划层级观察，此体系详细涵盖数值伺服器及运用伺服器，数值伺服器的数值视图能够相互统一，为数值的保护与拷贝供应了方便。对于体系设定的硬件舞台，全部应用专门用具对其服侍特性、并发管制、平安性与数值流量等信息实施管制，另外，也对远距离的经管及毛病剖析作业供应了支撑。（6）维护已有的体系规划任务应当促进机构已有的硬件投入获得极大程度的使用，并且将体系规划在上面，极大限度的应用本有的机械装备，实现物理装备的整个视图，防止重复、太过的投入资金。（7）应当具有优秀的拓展性，另外也是便利实施对其保护的任务。想要提升体系的事务处置水准与范畴，必须使用大型关联数值库；但是想要符合客户差别的特色化需要，及末期能够完成的自主开发任务，数值架构在策划进程中被实施标准；并且，也能够参照本身的事务开发境况，实时添加装备。

第四章系统详细设计4.1系统组网设计BEMS系统的典型组网如\o""图所示。系统组网图4.1BEMS系统组网图各个模块提供的能力如下所示：能耗数值搜集层该层的功能是即时的对能耗测量表的脉冲消息实施搜集，划分时间和类别贮存，本层的首要装备是数值采集器及各类脉冲导出测量表具电表，数值采集器与测量表之间用讯号线衔接。能耗数值经管层该层的功能是自主或依据设置时间对体系内的全部数值采集器搜集到的数值实施调去查阅及贮存，体系自主实现能耗数值剖析处置，自主形成各类模式的剖析报告，体系依据各层经管权利范围对查找、更改、管制与打印等性能实施供应。各节点提供给的功能：CAS（CentralAuthenticationService），中央认证服务是耶鲁（Yale）大学的ITS开发的一套JAVA实现的开源单点登录（SSO，singlesign-on)的服务。用以实现对系统角色登陆的权限认证。本系统中CAS服务器和BEMS服务器通过接口提供认证服务。MDM(MasterDataManagement)，主数据管理指在本系统的各个子系统中为了保持主数据的一致性、可控性、完整性、无异议性而进行主数据的定期同步。MDM给BEMS提供接口。FTP服务器，部署后通过以太网连接多个BEMS体系，供应贮存空间，客户经过FTP用户工作站代码，经过互联网衔接至远距离FTP服务器。然后，用户向服务器程序发出各类命令，服务器就可以执行接收到的命令，执行完后会将执行的结果返回。因系统无双机备份，所以以此提供BMS系统数据的共享、备份，以实现系统数据的安全性。通过FileTransferProtocol(文件传输协议)来备份、管理BEMS数据库中的数据。数据库服务器，为BEMS系统提供数据服务，实现数据保存，向MDM、FTP网元提供数据，它使用公共数据存取语言SQL提供查询、删除、增加、更新、事务管理、索引、查询优化、高速缓存功能。前置机，前置机是实现业务拓展的一种通用设备，其主要作用可以提供网络通信功能，报文认证功能、通用接口、协议转化、数据格式转换等功能。本系统中前置机外端接收各种设备采集器采集的信息，输出统一的数据报文给BEMS处理系统。使用前置机具备了良好的系统可扩展性。为后续系统扩展管理更多的子系统提供接口。4.2系统层次设计根据当前最通用的系统层次结构及S.S.H框架的特点，本系统使用通用四层结构。(1)系统分层开发，各层独立实现。(2)数据库与业务层分离，提高系统安全性。(3)极大的提高代码的重复利用。图4.2BEMS实现层次结构图4.3功能结构设计BEMS系统功能结构图如下所示。图4.3BEMS系统功能结构图能效管理系统是一个复杂、庞大的系统，一个完善的能效管理系统分为多个子系统，例如基础信息、权限管理、实时数据搜集、统计分析、能源控制、报表信息等。基于大型、复杂系统的渐进开发流程，能效管理系统分为几个迭代版本开发。本版本计划完成，基础信息、系统管理、照明控制、配电抄表、数据管理、统计分析、报表管理等功能。4.4消息及接口设计系统中各子模块以及对外提供的接口较多，需要统一定义，便于系统消息格式的统一、通用，以及后续系统的扩展。本系统主要涉及四个接口，分别为BMS与CAS的鉴权接口、BMS与前置机的消息接口、前置机与传感器的接口、传感器与设备的接口，通过这些接口传递系统及设备间的消息信息，上行实现信息的采集、下行实现命令传达。接口设计如下所示：图4.4BEMS接口设计图4.4.1与CAS的鉴权接口及消息鉴权接口表4-1鉴权接口接口名称接口路由消息体响应消息鉴权接口标识目标服务器的URL发送的消息体响应消息体{result：errorcode}鉴权接口消息{messagehead，ID，authentication_content，status，time}4.4.2设备接口及消息设备接口表4-2设备接口接口名称接口路由消息体响应消息设备接口标识目标设备地址发送的消息体响应消息体{result：errorcode}设备接口消息{messagehead，equipment_ID，type，status，equipment_content，time}4.4.3传感器接口及消息传感器接口表4-3传感器接口接口名称接口路由消息体响应消息传感器接口标识目标传感器地址发送的消息体响应消息体{result：errorcode}传感器接口消息{messagehead，sensor_ID，type，status，alarm_type，sensor_content，time}4.4.4前置机接口及消息前置机接口表4-4前置机接口接口名称接口路由消息体响应消息前置机接口标识目标前置机地址发送的消息体响应消息体{result：errorcode}前置机接口消息{messagehead，front_end_processor_ID，terminal_type，status，ifreport，front_end_processor，time}4.4.5消息返回码定义表4-5消息返回码Result值意义Success0消息执行成功Error11发送失败Error12操作超时Error13无效操作Error14数据库错误Error15操作失败，系统内部错误Error16无响应Error17系统异常4.5数据库设计数据层是针对某一系统或应用环境，提供据具体的数据存储和数据服务的解决方案。基于此来构造一套符合系统的数据库模式，给系统提供数据的存储、检索、维护等功能，使之能充分满足系统、用户应用的需要。例如用户可以方便、及时、准确的得到所需的各类数据。 关系数据库是当前主流的数据库，它是依据关系数据模型而建立的。在特定的环境中，关系是由实体和实体间的联系构成的。全部的实体之间的关联组成了一项关联型数值库。在数值库的策划进程内，ER（Entity-Relationship）模型是一种非常通用的方式。ER图通常用于构建实体间的关系模型，它使用实体、属性和联系三个基本要素来直观化的显示实体关系。这种图可以非常直观的表示实体关系，利于参与者对数据关系的理解。ER三要素：实体，有相同属性的一类实际物体。属性，实体具有的特性。联系，在实体之间或内部产生的关系。有一对一、一对多、多对一、多对多等。ER构图过程：确定本系统的实体。确定实体的属性。确定联系确定各联系的类型矩形框：用来代表实物，在其中写下名称。菱形框：用于代表关联，在其中写下关联名。连线：实物和特性、实物和关联、关联和特性之间通过直线连接，用小矩形标注联系类型。图4.5数据库关系模型图4.5.1数据库表设计根据系统结构及ER图，本系统的数据库表设计如下表4-6数据库表No.表名作用1organization组织表2area区域表3building楼宇表4floor楼层表5permission权限表6role角色表7user用户表8role_ref_permission角色关联权限表9user_ref_role用户关联角色表10elecmeter电表记录表11elec_ref_area电表关联区域表12equipment设备表13sensor传感器表14equipment_ref_sensor用电设备关联传感器表15plan计划表16strategy策略表17energy_data能耗数据表18report报表记录表19alarm告警表4.5.2表结构设计（1）组织表组织表用以存放机关、企业、社区等组织的信息。表4-7组织表字段名字段类型缺省值主键索引字段解释#idbigintsequence主键namevarchar(128)非空组织名称telephonevarchar(128)组织电话faxvarchar(128)组织传真areadouble组织建筑规模addressvarchar(256)组织地址descriptionvarchar(256)备注（2）区域表区域表用以保存楼宇各区域的详细信息。表4-8区域表字段名字段类型缺省值主键索引字段解释#idbigint主键floor_idbigint外键关联“楼层表”的idnamevarchar(128)非空区域名称numbervarchar(128)区域编号purposevarchar(128)区域用途descriptionvarchar(256)备注(3)楼宇表楼宇表用以存放楼宇详细的地址、名称信息、建造时间、楼层数等详细信息。表4-9楼宇表字段名字段类型缺省值主键索引字段解释#idbigintsequence主键organization_idbigint外键关联“组织表”的idnamevarchar(128)非空楼栋名称numbervarchar(128)楼栋编号buildtimetimestampCURRENT_TIMESTAMP建造时间floorcountint楼层数addressvarchar(256)楼栋地址descriptionvarchar(256)备注(4)楼层表楼层表用记录某栋楼宇内各楼层、区域的信息。表4-10楼层表字段名字段类型缺省值主键索引字段解释#idbigintsequence主键building_idbigint外键关联“楼宇表”的idnamevarchar(128)非空楼层名称numbervarchar(128)楼层编号areacountint区域数量descriptionvarchar(256)备注(5)权限表权限表保存BEMS系统中各菜单的关系及权限。表4-11权限表字段名字段类型缺省值主键索引字段解释#idbigint主键name_cnvarchar(128)菜单的中文名称typeint菜单类型0：可见1：不可见urlvarchar(256)菜单所对应的URL地址parent_idbigint菜单的父级菜单descriptionvarchar(256)备注(6)角色角色表用以记录所定义的各类角色表4-12角色表字段名字段类型缺省值主键索引字段解释#idbigint主键namevarchar(128)非空角色名称isdefaultint是否是默认角色descriptionvarchar(256)备注(7)用户表用户表用以保存所注册的用户，详细保存用户的信息。该信息还将用户同步到健全系统，用户登录时用于鉴权。表4-13