02课题二-建筑及其机电系统数据集成与数据库关键技术-20180703

2017国家重点研发计划项目阶段会议国家重点研发计划重点专项课题建筑及其机电系统数据集成与数据库关键技术课题编号：2017YFC0704202阶段进展汇报大纲ONETWOTHREEFOURCONTENTSFIVESIX需1课题研究目标2课题研究内容编号研究任务名称参与单位标准基础研究任务一面向不同层级建筑及其机电系统大数据分析的数据需求及提取准则研究大连理工大学关键技术研究任务二基于BIM的建筑及其机电系统的静态标准化大数据提取技术研究清华大学任务三基于能耗监测系统的建筑及其机电系统标准化大数据提取技术研究清华大学任务四建筑及其机电系统标准化大数据的云端集成管理技术研究清华大学任务五建筑及其机电系统标准化大数据的云端动态服务技术研究清华大学实际应用验证任务六建筑及其机电系统标准化大数据的云端数据库系统示范应用研究同方泰德上海建坤大连理工大学3课题考核指标建筑及其机电设备系统数据提取导则建筑及其机电系统标准化大数据转换软件系统高水平论文3篇，其中SCI/EI1篇建筑及其机电系统标准化大数据的云端集成管理及动态服务技术建筑及其机电系统标准化大数据的、基于Hadoop的分布式云端数据库高水平论文13篇，其中SCI/EI

7篇接入建筑数量不少于100栋，总面积不少于500万平方米年度科技报告2份，专题科技报告3份，最终科技报告1份毕业博士研究生3名、硕士研究生5名大纲ONETWOTHREEFOURCONTENTSFIVESIX01需求调研分析02理论与架构研究03软件模块开发04实际应用验证任务一面向不同层级建筑及其机电系统大数据分析的数据需求及提取准则研究任务二基于BIM的建筑及其机电系统的静态标准化大数据提取技术研究任务三基于能耗监测系统的建筑及其机电系统标准化大数据提取技术研究任务四建筑及其机电系统标准化大数据的云端集成管理技术研究任务五建筑及其机电系统标准化大数据的云端动态服务技术研究任务六建筑及其机电系统标准化大数据的云端数据库系统示范应用研究1课题研究方法2课题技术路线研究内容研究成果任务六建筑及其机电系统标准化大数据的云端数据库系统应用研究产出任务一面向不同层级建筑及其机电系统大数据分析的数据需求及提取准则研究绿色建筑运行数据模型数据提取准测需求研究关键技术示范应用云端数据库数据提取导则大数据提取、云端管理及动态服务技术云端数据库系统、云端动态服务系统任务五建筑及其机电系统标准化大数据的云端动态服务技术任务四建筑及其机电系统标准化大数据的云端集成管理技术软件模块集成任务二基于BIM的建筑及其机电系统的静态标准化大数据提取技术研究静态数据提取技术静态数据提取模块优化优化任务三基于能耗监测系统的建筑及其机电系统标准化大数据提取技术研究静态及动态数据提取技术静态及动态数据提取模块大数据管理系统架构基于IFC的绿色建筑运行数据模型面向动态监测的建筑能耗模型标准化大数据存储标准化大数据管理2017年07月-2017年12月现状调研与标准研究2018年01月-2018年12月技术研究与软件开发2019年01月-2019年12月技术验证与软件完善2020年01月-2020年06月研究成果汇总与验收准备4课题研究计划相应软件模块开发任务一任务二任务三数据需求及数据类型调研建筑能耗模型研究动态数据提取准则及方法研究建立基于IFC的建筑能耗数据模型设计BIM模型提取静态标准化大数据技术建立面向动态监测的建筑能耗数据模型基于数据挖掘动态标准化大数据提取技术相应软件模块开发任务四标准化大数据集成、存储管理技术云端数据库系统开发云端数据库系统应用验证云端数据库系统验收任务五云端动态服务技术研究云端动态服务接口设计开发数据接入云端数据库系统任务六3研究内容统筹与协调大纲ONETWOTHREEFOURCONTENTSFIVESIX任务阶段目标：形成面向不同层级建筑及其机电系统大数据分析的数据需求及提取准则进展一：完成了不同层级建筑及其机电系统大数据分析数据需求及数据类型调研调研范围•能耗监测平台相关标准及导则•各主要省、市、区域级能耗监测平台•关于能耗监测的已有研究调研成果•确立了使用建筑能耗大数据的建筑、建筑主管部门和业主的层级关系•确立了面向各层级建筑及其机电系统大数据分析所需数据的架构及内容•总结了现有各类建筑能耗数据模型的特点和不足1任务一进展任务一：面向不同层级建筑大数据分析的数据需求及提取准则研究1任务一进展任务一：面向不同层级建筑大数据分析的数据需求及提取准则研究进展二：基于调研结果，形成了数据提取准则初稿主要内容1.建筑层级划分省/市/县/建筑群/单体建筑/建筑内系统+建筑空间拓扑+建筑环境/…2.能耗数据架构静态参数（建筑基本信息+设备基本信息）动态参数（能耗参数+运行参数+环境参数+指标类参数）3.面向不同层级需求的数据提取准则静态参数提取准则动态参数提取准则4.数据编码规则静态参数编码规则——主要参照GB/T51269-2017

编码标准动态参数编码规则——主要参照分项能耗数据采集技术导则1任务一进展面向不同层级需求的提取准则（静态数据部分）数据名称单位数据来源编码建筑名称-BIM模型/能耗监测平台14-10.00.00建筑层数层BIM模型33-0建筑功能BIM模型10-XX.XX.XX.XX建筑不同空间的功能划分-BIM模型12-XX.XX.XX.XX主立面朝向-BIM模型/能耗监测平台14-10.20.03.06+41-04.20.57所属行政区域-BIM模型/能耗监测平台41-02.20.20/41-02.20.25所属气候分区-BIM模型/能耗监测平台41-05.66.40建筑总高度mBIM模型/能耗监测平台33-0建筑面积m2BIM模型/能耗监测平台33-0空调供冷建筑面积m2BIM模型/能耗监测平台14-30.00.00+33-0采暖建筑面积m2BIM模型/能耗监测平台14-30.00.00+33-0体形系数-BIM模型41-05.91.10常在人员数量人-41-05.10.10集中式空调冷源系统类型-BIM模型/能耗监测平台30-40.00.00/30-40.40.00集中式空调热源系统类型-BIM模型/能耗监测平台30-40.00.00/30-40.40.00建筑外墙材料形式-BIM模型14-10.20.03.06+30-10.20.00建筑外墙保温形式-BIM模型30-10.10.10建筑内墙材料形式-BIM模型14-10.20.03.03+30-10.20.00建筑屋面材料形式-BIM模型14-10.20.15+30-10.20.00建筑屋面保温形式-BIM模型14-10.20.15+30-10.10.00建筑楼板材料形式-BIM模型14-2+30-10.20.00窗框材料类型-BIM模型30-13.10.10/30-0建筑外窗类型-BIM模型15-08.35.00/15-08.55.55建筑玻璃类型-BIM模型30-14.10.00/30-14.40.10建筑门材料类型-BIM模型15-08.05.00/15-00遮阳类型-BIM模型15-10.40.10外墙传热系数W/m2°CBIM模型14-10.20.03.06+41-06.40.41屋面传热系数W/m2°CBIM模型14-10.20.15+41-06.40.41外窗传热系数W/m2°CBIM模型14-6+41-06.40.41外窗遮阳系数-BIM模型14-6+41-06.40.372任务二进展任务二：基于BIM的建筑及其机电系统的静态标准化大数据提取技术研究任务阶段目标：实现从设计BIM模型的IFC数据中提取建筑及其机电系统静态标准化大数据的技术进展一：基于提取准则及课题一成果，建立了面向建筑运行能耗监测大数据分析的多粒度统一信息模型用能场所建筑楼栋楼层区域房间或走廊能耗载体

用能主体用能系统

单位粒

一级子系统

粒

一级子单位度

度减

二级子系统

减

二级子单位小

小方

方向

用能设备

向

个人能耗计量装置

用能时间多粒度统一信息模型简图2任务二进展任务二：基于BIM的建筑及其机电系统的静态标准化大数据提取技术研究进展二：基于上述多粒度统一信息模型，建立了基于IFC的建筑及其机电系统静态数据模型1.基于IFC标准的建筑及其机电系统静态数据模型框架包含用能场所、能耗载体和用能主体等3个实体2.基于IFC标准的用能场所信息模型包含建筑、楼栋、楼层、区域和房间等5个粒度3.基于IFC标准的能耗载体信息模型包含用能系统、一级子系统、二级子系统和用能设备等4个粒度4.基于IFC标准的用能主体信息模型包含单位、一级子单位、二级子单位和个人等4个粒度5.基于IFC标准的实体属性关系2任务二进展基于IFC标准的建筑及其机电系统静态数据模型框架2任务二进展任务二：基于BIM的建筑及其机电系统的静态标准化大数据提取技术研究进展三：基于以上静态数据模型，实现了从设计BIM模型的IFC数据中提取建筑及其机电系统静态标准化大数据的技术从设计BIM模型的IFC数据中提取建筑及其机电系统静态标准化大数据的步骤3任务三进展任务三：基于能耗监测系统的建筑及其机电系统标准化大数据提取技术研究度量与单位系统冷水机暖通空调水泵风机配电柜电梯总耗冷总耗热总耗电总耗气总耗水照明气象插座总能耗子系统参数任务阶段目标：实现当前能耗数据模型与动态监测能耗数据模型的集成进展一：基于提取准则及课题一成果，建立了面向动态监测的建筑及其机电系统能耗监测数据模型面向动态监测的建筑及其机电系统能耗监测数据模型示意3任务三进展任务三：基于能耗监测系统的建筑及其机电系统标准化大数据提取技术研究任务阶段目标：实现当前能耗数据模型与动态监测能耗数据模型的集成进展一：基于提取准则及课题一成果，建立了面向动态监测的建筑及其机电系统能耗监测数据模型数据模型对象量纲实体单位和量纲检验3任务三进展任务三：基于能耗监测系统的建筑及其机电系统标准化大数据提取技术研究总耗能照明插座气象风机电梯配电柜冷水机水泵暖通空调接口表结构进展二：设计了动态监测数据集成标准化接口，实现了能耗监测数据与已有数据模型的集成接口形式10张Excel工作表从能耗监测系统/楼宇自动化系统获取数据获取到的数据再以JSON格式传递给分布式云端数据库3任务三进展任务三：基于能耗监测系统的建筑及其机电系统标准化大数据提取技术研究进展二：设计了动态监测数据集成标准化接口，实现了能耗监测数据与已有数据模型的集成冷水机组监测记录JSON对象识别符与元数据运行参数报警参数任务四：建筑及其机电系统标准化大数据的云端集成管理技术研究理论调研技术调研大数据云技术BIM建筑及机电建筑及机电大数据存储技术大数据管理技术数据库调研存储模型调研集成方法调研建筑及机电管理系统调研4任务四进展任务阶段目标：建立基于云的建筑及其机电系统标准化大数据存储及管理方法进展一：完成了建筑及机电标准化大数据集成管理调研建筑及机电标准化大数据集成管理调研范围4任务四进展任务四：建筑及其机电系统标准化大数据的云端集成管理技术研究建筑静态数据机电系统静态数据机电系统监测数据其他建筑动态数据静态数据抽取转换接口动态数据抽取转换接口离线数据集成模块流式数据集成模块流计算模块（临时数据库）离线计算模块（永久数据库）数据动态抽取服务数据推送数据展示数据统计数据挖掘JSONJSONREST

API数据源建筑及其机电系统标准化大数据的云端数据库架构接口层数据集成层分析存储层服务层应用层进展二：在调研基础上，设计了云端数据库方案4任务四进展云端数据库实体-关系图建筑建筑基本信息空间包含设备/系统运行实时数据构件1nn对应n人员分布信息构件基本静态信息监测时间监测值属于m属于n1设备/系统运行统计数据主要额定性能参数空间基本静态信息空间环境信息统计时间统计值对应n设备/系统1

1对应对应11nn4任务四进展任务四：建筑及其机电系统标准化大数据的云端集成管理技术研究进展三：编写代码，对云端数据库方案进行了测试测试数据某医院建筑全年电能每小时使用记录共8760条测试结果全部导入时长：4秒抽取及计算时间：小于1秒任务五：建筑及其机电系统标准化大数据的云端动态服务技术研究5任务五进展任务阶段目标：建立基于云的建筑及其机电系统标准化大数据动态服务架构进展一：完成了建筑及机电标准化大数据动态服务调研服务架构调研服务接口调研数据格式调研技术调研SOA架构RESTSTEP容器技术微服务架构RPCXML缓存技术JSON负载均衡建筑及机电标准化大数据动态服务调研范围进展二：在调研基础上，完成了建筑及其机电标准化大数据动态服务技术选型，形成了动态服务技术架构任务五：建筑及其机电系统标准化大数据的云端动态服务技术研究5任务五进展桌面客户端移动客户端浏览器端.NET

Core

PlatformServer

(Kestrel)Framework

(NancyFX)Application云端数据库

(HBase)数据模型基于云的建筑及其机电系统标准化大数据动态服务技术架构服务器负载均衡进展三：基于形成的动态服务技术架构，进行了建筑及机电标准化大数据动态服务接口设计任务五：建筑及其机电系统标准化大数据的云端动态服务技术研究5任务五进展系统需求服务功能接口类型状态监测单点查询高层数据挖掘接口异常报警历史查询分项统计图表报表统计值预测分析简单数据分析接口节能控制节能控制…异常报警基本数据访问接口动态服务需求、系统功能及接口类型对应关系5任务五进展建筑及机电标准化大数据动态服务接口测试·从云端数据库中取某医院建筑在1月份每小时电能使用记录任务六：建筑及其机电系统标准化大数据的云端数据库系统示范应用研究6任务六进展任务阶段目标：调研既有能耗监测系统及设备数据完备性，针对完备性上的不足研发新型数据采集器和中间件进展一：完成了既有能耗监测系统及设备数据完备性调研调研范围•各主要省、市、区域级共计5个能耗监测平台含330栋建筑调研成果•总结了既有能耗监测系统的基本功能需求•总结了既有能耗监测系统的访问方式总结•总结了既有能耗监测系统中用能监测信息总结对比数据提取准则，给出了既有能耗监测系统数据完备性上的不足任务六：建筑及其机电系统标准化大数据的云端数据库系统示范应用研究6任务六进展进展二：针对数据完备性上的不足，设计了新型能耗数据采集中间件和采集器新型数据采集器通信流程服务器端数据采集器A数据采集器B....X能耗数据中间件网络通信（采集器）模块协议处理模块数据库存储模块能源管理系统数据库应用程序服务模块Internet

/Intranet新型数据采集中间件概要设计大纲ONETWOTHREEFOURCONTENTSFIVESIX任务任务研究内容考核指标任务一完成数据需求及数据类型调研研究动态数据提取准则相关SCI/EI论文1篇任务二建立基于IFC的建筑能耗数据模型建立从设计BIM模型的IFC数据中提取建筑及其机电系统静态标准化大数据的技术相关SCI/EI论文1篇任务三建立面向动态监测的建筑能耗数据模型研究当前能耗数据模型与动态监测能耗数据模型的集成技术高水平论文1篇任务四完成建筑及机电标准化大数据集成管理调研研究建筑及机电标准化大数据集成管理技术高水平论文1篇形成技术调研报告任务五完成建筑及机电标准化大数据动态服务调研研究建筑及机电标准化大数据云端动态服务技术高水平论文1篇形成技术调研报告任务六完成既有建筑能耗监测系统及设备监控系统的数据完备性调研研发新型的数据采集器形成现状调研报告1阶段考核指标2考核指标完成情况已录用或发表论文情况——要求5篇，实际发表/录用5篇，尚有2篇SCI/EI在审报告完成情况——要求4篇，实际完成4篇序号名称单位/作者会议/期刊名发表日期1面向我国绿色建筑评价的IFC适用性分析清华大学/林佳瑞，张建平图学学报待排期2我国BIM政策发展现状综述及其文本分析清华大学/林佳瑞，张建平施工技术2018-03-253Optimization

Design

Method

andExperimental

Validation

of

a

Solar

PVTCogeneration

System

BasedonBuilding

Energy

DemandDalian

University

ofTechnology/Chao

Zhou,RuobingLiang,

Jili

ZhangENERGIES2017-74Monitoring

Framework

for

UtilityTunnels

based

on

BIM

andIoTTechnologyTsinghua

University/KaiKang,

Jiarui

Lin,

JianpingZhang17th

InternationalConference

onComputing

in

Civil

andBuilding

Engineering2018-6-245A

system

framefor

RCM-basedfacilitymaintenance

management

in

aparkareaTsinghua

University/YuanRen,

Zhiliang

Ma,Xuefeng

SongCreative

ConstructionConference

2018待公布序号名称完成单位1建筑及机电标准化大数据集成管理调研报告清华大学2建筑及机电标准化大数据动态服务调研报告清华大学3建筑能耗监测系统现状调研报告同方泰德4年度技术报告课题二课题组大纲ONETWOTHREEFOURCONTENTSFIVESIX岗位名称姓名单位职责课题管理办公室课题负责人马智亮清华大学负责课题质量、进度管理课题领导组张建平清华大学参与课题管理协调决策课题领导组胡振中清华大学参与课题管理协调决策课题领导组梁若冰大连理工大学