原創(chuàng) 于震 高性能建筑

?0???智能化系統(tǒng)現(xiàn)狀和解決方案

中國是世界最大的建筑市場，逐年增加的竣工面積使得我國建筑面積的存量不斷增加，根據(jù)清華大學(xué)建筑節(jié)能中心2018年發(fā)布的研究報告《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告（2018）》顯示，我國公共建筑面積已經(jīng)突破100億㎡[1]。根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會發(fā)布的《中國建筑能耗研究報告?(2016)》，中國建筑能源消耗總量已經(jīng)超過8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國能源消耗總量的20%左右。公共建筑的能源消耗強度明顯高于居住建筑，是我國建筑節(jié)能工作的重點之一。我國建筑設(shè)備設(shè)施管理系統(tǒng)的實際運行情況不容樂觀。根據(jù)相關(guān)調(diào)研，目前國內(nèi)相當(dāng)一部分樓宇自控系統(tǒng)的自動控制實現(xiàn)程度較低,該調(diào)研問卷反應(yīng)出了我們目前建筑智能化系統(tǒng)“重硬件、輕軟件，輕運行維護”的現(xiàn)狀。中國建筑科學(xué)研究院2018-2020年對智能建筑行業(yè)進行的多次調(diào)研結(jié)果也顯示，由于各種原因，大量的智能化項目不能完全處于正常運行狀態(tài)。中國建研院環(huán)能院研發(fā)的“高性能智能建筑解決方案”，通過集成并提升建筑能源管理和建筑樓宇控制的功能，可實現(xiàn)WEB端智慧建筑管控、基于手機和移動終端的設(shè)備設(shè)施管理、實現(xiàn)建筑VR監(jiān)測及數(shù)據(jù)實時展示、BIM?運維管理等功能，將作為建研院在智慧建筑相關(guān)的解決方案，助力新基建在城建領(lǐng)域的推進。

基于微服務(wù)的分布式任務(wù)管理框架

1.1任務(wù)管理

1

智能建筑系統(tǒng)除了必須的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)保存、業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)、人機交互、自動控制等功能外，還需要實現(xiàn)智能任務(wù)管理，以處理定期或非定期的工作任務(wù)。對于實現(xiàn)智能建筑的根本目標(biāo)：提高工作效率、確保工作安全、減少人工時間、降低系統(tǒng)能效來說，需要對樓宇物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)進行自動分析和挖掘。每個自動分析的任務(wù)可以認(rèn)為是一個具有自主感知、自主工作、自主思考能力的agent，成百上千個自主工作的agent象人類專家一樣，根據(jù)預(yù)存的專家知識、規(guī)則、算法獨立開展工作，以替代常規(guī)項目中的人類專家、工程師。當(dāng)由自動的agent執(zhí)行這些智能任務(wù)時，需要通過注冊、心跳檢查、上線下線管理、啟動、停止、配置、輸入管理和輸出管理等工作。這一管理工作需要滿足自主、簡單、可擴展的原則，否則，當(dāng)面臨上百個agent需要人工管理的任務(wù)時，在工程實踐中是不可行的。

1.2

微服務(wù)

微服務(wù)架構(gòu)：（Microservice Architecture）是一種架構(gòu)概念，旨在通過將功能分解到各個離散的服務(wù)中以實現(xiàn)對解決方案的解耦。新一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)，將復(fù)雜龐大的單體應(yīng)用分解為多個獨立運行，獨立處理業(yè)務(wù)的微型應(yīng)用。單個應(yīng)用的功能簡單專一，獨立部署，獨立運行。多個微型應(yīng)用通過架構(gòu)中的管理服務(wù)器來完成服務(wù)注冊，狀態(tài)查詢，接口發(fā)布，負(fù)載均衡等協(xié)同功能，共同實現(xiàn)原來單體應(yīng)用的全部功能。

概念：把一個大型的單個應(yīng)用程序和服務(wù)拆分為數(shù)個甚至數(shù)十個的支持微服務(wù)，它可擴展單個組件而不是整個的應(yīng)用程序堆棧，從而滿足服務(wù)等級協(xié)議。

定義：圍繞業(yè)務(wù)領(lǐng)域組件來創(chuàng)建應(yīng)用，這些應(yīng)用可獨立地進行開發(fā)、管理和迭代。在分散的組件中使用云架構(gòu)和平臺式部署、管理和服務(wù)功能，使產(chǎn)品交付變得更加簡單。

本質(zhì)：用一些功能比較明確、業(yè)務(wù)比較精練的服務(wù)去解決更大、更實際的問題。

從業(yè)務(wù)需求來看，微服務(wù)架構(gòu)所能提供的分布式開發(fā)和分布式部署、將復(fù)雜業(yè)務(wù)拆分為獨立簡單業(yè)務(wù)等特點，非常符合智能建筑對智能分析功能的需求特征。

1.3

智能建筑業(yè)務(wù)任務(wù)管理

借鑒微服務(wù)理念，對建筑智能建筑業(yè)務(wù)任務(wù)進行一下5方面的管理實現(xiàn)。

（1）服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)

業(yè)務(wù)應(yīng)用啟動后，向系統(tǒng)發(fā)送注冊信息，包括業(yè)務(wù)應(yīng)用的名稱，IP地址，端口等基礎(chǔ)信息。

（2）狀態(tài)監(jiān)控

業(yè)務(wù)應(yīng)用啟動后，向本系統(tǒng)發(fā)送健康心跳包，系統(tǒng)接收心跳包后，將更新業(yè)務(wù)的狀態(tài)

（3）配置及任務(wù)管理

為用戶提供制定配置與任務(wù)的自定義的功能。用戶可以在管理界面中查看，修改業(yè)務(wù)應(yīng)用的配置項，例如引用監(jiān)聽的端口，心跳包的發(fā)送事件間隔等設(shè)置。

用戶也可以在管理界面中定義定時任務(wù)和一次性任務(wù)，交給業(yè)務(wù)應(yīng)用執(zhí)行。

（4）異常管理

當(dāng)業(yè)務(wù)應(yīng)用工作異常，如長時間未發(fā)送心跳包線，無法獲取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)異常等情況時，為最終用戶提供異常報警的功能，包括管理頁面報警，郵件報警，短信報警等幾種形式。

（5）接口規(guī)范

業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)者制定完整的開發(fā)規(guī)范，包括注冊規(guī)范，服務(wù)接口規(guī)范，任務(wù)規(guī)范等。

SciPlat+管理平臺主要功能介紹

2

基于微服務(wù)理念，中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)了SciPlat+平臺，實現(xiàn)建筑智能化任務(wù)的通用管理，在平臺上，可方便實現(xiàn)建筑智能化系統(tǒng)云服務(wù)器的注冊和管理、服務(wù)區(qū)域注冊和管理、微服務(wù)的注冊、管理、和配置。

SciPlat+能帶來的優(yōu)勢

3

基于微服務(wù)理念開發(fā)的分布式任務(wù)管理框架，最終目標(biāo)是為了智能建筑系統(tǒng)更方便、更安全地實現(xiàn)更多智能建筑任務(wù)，擺脫傳統(tǒng)技術(shù)體系的約束，使智能建筑達到更高等級的智能化水平。這一平臺能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)自動管理、促進業(yè)務(wù)健康監(jiān)管、實現(xiàn)任務(wù)的統(tǒng)計分析和遠程操作，最重要的是，通過微服務(wù)架構(gòu)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)和算法的分離，支持暖通空調(diào)、給排水和電氣工程專家開發(fā)智能應(yīng)用。

結(jié)語

智能建筑的任務(wù)管理是智能建筑管理信息系統(tǒng)的總調(diào)度師，中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)了基于微服務(wù)管理的自動任務(wù)執(zhí)行平臺SciPlat+，實現(xiàn)智能樓宇任務(wù)的智能管理，這一原創(chuàng)技術(shù)是CABR高性能智能建筑解決方案的關(guān)鍵技術(shù)之一，將為提高智能建筑系統(tǒng)的運維效率和數(shù)據(jù)價值提供新的思路。中國建研院是建筑領(lǐng)域規(guī)模最大的技術(shù)研發(fā)機構(gòu)，企業(yè)歸屬于中央直屬企業(yè)，綜合實力強，信譽可靠，國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的編制和管理單位。本系列產(chǎn)品來自多年來國家科技支撐和重點研發(fā)專項的核心技術(shù)成果，具有大量的技術(shù)儲備，具有未來發(fā)展的充足動力！中國建研院是技術(shù)提供方，不是競爭對手，希望通過技術(shù)與產(chǎn)品，賦能合作伙伴，攜手發(fā)展，為新基建做出貢獻！