實時數據庫在建筑能耗監測系統中的運用

高曉佳 穆宇晨

（1.吉林建筑科技學院 吉林省長春市 130000 2.哈爾濱醫科大學生物信息科學與技術學院 黑龍江省哈爾濱市 150000）

在“綠色生態、節能減排”社會發展戰略之下，我國對建筑能耗監管工作提起了重視。傳統建筑能耗監測手段落后，一般都是采用人工手抄電表、人工查看水表的方式進行建筑能耗數據搜集，不僅工作效率較低，而且無法對整個城市的能耗使用情況進行動態化把控。在科學技術與信息化技術不斷發展和進步的當下，國家機關辦公室提出了“構建智能化、一體化、實時化在線建筑能耗監測體系”。2015年之后，我國信息技術日漸完善，并且積極構建了智能化建筑能耗監測系統，各單位與企業自行研發了實時數據庫技術。實時數據庫技術能夠實現數據信息監測、收集、存儲，通過Internet 將數據信息以XML 文件形式進行發送傳輸與存儲，并且將這些數據保存到數據中心庫當中，在軟件加工下生成實時動態化建筑能耗報告。本文將針對實時數據庫在建筑能耗監測系統中的運用進行詳細分析。

1 實時數據庫功能

實時數據庫技術是在互聯網信息技術的基礎上構建出來的，在實際應用的過程中主要有以下幾個層次的功能。

（1）數據信息基礎處理功能。在實際運用的過程中，結合用戶們的需求，目對數據信息進行采集、存儲、管理、查詢，借助互聯網云端，對數據實現永久保存與遠程操作。

（2）開放式數據信息交互傳輸接口。通過數據庫功能運行，為建筑能耗監測平臺提供各種交互式數據信息接口，滿足數據信息交互傳輸需求。

（3）數據異常報警。在數據庫當中，若出現了超大數據、異常數據，與日常數據信息采集存在差異的數據趨勢，則會第一時間進行數據信息異常預警[1]。

（4）對數據信息進行根源追溯，借助查詢歷史數據信息的手段，對相關數據趨勢圖表生成，通過tag 屬性來追溯數據信息，有效為建筑能耗監控管理打下良好技術保障。

（5）動態化圖表生成。在實時數據庫技術之下，能夠支持面向對象的流程組態工具和報表工具，這樣便可以自動化的生成用戶所需要的報表，對建筑能耗數據信息進行全面把控[2]。

（6）支持C/S、B/S 結構，在規定的運行方式之下，將多個數據信息源進行有效連接，這樣便可以更加方便、高效的幫助用戶們對能耗數據信息進行訪問。

（7）數據信息加密化處理。在開展數據信息處理分析時，可以對訪問的數據信息開展加密化處理，并且提供數據協調、數據加密、身份驗證等諸多手段，促使數據信息更秘密嚴謹與可靠。

（8）支持手工錄入數據。通過手工錄入的形式，將無法自動采集輸入的數據信息進行采集，并且一同歸納到歷史數據庫當中[3]。

（9）身份信息添加。結合不同系統操作人員的身份，自主的進行身份添加并且開展差異化的功能模塊操作，讓建筑能耗數據監測更加具備針對性。

圖1：實時數據庫系統功能結構

2 實時數據庫系統構架

實時數據庫技術將信息化技術和數據庫技術緊密結合，不僅數據信息的處理結果可以自動生成，而且還可以對歷史能耗數據趨勢進行分析，其運行與調度更加強調效率。相比傳統數據庫相比，實時數據庫更加具備高效性，可以實現事物調度效率，在規范的時間內可以獲取更多的數據信息，并且進行結果分析處理[4]。為此，實時數據庫技術滿足當前智能樓宇設計需求，在數據信息存儲和處理當中具備快捷性和高效性，信息更好更快被挖掘，并且更加方便數據信息操作、處理、共享。實時數據庫系統可以實現數據庫與實時系統目標之間的約束，特別適用于海量、高頻、有時序特點的數據信息采集處理[5]。在進行實時數據庫技術運用的過程中，應該結合建筑能耗監測系統的需求，對實時數據庫各層次內容進行個性化設計，以便于滿足系統開發需求。

2.1 層次結構

實時數據庫層次結構是由應用層、數據管理層、數據接口層，三個層次所構建而成的。 針對數據接口層來說，主要負責的是數據實時信息獲取來源。數據接口層可以借助RS485 和RS232 總線，與建筑現場的能耗設備、智能儀表及你聯系，并且按照預設的頻率來進行數據信息實時采集，服務器接口可以反映到數據管理層，并且對其數據信息進行相關處理。此外，為了實現數據信息高質量采集，數據接口層還需要通過相關通信協議[6]。針對數據管理層來說，在開展運行的過程中，具備數據存儲與審核功能、數據應用與處理功能。針對該層次來說，主要的任務便是對獲取到的能耗數據信息進行處理，提供信息服務接口并且集成各類數據信息，將處理好的數據信息進行保存，同時向應用層提供PAI 接口，用于訪問或者操作實時、歷史數據信息。針對應用層來說，主要涵蓋了兩個功能內容，分別是實施數據監控功能和訪問預警功能。

表1：硬件設施配制選擇

表2：數據中心系統硬件配置表

2.2 功能結構

實時數據庫功能結構如圖1 所示，功能結構錯綜復雜，其中諸多功能之間存在交互情況，再功能結構當中主要涵蓋了實時事物管理、實施數據管理、實施資源管理等環節。針對實時事物管理來說，其中涵蓋了對數據信息優先調度、實時事務執行全生命周期管理,借助優先事務調度管理等手段，實現數據信息優化配置，借助優先級調配算法的手段，實現對事務的調配處理，確保任務處理的時間限制。針對實時數據庫系統結構當中的控制模塊來說，主要是借助優先級規劃策略手段實現對各個模塊的管控處理。充分借助實時事物管控技術手段，全面對實時動態事物數據信息進行管控處理。對數據信息進行存儲，實現日志管理和數據信息實時恢復。實時資源管理當中涵蓋了CPU 管理、緩沖管理、實施數據操控管理、存儲I/O 調度管理等內容。在該功能模塊之下，可以基于優先級的計算機資源配制方法，對優先級任務和系統資源進行科學合理配置。

3 實時數據庫在建筑能耗監測系統中的運用實現

本文將以某市為例，將實時數據庫技術在該市能耗監測系統當中的軟件設計與以便于硬件實現進行分析，展現出實時數據庫技術在建筑能耗監測系統當中融入的方案和效果。

3.1 數據采集器實現

再開展硬件設置時，需要結合建筑能耗監測系統的要求，在完善的設計方案之下，選擇科學合理的硬件設施。數據采集器應該向外提供串行通訊、以太網訪問接口，選擇具備VPN 的路由器，以便于實現數據信息儀表監測，對配電控制系統當中采集數據信息，并且開展通信中心數據傳輸。針對本市智能建筑情況，文中增加了模擬量和數字量通訊接口，硬件設施選擇嵌入式計算機平臺、工業直流電源、工業VPN 路由器、工業以太網、工業輸入接口單元，如表1所示。在進行軟件配制時，選擇Windows8/10在相匹配的系統，開發工具和運行界面應該具備嵌入式優勢。數據信息采集的數據管控選擇施耐德電氣公司開發的Local Control Indusoft Web Studio SP7，該設備最大可以支持4000個Tag，切實滿足建筑能耗監測需求。數據信息采集安裝使用微軟SQL Server。

3.2 數據中心系統實現

數據中心是建筑能耗監測系統最為關鍵核心內容，可以對數據信息進行接收、存儲、拆分、應用。在進行硬件設計時，需要引入計算機設備、路由器、交換機等通訊設備以及電源等斷電設備。本案例引入的具體設備型號以及數據如表2 所示。

數據中心的系統的軟件配置來說，數據中心服務器選擇的是vCenter Server 開展虛擬化配置，數據中心實時數據庫管理平臺選用施耐德電氣公司的高級控制室版 IWS7，為海量數據的管理提供了保障。歷史數據服務器安裝 SQL Server，可以存儲5年內的能耗數據信息。

4 結束語

總而言之，在社會環境不斷惡劣的當下，節能減耗成為社會穩定發展的關鍵，建筑節能減耗迫在眉睫。實時數據庫技術為建筑能耗監測系統提供了穩定的技術支撐，為我國節能減耗工作穩定發展提供了基礎保障。實時數據庫在建筑能耗監測系統中的運用，應該結合建筑能耗監測系統進行科學選型和軟硬件設計，切實有效對建筑能耗數據信息進行搜集、分類、處理、分析，及時對建筑能耗情況進行智能化在線監測，為社會節能管理、節能改造提供強大數據信息支撐。