实时数据库在建筑能耗监测系统中的运用

高晓佳 穆宇晨

（1.吉林建筑科技学院 吉林省长春市 130000 2.哈尔滨医科大学生物信息科学与技术学院 黑龙江省哈尔滨市 150000）

在“绿色生态、节能减排”社会发展战略之下，我国对建筑能耗监管工作提起了重视。传统建筑能耗监测手段落后，一般都是采用人工手抄电表、人工查看水表的方式进行建筑能耗数据搜集，不仅工作效率较低，而且无法对整个城市的能耗使用情况进行动态化把控。在科学技术与信息化技术不断发展和进步的当下，国家机关办公室提出了“构建智能化、一体化、实时化在线建筑能耗监测体系”。2015年之后，我国信息技术日渐完善，并且积极构建了智能化建筑能耗监测系统，各单位与企业自行研发了实时数据库技术。实时数据库技术能够实现数据信息监测、收集、存储，通过Internet 将数据信息以XML 文件形式进行发送传输与存储，并且将这些数据保存到数据中心库当中，在软件加工下生成实时动态化建筑能耗报告。本文将针对实时数据库在建筑能耗监测系统中的运用进行详细分析。

1 实时数据库功能

实时数据库技术是在互联网信息技术的基础上构建出来的，在实际应用的过程中主要有以下几个层次的功能。

（1）数据信息基础处理功能。在实际运用的过程中，结合用户们的需求，目对数据信息进行采集、存储、管理、查询，借助互联网云端，对数据实现永久保存与远程操作。

（2）开放式数据信息交互传输接口。通过数据库功能运行，为建筑能耗监测平台提供各种交互式数据信息接口，满足数据信息交互传输需求。

（3）数据异常报警。在数据库当中，若出现了超大数据、异常数据，与日常数据信息采集存在差异的数据趋势，则会第一时间进行数据信息异常预警[1]。

（4）对数据信息进行根源追溯，借助查询历史数据信息的手段，对相关数据趋势图表生成，通过tag 属性来追溯数据信息，有效为建筑能耗监控管理打下良好技术保障。

（5）动态化图表生成。在实时数据库技术之下，能够支持面向对象的流程组态工具和报表工具，这样便可以自动化的生成用户所需要的报表，对建筑能耗数据信息进行全面把控[2]。

（6）支持C/S、B/S 结构，在规定的运行方式之下，将多个数据信息源进行有效连接，这样便可以更加方便、高效的帮助用户们对能耗数据信息进行访问。

（7）数据信息加密化处理。在开展数据信息处理分析时，可以对访问的数据信息开展加密化处理，并且提供数据协调、数据加密、身份验证等诸多手段，促使数据信息更秘密严谨与可靠。

（8）支持手工录入数据。通过手工录入的形式，将无法自动采集输入的数据信息进行采集，并且一同归纳到历史数据库当中[3]。

（9）身份信息添加。结合不同系统操作人员的身份，自主的进行身份添加并且开展差异化的功能模块操作，让建筑能耗数据监测更加具备针对性。

图1：实时数据库系统功能结构

2 实时数据库系统构架

实时数据库技术将信息化技术和数据库技术紧密结合，不仅数据信息的处理结果可以自动生成，而且还可以对历史能耗数据趋势进行分析，其运行与调度更加强调效率。相比传统数据库相比，实时数据库更加具备高效性，可以实现事物调度效率，在规范的时间内可以获取更多的数据信息，并且进行结果分析处理[4]。为此，实时数据库技术满足当前智能楼宇设计需求，在数据信息存储和处理当中具备快捷性和高效性，信息更好更快被挖掘，并且更加方便数据信息操作、处理、共享。实时数据库系统可以实现数据库与实时系统目标之间的约束，特别适用于海量、高频、有时序特点的数据信息采集处理[5]。在进行实时数据库技术运用的过程中，应该结合建筑能耗监测系统的需求，对实时数据库各层次内容进行个性化设计，以便于满足系统开发需求。

2.1 层次结构

实时数据库层次结构是由应用层、数据管理层、数据接口层，三个层次所构建而成的。 针对数据接口层来说，主要负责的是数据实时信息获取来源。数据接口层可以借助RS485 和RS232 总线，与建筑现场的能耗设备、智能仪表及你联系，并且按照预设的频率来进行数据信息实时采集，服务器接口可以反映到数据管理层，并且对其数据信息进行相关处理。此外，为了实现数据信息高质量采集，数据接口层还需要通过相关通信协议[6]。针对数据管理层来说，在开展运行的过程中，具备数据存储与审核功能、数据应用与处理功能。针对该层次来说，主要的任务便是对获取到的能耗数据信息进行处理，提供信息服务接口并且集成各类数据信息，将处理好的数据信息进行保存，同时向应用层提供PAI 接口，用于访问或者操作实时、历史数据信息。针对应用层来说，主要涵盖了两个功能内容，分别是实施数据监控功能和访问预警功能。

表1：硬件设施配制选择

表2：数据中心系统硬件配置表

2.2 功能结构

实时数据库功能结构如图1 所示，功能结构错综复杂，其中诸多功能之间存在交互情况，再功能结构当中主要涵盖了实时事物管理、实施数据管理、实施资源管理等环节。针对实时事物管理来说，其中涵盖了对数据信息优先调度、实时事务执行全生命周期管理,借助优先事务调度管理等手段，实现数据信息优化配置，借助优先级调配算法的手段，实现对事务的调配处理，确保任务处理的时间限制。针对实时数据库系统结构当中的控制模块来说，主要是借助优先级规划策略手段实现对各个模块的管控处理。充分借助实时事物管控技术手段，全面对实时动态事物数据信息进行管控处理。对数据信息进行存储，实现日志管理和数据信息实时恢复。实时资源管理当中涵盖了CPU 管理、缓冲管理、实施数据操控管理、存储I/O 调度管理等内容。在该功能模块之下，可以基于优先级的计算机资源配制方法，对优先级任务和系统资源进行科学合理配置。

3 实时数据库在建筑能耗监测系统中的运用实现

本文将以某市为例，将实时数据库技术在该市能耗监测系统当中的软件设计与以便于硬件实现进行分析，展现出实时数据库技术在建筑能耗监测系统当中融入的方案和效果。

3.1 数据采集器实现

再开展硬件设置时，需要结合建筑能耗监测系统的要求，在完善的设计方案之下，选择科学合理的硬件设施。数据采集器应该向外提供串行通讯、以太网访问接口，选择具备VPN 的路由器，以便于实现数据信息仪表监测，对配电控制系统当中采集数据信息，并且开展通信中心数据传输。针对本市智能建筑情况，文中增加了模拟量和数字量通讯接口，硬件设施选择嵌入式计算机平台、工业直流电源、工业VPN 路由器、工业以太网、工业输入接口单元，如表1所示。在进行软件配制时，选择Windows8/10在相匹配的系统，开发工具和运行界面应该具备嵌入式优势。数据信息采集的数据管控选择施耐德电气公司开发的Local Control Indusoft Web Studio SP7，该设备最大可以支持4000个Tag，切实满足建筑能耗监测需求。数据信息采集安装使用微软SQL Server。

3.2 数据中心系统实现

数据中心是建筑能耗监测系统最为关键核心内容，可以对数据信息进行接收、存储、拆分、应用。在进行硬件设计时，需要引入计算机设备、路由器、交换机等通讯设备以及电源等断电设备。本案例引入的具体设备型号以及数据如表2 所示。

数据中心的系统的软件配置来说，数据中心服务器选择的是vCenter Server 开展虚拟化配置，数据中心实时数据库管理平台选用施耐德电气公司的高级控制室版 IWS7，为海量数据的管理提供了保障。历史数据服务器安装 SQL Server，可以存储5年内的能耗数据信息。

4 结束语

总而言之，在社会环境不断恶劣的当下，节能减耗成为社会稳定发展的关键，建筑节能减耗迫在眉睫。实时数据库技术为建筑能耗监测系统提供了稳定的技术支撑，为我国节能减耗工作稳定发展提供了基础保障。实时数据库在建筑能耗监测系统中的运用，应该结合建筑能耗监测系统进行科学选型和软硬件设计，切实有效对建筑能耗数据信息进行搜集、分类、处理、分析，及时对建筑能耗情况进行智能化在线监测，为社会节能管理、节能改造提供强大数据信息支撑。