系统子系统功能描述

7．2．12　系统子系统功能描述

软件从逻辑上可划分为数据及消息管理、分析展示、信息服务和后台管理等大类，每类下有一个或多个子系统，各子系统根据需要调用八大功能模块中的功能。将系统划分成各个相对独立的子系统，尽量减少各个子系统之间的耦合度，可以灵活地调整各子系统功能，彼此独立运行，方便后续的维护工作，增强系统的一致性、扩展性和兼容性。软件系统的主要子系统功能如下：

1）数据采集软件子系统

对网络上传的数据进行来路校验，接收从数据采集器发送来的合法数据，能够处理大量的并发请求，针对接收的数据能够进行异步处理，一方面针对原始数据包进行存储，另一方面将接收到的数据到数据处理子系统进行处理，并能支持数据采集器的续传。

数据采集软件子系统的采集对象和采集指标遵循《国家机关办公建筑及大型公共建筑分项能耗数据采集技术导则》的规定，数据采集软件子系统中数据采集器到数据中心（或数据中转站）的连接方式、传输过程及通信协议遵循《国家机关办公建筑及大型公共建筑分项能耗数据传输技术导则》的规定。

数据采集软件子系统不仅能处理通过自动方式采集的能耗数据，还能处理人工方式录入的能耗数据，比如煤耗、油耗等。对人工方式录入的数据也能进行数据的有效性检查，避免人为录入错误。

2）数据处理子系统

数据处理子系统是软件中十分重要的子系统，它对数据采集软件子系统的接收的数据包进行校验和解析，规范化采集时间，根据配电支路安装仪表的情况构造用能模型，并根据用能模型对原始采集数据进行拆分计算得到分项能耗数据，并将原始能耗数据和分项能耗数据保存到数据库中。由于监测建筑用能情况的复杂性和能耗监测项目预算成本的控制，很多用能支路需要间接计量。理清用能支路和分项能耗的关系，采用加法、减法、拆分、百分比预估等方式，结合建筑物能耗分项计量设计方案，可以得到合理的分项能耗数据。

子系统分为以下几个模块：

（1）数据校验

检查校验数据包的合法性，数据包格式是否正确，数据包包含的信息是否完整，数据包目的地址是否正确，数据采集时间是否合法，数据中心是否存在与数据包指定建筑物匹配的信息等。对数值过大（过小）、长期无数、缺数等进行处理。

（2）数据包解析

解析接收到的XML格式的原始数据包为系统可以识别的数据格式，调用“数据持久化”模块对原始能耗数据进行保存。

（3）归一化预处理

将原始能耗数据不规范的采集时间规范到标准时刻，同时对不同的采集频率、不同的计量单位等进行归一化预处理，为下一步的拆分计算做好准备。

（4）拆分计算

根据数据包携带的楼宇信息，调用该楼宇的能耗配置信息，对能耗数据进行拆分计算。楼宇的能耗配置信息记载了该楼宇中用能支路和分项能耗的对应关系，包括用能支路之间的关系和同一用能支路对应多个分项能耗的对应关系等，一般不是简单的1－1、1－n、n－1关系，往往随时间、季节、使用方式等变化而变化。

（5）数据持久化

永久性保存能耗数据到数据库，包括原始数据和归一化并拆分之后的分类分项能耗数据。

3）数据上报子系统

通过定时任务调度自动从江苏省数据中心数据库中提取能耗分类分项数据，合并整理打包后发送到部级的数据中心。数据交换格式为压缩的XML数据包。数据上报子系统主要包括数据提取、数据打包、数据上传、接收反馈结果等功能。

4）数据接收子系统

接收下级数据中心发送的能耗数据，完成数据合法性校验和认证后将数据保存到数据库中，与数据上报子系统对应。数据接收子系统主要包括数据接收、数据解包、数据校验、数据处理和存储、发送反馈结果等功能。

5）消息管理子系统

江苏省数据中心和各下级数据中心之间除了建筑能耗数据交换之外，还有系统消息交换的需求。系统消息主要包括系统公告、数据字典更新消息、数据随需上传消息等。下级数据中心之间通过压缩的XML数据包进行消息数据交换。消息管理子系统通过定时任务调度从上级数据中心接收系统消息包，解包后存入消息数据库，供业务人员和系统管理员查阅办理。

6）数据分析展示子系统

对经过数据处理后的分类分项能耗数据进行分析汇总和整合，可以通过静态表格及动态图表方式将能耗数据展示出来，为节能运行、节能改造、信息服务和制定政策提供信息服务。

（1）数据报表和数据图表

包括各类日常工作的数据报表，以及对应不同度量值不同展示维度的数据图表。

数据报表是反映各监测建筑、各行政区域、不同类型建筑的监测状况和分类分项能耗状况的统计表格和分析说明文字，可分为日报表、周报表、月报表、年报表等，格式相对固定。

数据图表是反映各项采集数据和统计数据的数值、趋势和分布情况的直观图形和对应表格，可分为数据透视表、饼图、柱状图、线图、仪表盘或动画等，格式灵活，可交互操作。数据图表的度量值包括：能耗（或者总能耗）、单位建筑面积能耗、单位空调面积能耗和其他度量值（比如单位人均能耗、单位产值能耗等）；展示维度包括：能耗分类、能耗分项、时间轴（可以细分为逐日、逐周、逐月、逐年、任选时间段等）、城市（行政区域）、建筑物类型等。

（2）数据分析预处理

数据分析预处理主要是对于确定的时间序列，自动生成数据报表和数据图表，如图7．9所示为分项能耗报表显示图。主要是考虑到数据量比较大的时候，即时数据分析展示比较困难，须对数据进行预处理。

图7．9　分项能耗报表显示图

7）建筑业主服务子系统

参与能耗监测的建筑业主（或建筑的使用者）可以通过系统分配的账号登录系统，查看建筑的实时原始能耗数据、分类分项能耗数据和同类型建筑的平均能耗数据等信息，并提供数据的导出功能。

8）公众服务子系统

公众服务子系统将建筑能耗监测信息经过整理后发布到数据中心的互联网网站上，方便社会公众了解和监督。信息发布范围和深度由政务信息公开的相关规定确定。

9）信息维护子系统

信息维护子系统主要是针对软件需要的所有数据字典和建筑物概况等基础信息、建筑用能支路及监测仪表安装等专业配置信息、时间同步信息和用户权限信息等进行录入和维护。

（1）基础信息维护

包括建筑物基本信息、行政区域、建筑物类型、分类分项能耗数据字典及其他数据字典等基础信息维护，如图7．10所示为建筑物基本信息管理图。

图7．10　建筑物基本信息管理图

所有的基础信息都应该可更新维护。部级数据中心维护全国统一的数据字典信息，而江苏省省市级数据中心是在部级数据字典基础上，根据地方特点和要求，扩展自己的分类。当部级数据中心数据字典发生变化时，通过全国建筑能耗监测项目管理工作平台发布数据字典的更新要求，江苏省省市级数据中心可以据此保持同步。

（2）专业配置信息维护

建筑物的监测支路配置信息对分项能耗的拆分计算特别关键，如图7．11所示为分项信息配置图。建筑物的分项计量方案（一般由分项计量工程的设计和施工单位提供）中必须清晰地包含其配置信息，包括建筑物能耗采集器信息、计量仪表信息及其参数、产品信息，采集器和计量仪表的对应关系，建筑物用能支路的拓扑关系及各个回路计量仪表的安装信息，建筑物分类分项能耗与用能支路之间的关系等。

图7．11　建筑物分项信息配置图

（3）时间信息维护

各级数据中心保持系统时间与标准时间的一致性，包括数据中心服务器时间、各建筑监测仪表和数据采集器的时间。

（4）用户权限管理系统

包括用户组维护、用户维护、授权管理、权限验证等。由于整个系统架构采用了分布式数据库，授权系统的数据也应是分布式的，同时要求分级授权功能。

10）系统监测子系统

如图7．12所示为分项能耗在线监控图。

监测数据中心系统和建筑监测仪表是否随时正常运转。将出现异常的设备或服务软件状态信息推送到管理员的计算机消息窗口、邮箱或手机上。

图7．12　分项能耗在线监控图