标题：大型公共建筑节能监测系统
现场采集子系统
现场采集子系统安装在被监测的大楼内部，结构如下图所示：主要由计量表具、数据采集器、以太网网络系统3部分组成。
计量表具主要包括：普通网络电量表、多功能网络电量表、网络水表等，未来可考虑接入冷热量表、蒸汽表等，所有表具需要具备符合国家标准的RS-485底层通讯接口，上层协议按照住建部《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则》的规范，采用符合国家标准的通讯协议如：DL/T645-1997、CJ/T188-2004、GB/T19582-2008等协议。所选表具需具备国家计量监督部门的认证，并满足各项电气安全规范。
数据采集器采用完全符合住建部《分项能耗数据传输技术导则》的要求，内置近百种常用计量表具的通讯协议，并提供协议解析脚本实现新增表具的扩展。产品提供4、8、16等多个接口版本选择，按依照现场环境自由组成星型或总线型拓扑网络，方便施工与调试。
以太网网络系统采用普通的以太网架构，由路由器和交换机组成。采集服务和web服务需要该网络的防火墙开放TCP端口80和UDP端口80，并且对其传输速率和数据包大小不受限制，以便数据传输和客户端访问能耗平台网站。如果需要提供数据远程服务，须允许外部网络访问管理平台服务器的数据库。
现场采集子系统在设计阶段考虑到了如下问题1、 标准性：计量表具按照住建部导则规范，选用具有RS-45通讯接口和满足DL/T645-1997等标准通讯协议的产品，能够兼容各种采集系统并利于维修替换。数据采集器完全符合建设部导则要求，向数据中转站和数据中心发送的数据包使用了标准的XML数据协议格式，可以平滑接入任何市级、省级甚至国家级数据监测平台。
2、 开放性：采集器向下可通过扩展协议解析脚本的方式任意接入各种品牌各种型号具备RS-485通讯接口的计量表具，向上使用符合国家标准的通讯协议，可以与任意品牌符合国家标准的数据中转站，实现互通互联。
3、 准确性：采集间隔在国家标准中规定的15分钟以内，可以准确捕捉所有能耗拐点及峰值功率的突变，消除因延时而产生的计算误差。表具和互感器的选型和参数选取使用由清华大学建筑节能研究中心开发的专用设计计算模拟软件，准确匹配计量精度的要求。
4、 扩展性：数据采集器可扩展采集冷/热量，燃气量等其他能耗数据信息，还可扩展采集温湿度、CO2浓度等环境参数信息。
5、 安全性：采集器与数据中转站或数据中心间通讯采用住建部导则中规定的AES加MD5算法进行数据包加密，该加密算法广泛应用与金融、国防等重要领域拥有良好的安全性。数据采集器操作系统采用裁剪优化的Linux操作系统，关闭了全部无用网络端口，能有效避免网络攻击和病毒入侵。
6、 稳定性：采集器硬件平台选取了被高端网络通讯设备厂商广泛采用的PowerPC架构的CPU处理器，具有极强的稳定性和可靠性，软件使用美国宇航局使用的Python语言编写全部核心代码内建微型数据库，可实现长达1个月的断点续传数据保障功能，即使传输网络出现问题，也可确保数据不会丢失。
数据中转站子系统
数据中转站子系统采用针对大型公共建筑节能监测系统研发的iSagy本地服务系统。该可将接收到的各电表能耗数据按照处理流程，转换为符合住建部《能耗数据采集技术导则》的分项能耗数据并最终上传给市级数据中心。
主要进行的工作包括：数据采集包接收、数据采集网关命令下达、能耗数据分精度计算、支路能耗数据计算、分项能耗数据拆分计算、分项能耗数据合并计算，上传数据发送、数据展示分析、系统管理、数据同步等功能。
数据中转站上传数据中心数据包协议符合住建部《能耗数据采集技术导则》标准要求，采用XML协议规范进行编码，上传内容包括建筑基本情况和能耗数据两项，其中建筑基本情况含基本项和附加项两部分，采用人工采集的方式获取，并在建设阶段统一上传至市级数据中心。能耗数据包括电量、水量、燃气量等分类能耗数据，其中耗电量按照分项能耗数据形式组织，包含照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电四个一级分项和依照建筑配电情况组织的8到19个二级分项。其中电量、水量等可以通过自动采集获取的数据应采取自动采集的方式，采集并上传至数据中心，建筑消耗的煤、液化石油、人工煤气、汽油、煤油、柴油等能耗量等不能自动采集的数据应通过人工采集的方式获取并上传到数据中心。
数据中转站子系统除了提供采集接收，处理计算、转发上传等标准功能之外，还为大楼的业主提供了一整套完整的物业服务与节能管理软件系统。该系统能切实提升大楼物业的管理水平并能为业主带来可观的节能收益。 
EMSIV能耗管理平台1、EMSIV能耗管理平台主要包括设备集能耗分析、分户能耗分析、用电参数实时监控、能耗财务分析、报表打印、节能足迹、节能诊断和新闻搜索等八大板块。此平台可以帮助管理人员更加全面深入地了解建筑物每一时刻、每一角落的能耗情况。
2、 设备集能耗分析：
按照设备用途和特性，将建筑物内使用的所有设备进行逐层分项，以便管理人员更加清晰、全面地了解建筑物内各个分项的能耗情况。同时，可以监控各个设备的耗电量和用电安全情况，随意统计各个时段内能耗数据，并可以在设备之间、分项之间进行能耗比较，也可以对不同时间的能耗进行比较。
3、 分户能耗分析：
根据业态模式和业主要求，可对建筑内部进行分商户、分部门、分地区等方式的分户式管理，对所有分户的能耗和用电安全进行实时监测，详细了解各分户的能源使用情况，如单位面积能耗、用电功率峰值、实时统计电价、各分项能耗统计等。同时，也可以对其他能耗种类进行同样形式的统计和展示（如水、蒸汽、天然气等），还可以根据从不同角度对分户进行综合排名和对比。
4、 
用电参数实时监控：
将用电支路信息图以web的形式清晰地展示于此平台中，可监控每一条用电支路的耗电量、实时功率、电表读数等实时参数，并配合声光效果对发生故障或者出现用电安全问题的支路进行实时报警。
5、 能耗财务分析：
此板块可以根据不同的计价方式计算出建筑物内各个设备及各个分户的能源消费详单；帮助建筑物管理人员深入了解能源费用的组成，从而确定各种能源的节能潜力；帮助管理人员选择合理的MD值，从而节省不必要的支出。
6、 报表打印：
此板块包含了日常使用的所有报表模式，可根据用户需求打印出百种报表。主要类型包括：设备集报表、分户报表、财务报表、用电参数报表、环境参数报表、HVAC参数报表、诊断信息报表、节能足迹报表、天气报表等。使用人员还可以自由地根据自己需求设计报表模版，批量生成和打印报表。
7、 
节能诊断：
此板块实现了为每一栋建筑物配备贴身的能源管理专家这个看似不可能的愿望。我们的专家团队会对建筑物的每一个设备、每一个系统进行深入细致的能耗分析，进行归纳整理后，第一时间通过远程服务器发送给建筑管理人员，从物业管理到系统改造等多个方面，帮助管理人员对建筑物进行有效的节能管理和改造。
8、 节能足迹：
此板块记录了每一次节能改造的历程及成果，使原来无法说清楚的能源管理，变得可量化、可比较、可评价；使每一项经过节能改造的设备或者分户，均可以看到每一次改造所带来的直接效果，从而为能源管理找到了可靠依据。 
数据中转站优点数据中转站子系统在设计阶段考虑到了如下问题：
1、 标准性：数据中转站软件使用了住建部导则中规范的标准能耗模型进行计算，所得数据无需转换即可接入市级、省级或者国家级数据中心。中转站上传数据包使用协议遵循住建部《数据中心建设与维护技术导则》标准，可与其他同样遵守该协议标准的数据中心和数据中转站实现互通互联。
2、 开放性：数据中转站软件采用了模块化分层的设计思想，从底层数据采集到能耗数据计算，从分项能耗整理到数据分析挖掘，从能耗数据展示再到数据上传上报都可以实现不同程度的开放。
3、 准确性：使用了分项能耗特征数据库、动态静态特征信息、不准确度计算等具有专利技术的计算方法保证数据的准确。使用了最优化能耗拆分方法，可将公共设备能耗数据、客户能耗数据、输配侧的支路能耗数据分别计算处理和表达。得到的能耗数据表达清晰明确，为下一步的数据挖掘和节能分析提供了良好的基础。
4、 可比性：依照住建部制定的标准能耗模型进行归一化计算，能将各种用能设备分别划分到底层分项能耗的范畴。这样就使得不同建筑、功能相同、形式相近的用能系统或设备，实现在底层分项能耗的可比，可明确地反映具体用能状况或问题；位于这一能耗数据模型上层的分项能耗，往往是由底层的分项能耗合并构成，具有更好的包容性，使得不同建筑、功能相同、但形式差别较大的用能系统或设备，也能实现在上层分项能耗的可比，也可在一定程度上综合反映用能状况。
5、 安全性：数据中转站系统采用了Linux+Apache+Java+python的设计，使用UFW防火墙，可以有效避免黑客和病毒的干扰。服务器系统采取了黑盒无界面的设计，物业人员只能通过专用的管理软件进行操作和维护，可以避免因误操作造成的损失或者人为篡改能耗数据。
6、 稳定性：服务器系统使用了工业级电源供电，创造了平稳的电力输出，硬件选型使用了工业级硬件平台，工业级硬盘，可以保证长时间稳定运行。应用软件的大量采用通用成熟的计算机技术。
市级数据中心
市级数据中心包括：数据接收与发送服务器，数据计算与处理服务器，信息展示网站服务器，节能服务专家系统服务器，数据库系统，硬件防火墙，数据备份系统管理员接口等等。系统结构如下图所示：
数据中心系统，采取按照处理流程划分多服务器并行处理的设计架构，将数据采集转发，数据整理计算和信息发布开发成独立的计算单元，使用不同的服务器（物理上的或者虚拟上的）实现分布式并行计算，并最终依靠共用的数据库系统实现通讯耦合，将极好地满足负载均衡、维护简单、运行稳定等多方面的需求。
其中：
1、数据采集及转发服务器
数据采集及转发服务器，负责实现与各建筑数据中转站之间的通讯，以及将整理好的分项能耗数据发送到省级或者国家级数据中心。该服务器以通讯处理为主，应接入具有较大带宽的网络中。另外该服务器应配备较高级别的硬件防火墙，配置选型时应着重考虑内存容量及网络通讯能力。建议操作系统使用Linux或者Windows Server 2003以上版本。数据采集和转发软件应尽可能流程简单、模块通用、接口标准。
2、数据处理及计算服务器
数据处理及计算服务器，负责将各个数据中转站发送的建筑基础信息和实时能耗数据加工成具有参考和比较价值的标准单位能耗数据如分项单位面积能耗等和统计能耗数据如分项能耗最大值等，同时还要将该数据中心监测范围内各大楼能耗数据加工处理成代表全市建筑特征的统计能耗数据，供上传至更高级别的数据中心使用。该服务器以计算为主，配置选型时应着重考虑内存容量及处理器能力。在接入大楼数量较少时，也可以考虑与数据采集及转发服务器公用同一台物理硬件。数据计算软件应考虑做好各种异常情况的错误处理，避免因数据量过大、部分数据错误或者数据同步异常等原因而造成死机，中断运行等现象。
3、信息发布服务器
信息发布服务器，负责信息发布网站的运行，是各级领导和民众了解和考核该系统的主要窗口。该服务器建议配置独立的硬件主机，并接入较大带宽的网络中，建议操作系统使用Linux，web服务器软件使用Apache。信息发布网站应能展示，对比，排名各个大楼的能耗数据，按照不同级别的用户权限，提供不同级别不同精度的数据。（下图为数据中心软件截图）
4、数据库服务器系统
数据库服务器系统为整个数据中心提供数据存储、查询、排序等支持，由主业务数据库和备份数据库两部分组成。数据库软件可以使用微软公司的SQL Server也可以使用甲骨文公司的Oracle RDBMS，服务器应考虑接入由多个大容量硬盘组成的磁盘阵列系统，在接入大楼数较少时也可以暂时与数据采集及转发服务器及数据处理及计算服务器共用一台物理主机。该服务器因为服务的业务多，处理的任务重，往往成为整个数据中心系统的瓶颈，建议在硬件配置选型时适当增加冗余。
5、节能服务专家系统服务器
节能服务专家系统服务器，为后期的数据挖掘，节能服务提供支持，主要实现节能诊断计算和节能量核算计算。在接入大楼数较少时也可以暂时与数据采集及转发服务器及数据处理及计算服务器共用一台物理主机。
系统管理员接口为管理操作人员管理、维护、修复数据中心系统的唯一接口，可实现分级操作与管理，异常状态报警，操作自动记录等功能。管理操作软件采用C/S架构设计，管理员需要安装专用的操作终端才能连入整个系统。
下图为管理员接口软件界面截图
数据中心系统优点
数据中心系统在设计阶段考虑到了以下几个问题：
1、标准性：采用符合住建部导则中规范的数据处理流程，能耗计算模型和统计方法，使用了导则中规定的标准传输协议进行通信，可确保多级别数据中心之间的无缝对接。
2、准确性：数据处理及计算服务器中加入大量容错机制，实现各种异常情况的错误处理，避免因数据量过大、零星电表读数错误或者数据同步异常等原因造成的计算错误等问题。
3、开放性：数据中心系统采用了相互独立的数据并行处理模块和符合住建部导则的标准数据库接口，可在采集和转发服务器接入不同厂商的数据中转站和数据采集器，可在数据处理及计算服务器加入不同的能耗计算模型，可在节能服务专家系统服务器加入不同的数据挖掘算法模块。
4、扩展性：数据中心系统，采取按照处理流程划分多服务器并行处理的设计架构，将数据采集转发，数据整理计算和信息发布开发成独立的计算单元，使用不同的服务器（物理上的或者虚拟上的）实现分布式并行计算，为未来的扩展提供了最具性价比选择，那个环节成为了计算的瓶颈就可以在那个环节增加服务器。整个数据中心的设备组成可以根据接入大楼数量的不同配置从1台独立处理到100台并行计算的服务器方案。
5、可比性：依照住建部制定的标准能耗模型进行归一化计算，能将各种用能设备分别划分到底层分项能耗的范畴。这样就使得不同建筑、功能相同、形式相近的用能系统或设备，实现在底层分项能耗的可比，可明确地反映具体用能状况或问题；位于这一能耗数据模型上层的分项能耗，往往是由底层的分项能耗合并构成，具有更好的包容性，使得不同建筑、功能相同、但形式差别较大的用能系统或设备，也能实现在上层分项能耗的可比，也可在一定程度上综合反映用能状况。
6、安全性：信息发布网站服务器，使用独立的服务器设备，与采集和计算服务器隔离运行，能耗数据展示采取分级管理，依照用户权限提供不同级别的信息。使用专用的管理维护接口对整个系统进行维护操作，分级管理，行为记录，确保系统安全。
稳定性：使用成熟的软件平台和主流的数据库系统，在服务器配置选型时考虑一定的冗余。