原創 于震 高性能建築
0 智能化系統現狀和解決方案
中國是世界最大的建築市場，逐年增加的竣工面積使得大陸建築面積的存量不斷增加，根據清華大學建築節能中心2018年釋出的研究報告《中國建築節能年度發展研究報告（2018）》顯示，大陸公共建築面積已經突破100億㎡[1]。根據中國建築節能協會釋出的《中國建築能耗研究報告 (2016)》，中國建築能源消耗總量已經超過8億噸标準煤，占全國能源消耗總量的20%左右。公共建築的能源消耗強度明顯高于居住建築，是大陸建築節能工作的重點之一。大陸建築裝置設施管理系統的實際運作情況不容樂觀。根據相關調研，目前國内相當一部分樓宇自控系統的自動控制實作程度較低,該調研問卷反應出了我們目前建築智能化系統“重硬體、輕軟體，輕運作維護”的現狀。中國建築科學研究院2018-2020年對智能建築行業進行的多次調研結果也顯示，由于各種原因，大量的智能化項目不能完全處于正常運作狀态。中國建研院環能院研發的“高性能智能建築解決方案”，通過內建并提升建築能源管理和建築樓宇控制的功能，可實作WEB端智慧建築管控、基于手機和移動終端的裝置設施管理、實作建築VR監測及資料實時展示、BIM 運維管理等功能，将作為建研院在智慧建築相關的解決方案，助力新基建在城建領域的推進。
圖1 高性能智能建築解決方案組成
圖2高性能智能建築系統架構圖
基于微服務的分布式任務管理架構
1.1任務管理
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智能建築系統除了必須的資料采集、資料清洗、資料儲存、業務流轉、人機互動、自動控制等功能外，還需要實作智能任務管理，以處理定期或非定期的工作任務。對于實作智能建築的根本目标：提高工作效率、確定工作安全、減少人工時間、降低系統能效來說，需要對樓宇物聯網系統提供的資料進行自動分析和挖掘。每個自動分析的任務可以認為是一個具有自主感覺、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，根據預存的專家知識、規則、算法獨立開展工作，以替代正常項目中的人類專家、工程師。當由自動的agent執行這些智能任務時，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、可擴充的原則，否則，當面臨上百個agent需要人工管理的任務時，在工程實踐中是不可行的。
1.2
微服務
微服務架構：（Microservice Architecture）是一種架構概念，旨在通過将功能分解到各個離散的服務中以實作對解決方案的解耦。新一代網際網路應用架構，将複雜龐大的單體應用分解為多個獨立運作，獨立處理業務的微型應用。單個應用的功能簡單專一，獨立部署，獨立運作。多個微型應用通過架構中的管理伺服器來完成服務注冊，狀态查詢，接口釋出，負載均衡等協同功能，共同實作原來單體應用的全部功能。
概念：把一個大型的單個應用程式和服務拆分為數個甚至數十個的支援微服務，它可擴充單個元件而不是整個的應用程式堆棧，進而滿足服務等級協定。
定義：圍繞業務領域元件來建立應用，這些應用可獨立地進行開發、管理和疊代。在分散的元件中使用雲架構和平台式部署、管理和服務功能，使産品傳遞變得更加簡單。
本質：用一些功能比較明确、業務比較精練的服務去解決更大、更實際的問題。
圖 3一種典型的微服務業務架構
從業務需求來看，微服務架構所能提供的分布式開發和分布式部署、将複雜業務拆分為獨立簡單業務等特點，非常符合智能建築對智能分析功能的需求特征。
1.3
智能建築業務任務管理
借鑒微服務理念，對建築智能建築業務任務進行一下5方面的管理實作。
（1）服務注冊與發現
業務應用啟動後，向系統發送注冊資訊，包括業務應用的名稱，IP位址，端口等基礎資訊。
（2）狀态監控
業務應用啟動後，向本系統發送健康心跳包，系統接收心跳包後，将更新業務的狀态
（3）配置及任務管理
為使用者提供制定配置與任務的自定義的功能。使用者可以在管理界面中檢視，修改業務應用的配置項，例如引用監聽的端口，心跳包的發送事件間隔等設定。
使用者也可以在管理界面中定義定時任務和一次性任務，交給業務應用執行。
（4）異常管理
當業務應用工作異常，如長時間未發送心跳包線，無法擷取資料，資料異常等情況時，為最終使用者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）接口規範
業務應用開發者制定完整的開發規範，包括注冊規範，服務接口規範，任務規範等。
SciPlat+管理平台主要功能介紹
2
基于微服務理念，中國建築科學研究院開發了SciPlat+平台，實作建築智能化任務的通用管理，在平台上，可友善實作建築智能化系統雲伺服器的注冊和管理、服務區域注冊和管理、微服務的注冊、管理、和配置。
圖4 微服務平台首頁
圖5 微服務管理
圖6 微服務配置管理
SciPlat+能帶來的優勢
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基于微服務理念開發的分布式任務管理架構，最終目标是為了智能建築系統更友善、更安全地實作更多智能建築任務，擺脫傳統技術體系的限制，使智能建築達到更高等級的智能化水準。這一平台能夠實作任務自動管理、促進業務健康監管、實作任務的統計分析和遠端操作，最重要的是，通過微服務架構，實作業務和算法的分離，支援暖通空調、給排水和電氣工程專家開發智能應用。
結語
智能建築的任務管理是智能建築管理資訊系統的總排程師，中國建築科學研究院開發了基于微服務管理的自動任務執行平台SciPlat+，實作智能樓宇任務的智能管理，這一原創技術是CABR高性能智能建築解決方案的關鍵技術之一，将為提高智能建築系統的運維效率和資料價值提供新的思路。中國建研院是建築領域規模最大的技術研發機構，企業歸屬于中央直屬企業，綜合實力強，信譽可靠，國家相關标準的編制和管理機關。本系列産品來自多年來國家科技支撐和重點研發專項的核心技術成果，具有大量的技術儲備，具有未來發展的充足動力！中國建研院是技術提供方，不是競争對手，希望通過技術與産品，賦能合作夥伴，攜手發展，為新基建做出貢獻！