模版 NXXX XXX软件 V1.0 研发报告

PAGEWQJ-XXXXXX软件V1.0项目研发报告文件编号T4-016生效日期2012-3-16受控编号保密级别一级版本号V1.00修改次数0总页数19正文15附录无编制XXX审核批准评审记录对《WQJ-XXXXXX软件V1.0项目研发报告V1.00》的评审意见：上述问题修改验证后，由验证后，本文件即可发布。评审人员签字：问题修改验证结果：验证人签字：时间：年月日变更日志编号版本修改内容修改人修改日期目录TOC\o"2-3"\h\z\t"标题1,1"1系统研制背景 11.1能源管理大势所趋 11.2目前各系统的现状和存在问题 12系统建设目标 22.1平台框架 22.2统一数据平台 32.3面向对象分布式系统需求 32.4分布式数据库结构 32.5系统安全 32.6开放式设计，资源共享，方便使用维护 42.7要保证系统的高可靠性和强抗干扰能力 42.8应具备灵活的可扩展性和适应能力 43系统研制过程 53.1重视需求分析，科学制定总体方案 53.2加强过程控制，确保开发质量 54系统功能特点 64.1统一数据平台 64.2统一图形平台 64.3完善的通讯平台 74.4插件架构 74.5服务平台 74.6建筑高级应用 85系统应用前景 9WQJ-90000能源管理系统平台软件研发报告V1.00PAGE101系统研制背景1.1能源管理大势所趋随着我国经济社会的发展和环境资源压力越来越大，节能减排形势越来越严峻。据统计，我国有近30％的能源消耗在建筑物上，做好建筑尤其是大型建筑的节能管理工作，不仅直接关系到“十二五”单位GDP能耗降低20%节能战略目标的实现，而且对整个节能减排工作有着强有力的示范作用。目前建筑节能大多从两方面入手，一方面是建筑设计，另一方面是建筑智能化系统。在建筑设计节能方面，包括建筑物的整体结构、建筑物的围护结构以及从室内环境的舒适性。建筑智能化系统节能包括建筑能耗监测系统、BA控制系统、空调节能控制系统、电能量管理系统、环境控制系统。这些建筑智能化子系统都是针对建筑能耗中的单一环节进行评估的，并没有把整个建筑物中的耗能评估作为一个有机整体分析和优化的系统方案和技术实现。智能建筑能源系统利用现代最新数据处理与通讯技术，对建筑内的智能化子系统进行集成与整合，形成高品质的全景数据库，并以此为据建立客观能源消耗评价体系，及时了解真实的能耗情况和提出节能降耗的技术和管理措施，协助管理者制订能源新的使用模式和考核办法，实现建筑节能降耗的目的。同时在数据的不断积累过程中，为用户发现更多的节能机会，为后期的调整与改扩建提供更优化的能源供应、管理方案。1.2目前各系统的现状和存在问题目前智能建筑大多拥有较完整的变/配电系统、智能环境监控系统、暖通系统、安防系统、BA系统等，但是各个系统运行/操作方式复杂、设备种类繁多、效率不高，各个系统相互独立，值班人员无法知晓各个子系统的具体运行情况，造成系统不必要的能源浪费；对突发的紧急状况，不能快速做出处理与解决，造成设备损坏，影响正常供电；网络与信息系统在应对各种威胁下，不具有足够的抗攻击能力，降低系统数据安全性；系统专业化，没有适合大厦的相关管理功能；系统人机界面不够友好、操作不够人性化，难以提高操作效率。(1)中央空调系统冷冻制冷系统的能量大约有15％-20％消耗于冷冻水的循环输配中，冷源水回路与负荷水分配回路的水量在部分负荷回路中产生供需矛盾，包括二次回路负荷之和大于机组制冷负荷及冷源侧供水量变化的阶梯性与负荷侧需求量动态变化的不协调性；(2)电梯、通风系统设备、照明设备等给建筑的电网带来大量的谐波，导致电网电压的波动、闪变等不安全因素。(3)用电设备多，其负荷(包括消防年时兼用负荷)比一般民用建筑大的多；没有分项计量，各种设备的用电量混合在一起，不能显示照明用电、空调用电、动力用电和特殊用电等的全年能耗。(4)建筑的变/配电系统、智能环境监控系统、暖通系统、安防系统等相对独立，没有统一的数据平台，使得管理方的很多好的管理想法没办法落实，复杂的比较分析功能无法实现，经验数据无法积累，无法做到能源的精细化管理。2系统建设目标2.1平台框架WQJ-9000系统总体设计为分层、分布式模式。为使平台持续可扩，以及具有清晰的可用性及可复用性，可将其分为三个层次：应用层、服务层、接口层。应用层主要含有监控中心的专家分析系统等；服务层主要含有应用服务器、数据处理服务器、中心服务器等；接口层主要含有子系统数据转换服务器、RS232/485、Corba、WebService、OPC、ODBC等。 能源管理平台采用面向服务的架构（SOA），从下往上包括：设备层、数据适配层、数据层、服务层、应用层、数据表现层等多个层次。设备层：本层是集成其他对象，包括PLC/DES、SCADA、BA系统、视频监控系统、MES系统、ERP系统、OA系统等，这些系统都独立运行，它们对外提供不同种类的接口（OPC、RS232、ODBC、TCP/UDP等）。该层协议处理采用独立插件形式存在，即插即用，最大层度保证系统在协议处理上的灵活性和可靠性。数据适配层：本层是集成平台的数据转换器，为服务层提供所需的全部数据，包括OPC适配器、DB适配器等。该层将通讯服务和数据库访问服务做成了单独的适配器，通过XML文件映射,IOC控制反转技术完成配置工作，最大层度保证了系统在数据库访问和通讯方式上的灵活性和可靠性。数据层：在本层对采集到的子系统数据进行格式转换，以统一数据格式存储到实时数据库中或历史数据库中，同时支持下发指令的转换。实时数据库通过CDM（通用数据模型）与历史数据库完成数据整合。对于能源管理系统平台，数据格式的统一是比较难处理的问题，由于智能建筑行业目前还没有统一的数据模型标准，所以只能靠我们对业务需求的理解进行最大化的归纳与总结，采用元数据描述是这种情况下比较常用的方法，每个数据都带有比较详细的自我描述信息。

服务层：本层向各类应用或对外提供公开服务，它们可以独立存在或者作为合成服务，包括采集服务、定时服务、联动服务、报表服务、GIS服务、数据共享等服务。应用层：提供应用功能，主要包括能源分类分项统计，能源预测分析，能源成本分析，能源运行分析，能源设备台帐管理，能源设备性能评价，能源质量分析，能源安全监控，高级应用等。数据展示层：提供丰富的客户端功能，主要包括传统客户端，浏览器，RIA等。2.2统一数据平台统一数据平台设计以高可靠性、高交互性、高智能性为准则。该平台应具备扩展性、成熟性，可方便的接入其它系统的数据，也可方便其它子系统或WEB访问系统中的数据。数据管理应是基于核心层数据库，如商用数据库SQLSERVER、ORACLE等。为了保证数据平台的扩展性将在数据库中自定义数据字典（表名表，字段表，字段属性表等），数据库配置工具需根据数据字典进行设计，保证其通用性。2.3面向对象分布式系统需求系统采用分布式设计，它具有以下特点：系统可靠性大大提高，局部故障不影响系统运行；人机界面良好；模块间相对独立，互相影响小；数据共享性好；系统运行效率高；多功能的综合控制方式。2.4分布式数据库结构数据库的结构适应分布式网络结构系统的要求，应具有良好的可维护性，并提供用户访问数据库的标准接口，历史数据库应采用中大型商用数据库，以保证数据库的稳定性、安全性、可靠性。2.5系统安全 系统安全主要包括系统数据安全和系统通讯安全。系统数据安全保证历史数据存储的可靠性。正常情况下，双后台服务器均在本机记录历史数据，并保证数据的同步。由于故障等某因素造成某机数据记录不全，应该在故障机恢复运行后自动从另一台历史服务器获得缺失的历史数据，之后进入同步运行。在主/备服务器中，其中一台服务器丧失功能后，其他服务器应能承担起事故服务器的作用并可以进行进程级备份，保证系统能够完成基本的监控功能，使数据不会因为其中一台服务器故障而丢失。系统通讯安全包括系统对外通讯安全和系统内部模块通讯安全，系统对外通讯采用插件模式加载，规约模块和内核模块之间通过共享内容进行交互，经测试可以达到5M/秒速率，可以保证后台在10通道规模的应用中数据不丢失。模块内部通讯在原有900通讯基础上增加了消息缓存机制，保证大数据量通讯情况下系统的稳定性，举例说明：雪崩试验时，发生10000点突发变位信息后所有信号告警并进行显示所用的时间少于8秒，且信号不误报不漏报。2.6开放式设计，资源共享，方便使用维护开放式系统设计，借助于先进的计算机网络通信技术，实现建筑内外各子系统信息交互。2.7要保证系统的高可靠性和强抗干扰能力能源管理系统安全运行是系统设计的基本要求，为此，在考虑系统的总体结构时，要分清主次并能实现关键功能的冗余配置。系统的各个子系统应相对独立，一旦系统中某部分出现故障，应尽量缩小故障影响的范围并能尽快修复故障。各子系统应具有独立的故障自诊断和自恢复功能，任一部分发生故障时，都应及时在监控系统主界面给出声光警告提示。2.8应具备灵活的可扩展性和适应能力随着我国经济建设的发展，每年有不少新大型建筑要设计、建设和投产，并有大量各式各样的老建筑需要改造。这些建筑由于投资水平的不同，在自动化智能系统中的地位和设备水平各不相同，因此要求自动化系统能够根据现场不同的要求进行灵活的组建和配置，既能适应新建项目同时也能适应老建筑改造项目。3系统研制过程2011年6月，南京WQJ自动化控制系统有限公司开始启动WQJ-9000能源管理系统建设项目，经过大量的调研和认真细致的需求分析，于2011年10月确定系统总体建设需求以及各功能模块需求。2011年10月系统进入了正式研制开发阶段，并主要分为人际人机界面改进、通讯方式改进、数据配置模块改进、相关模块改进等几大任务分别开发；2012年03月经过全面的测试与拷机，推出了系统的第一个版本；目前系统已全面完成各功能。在系统研制应用过程中，我们严格按照软件工程的原理和方法对项目进行管理，重点做了以下两个方面的工作。3.1重视需求分析，科学制定总体方案考虑系统对数据实时性的要求，我们仔细甄别了各种数据存储访问的机制，包括数据文件、关系数据库、内存数据库等，他们分别具有部署灵活、功能强大、效率高等优点，但同时也各自存在明显的缺点，最后我们根据变电自动化系统对数据存储的需求确定了关系数据库与实时内存数据库相接合的方案，这样既能保证数据的实时性，又不用担心在历史数据很多的时候数据访问效率的问题。其次我们认真分析了现有的已投入使用的其它厂家的能源管理系统，通盘考虑，从整个系统的安全、业务逻辑、性能、并发性、数据一致性及与公司900系列系统无缝衔接过渡等方面综合考虑；拿出了全新的设计方案，组织了电力专业技术人员、高校专业学者和一线业务人员与系统研发人员一起进行了充分的交流和讨论，使项目研发人员充分、全面理解了系统建设需求，确保系统投运后，能充分实现系统建设目标。3.2加强过程控制，确保开发质量在项目的设计开发阶段，我们对项目进行了全过程管理，重点把握影响系统质量的系统需求审查、总体设计审查、软件单元测试和系统集成测试、功能模块评审等关键节点。在系统设计阶段，为减少设计偏差，确保系统的设计完全符合需求报告和初期制定的总体目标，我们加强了概要设计的审查工作。通过对单元测试和集成测试两个环节严格管理，有效地控制了系统的整体质量。同时为保证团队整体的工作质量和工作进度，我们加强了项目计划管理，对每项工作都制定了详细严格的计划，责任明确到人，并对计划执行情况及时检查落实。保证了项目的开发进度，有效地控制了开发成本。

4系统功能特点4.1统一数据平台WQJ-900系列的数据库配置虽具有一定的灵活性，但灵活性不够高，只要数据库表有修改，代码就需要重新编译，不能满足WQJ-9000系统的高智能性；其次，现有的数据库配置集成了非配置类的数据刷新功能，对于功能统一性来讲，是不合理的，不满足WQJ-9000系统的相关要求。通用数据配置模块更改了原有数据库表的设计，增加了表名表、字段表字段属性表等，可在不修改代码的情况下完成各种配置，保证软件配置的通用性。由于建筑能源管理领域还没有统一的数据模型，所以项目组对相关表进行了抽象，形成了基本配置表和行业领域表，对于特殊表采用xml字段加以描述，达到数据记录的通用性。（1）支持根据表号、附属关系等自动建立树型结构；（2）支持根据标志字、显示域、更改域、刷新域、下拉字段、数据链接字段、表链接字段、复选字段等自动初始化表格中的数据；（3）支持对于数据库中image类型的字段或XML格式的文件自适应的编辑器（本模块提供或第三方ActiveX控件调用）。（4）具有足够的灵活性，对于系统中用到的配置表，只需根据数据库文档规则配置，在不需要修改代码的情况下即可完成配置。统一数据平台的目的是降低日后维护，升级，开发成本。4.2统一图形平台通用图形系统适用于SCADA系统和工业自动化系统的综合应用，面向全面的自动化工业界，是工业控制领域的高级矢量图形平台。该系统可以进行各种灵活的设置，来满足实时控制、空间图形等多方面的复杂需求。平台设计采用了组件式架构，除核心部分以外，所有的应用均采用组件的方式来实现，保证了最大限度的扩展性。该平台在原有平台基础上主要增加动画脚本编译功能；通过动画脚本可以实现自定义的动画设计，动画组件可由第三方按照组件开发规范来自行开发，然后动态加载到本系统，从而使系统具有新增加的组件特性，该架构使第三方或用户自己可以开发组件来满足特殊的需求，从而大大提升系统的灵活性；平台实现图形画面制作和通讯组件的分离，这样可以实现公司现有产品的平台公用统一图形平台的目的是降低日后维护，升级，开发成本。4.3完善的通讯平台系统通讯安全包括系统对外通讯安全和系统内部模块通讯安全，系统对外通讯采用插件模式加载，各功能模块可独立装入和卸出，并可灵活组合，规约模块和内核模块之间通过共享内容进行交互，经测试可以达到5M/秒速率，可以保证后台在10通道规模的应用中数据不丢失。模块内部通讯在原有900通讯基础上增加了消息缓存机制，保证大数据量通讯情况下系统的稳定性，举例说明：雪崩试验时，发生10000点突发变位信息后所有信号告警并进行显示所用的时间少于8秒，且信号不误报不漏报。统一通讯平台的目的是提高系统稳定性，降低日后维护，升级，开发成本。4.4插件架构插架架构在WQJ-9000项目中大量被应用，这种设计扩展性强，便于插件和主程序独立升，主要应用点有：（1）Server对通道规约的加载与管理(DLL)，实现通讯规约解析与服务器软件的分离。（2）图形平台与通讯组件的加载与管理(DLL,IOC)，实现数据配置组件与画图软件的分离，实现遥控等控制组件与实时控制平台的分离。（3）高级应用容器对分析组件的加载与管理(DLL)，实现算法分析与界面显示的分离。4.5服务平台考虑到不同行业业务的多样性，在WQJ-9000中将服务独立出来单独作为一层去处理，服务层将向系统内部提供各类应用和对外提供公开服务，它们可以独立存在或者作为合成服务，其中主要包括数据采样服务、定时控制服务、多系统联动服务、数据共享等服务。其中数据共享服务主要提供对外服务接口，目前主要提供WebService,OPC。数据共享服务的标准为利用分层、松耦合、统一标准规范、中间件等技术手段，提供内部应用、外部信息交互等业务的整合服务，保证了平台的可扩展性、实用性和可靠性。该服务提供了数据整合服务和功能整合服务，支持将异构系统的私有服务转变为全局标准的公共业务服务，实现了现有重点应用系统在应用、数据及流程层面的整合，合并重复功能，消除信息孤岛，提升现有业务流程自动化程度和信息共享水平。提供数据交换，信息门户功能。4.6建筑高级应用WQJ-9000高级应用软件系统总体采用分层、分模块方式。WQJ-9000高级应用软件系统提供一个高级应用的管理平台，各个功能模块被封装成独立的动态链接库，主程序框架采用通用接口方式，自动加载功能模块，对其进行有效地管理。WQJ-9000高级应用软件系统主要有两大功能点：一是设备管理；二是耗能分析。一、设备管理包括设备台账管理、设备维护记录管理和设备性能评价。设备台账管理：提供新增设备台账、修改设备台账、删除设备台账和导出设备台账等子功能。设备维护记录管理：提供新建维