基于RIA技術(shù)的建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與研究

徐金鋒

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安710600）

基于RIA技術(shù)的建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與研究

徐金鋒

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安710600）

隨著經(jīng)濟技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展下，我國建筑能耗不斷增加，在這種環(huán)境下實施建筑能耗統(tǒng)計和管理工作具有重要的意義。通過RIA技術(shù)的建筑能耗系統(tǒng)設(shè)計過程，利用Wed技術(shù)、X3D技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及J2EE技術(shù)等實現(xiàn)對大型公共建筑能耗三維可視化動態(tài)監(jiān)控和直觀展示，提高對建筑節(jié)能監(jiān)控信息的有效管理。結(jié)果證明該系統(tǒng)具有較高的可靠性，降低建筑能耗的30%左右，為建筑能耗提供科學(xué)的參考。

RIA技術(shù)；建筑能耗；監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計

改革開放以后，我國工程化、城鎮(zhèn)化建設(shè)速度不斷提高，與此同時建筑能耗也不斷增加，給我國生態(tài)和環(huán)境造成較大的壓力。目前建筑節(jié)能已經(jīng)成為緩解社會經(jīng)濟發(fā)展和能源供應(yīng)不足的主要問題之一，提高能源利用率，構(gòu)建建筑能耗統(tǒng)計管理系統(tǒng)是解決建筑運用過程中問題的主要措施。RIA技術(shù)應(yīng)用于建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中能夠很好的優(yōu)化建筑能耗統(tǒng)計管理系統(tǒng)，實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)信息化管理。

1 RIA技術(shù)簡介

RIA（Rich Internet Applications）是一種集桌面應(yīng)用程序、用戶界面功能、Web應(yīng)用程序、互動多媒體通信技術(shù)為一體的新一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。RIA技術(shù)具有互動性強、功能強大、用戶體驗豐富等特點，而且能夠?qū)嵤┩暾臄?shù)據(jù)處理，促進交互性體驗效果的提高。另外RIA技術(shù)提供了多種數(shù)據(jù)模型來處理客戶端復(fù)雜的數(shù)據(jù)操作，使用的RIA能夠根據(jù)部分原先需要的后臺程序進行處理，使數(shù)據(jù)能夠被緩存在客戶端，實現(xiàn)系統(tǒng)相應(yīng)速度的提高；RIA技術(shù)還能夠提供比HTML更為豐富的界面表現(xiàn)元素，相應(yīng)速度更好快捷的體驗，提供用戶提供更好的體驗。

RIA技術(shù)具有較好的發(fā)展前景，在今后的幾年間傳統(tǒng)的Web應(yīng)用程序和RIA技能并存，實現(xiàn)豐富客戶端交互應(yīng)用的重任。利用Flash/Flex應(yīng)用程序、C++語言和Flash/Flex應(yīng)用程序在完了程序上的主導(dǎo)地位，從技術(shù)難度上對系統(tǒng)進行深入的分析，構(gòu)建一個快速的RIA平臺。

2 建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計分析

2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本次研究利用RIA技術(shù)構(gòu)建建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)，利用三層體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，這里的三層主要指的是數(shù)據(jù)層、邏輯層以及表示層等等，系統(tǒng)在實際實施過程中分為應(yīng)用服務(wù)層、數(shù)據(jù)存儲層和應(yīng)用系統(tǒng)層，系統(tǒng)總體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖見圖1。

其中數(shù)據(jù)存儲層功能的實現(xiàn)主要是利用核心實時信息組件進行工作，并利用系統(tǒng)的解析能耗數(shù)據(jù)進行下一步的分析，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)建筑能耗統(tǒng)計模型的設(shè)計和計算，而且能夠?qū)⒔y(tǒng)計分析結(jié)果按照一定的程序進行劃分，并將這些信息存儲到系統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，從而能夠很好的實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用服務(wù)層進行信息數(shù)據(jù)服務(wù)，一般利用J2EE框架標準組件功能來實現(xiàn)，在數(shù)據(jù)分析的過程中將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中表示數(shù)據(jù)表映射成節(jié)能監(jiān)管的部分進行整體分析，這樣能夠很好的操作和理解軟件功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的立體可視化分析，監(jiān)測點的數(shù)據(jù)分析一般是按照設(shè)計建筑能耗的統(tǒng)計模型進行設(shè)置，并且能夠從這些模型分析中獲取信息組件中的實時信息，然后在系統(tǒng)設(shè)計中將數(shù)據(jù)直觀、形象的呈現(xiàn)給用戶。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2.2 數(shù)據(jù)設(shè)計分析

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程中要依據(jù)系統(tǒng)功能需求進行系統(tǒng)規(guī)劃分析，并采用合適的數(shù)據(jù)形式實施數(shù)據(jù)庫設(shè)計，其設(shè)計方式如下，根據(jù)系統(tǒng)功能需求、建筑群基本信息表、建筑對應(yīng)關(guān)系表、建筑基本項目數(shù)據(jù)表以及附加文件表等改造信息表格等。系統(tǒng)中建筑能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫包含的項目比較多，有分類能耗表、能耗結(jié)果以及分類結(jié)果能耗表等，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)計的過程中要合理分析這些信息，并將信息表格中的數(shù)據(jù)整理為一個整體。而系統(tǒng)中計量表檢測數(shù)據(jù)庫設(shè)計一般包含計量表能搞結(jié)果表、計算公式表以及計量表字典表等；3D建筑模型展示圖一般是通過3D數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計。

2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計闡述

建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計主要包含建筑能耗統(tǒng)計模型管理、建筑能耗監(jiān)控、建筑能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及系統(tǒng)管理四個子系統(tǒng)，系統(tǒng)功能見圖2。從圖中可以看出建筑能耗統(tǒng)計管理包含的主要是建筑相關(guān)基本信息的描述和管理，并且根據(jù)這些信息完善系統(tǒng)統(tǒng)計模型，在能耗健康和統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上提出系統(tǒng)功能設(shè)計的框架，從而為監(jiān)控系統(tǒng)提供更加合理的檢索、分析模式，也為本次研究中的建筑能耗提供框架結(jié)構(gòu)。建筑能耗的數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要個根據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)計、系統(tǒng)分析和系統(tǒng)總結(jié)等形式，依據(jù)一定的管理模式實現(xiàn)系統(tǒng)比較全面的建筑狀況分析，與此同時能了解建筑能耗系統(tǒng)的調(diào)控和監(jiān)督，為系統(tǒng)的精細化管理提供標準。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)方面的闡述

3.1 系統(tǒng)可視化技術(shù)原理分析

本次研究中，建筑能耗系統(tǒng)的可視化分析一般通過可視化監(jiān)控信息來完成，這個系統(tǒng)的設(shè)計是建立在可視化技術(shù)基礎(chǔ)上，面向大眾展示的一種系統(tǒng)設(shè)計形式，為系統(tǒng)信息管理提供更加全面、直觀、形象的平臺。在系統(tǒng)設(shè)計的過程中利用RIA技術(shù)作為可視化技術(shù)的實現(xiàn)方式，并以此來完成監(jiān)控技術(shù)的分析，本次研究監(jiān)控技術(shù)原理圖見圖3。從圖中可以看出利用RIA技術(shù)實現(xiàn)建筑能耗監(jiān)控，能夠比較直觀的實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控信息，而且在應(yīng)用的過程中能夠?qū)?D導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用在系統(tǒng)展示中，提高系統(tǒng)智能化水平。系統(tǒng)實現(xiàn)的過程中還應(yīng)用了RIA技術(shù)中引擎的建筑統(tǒng)計模型，利用這種模型形式來搜索系統(tǒng)內(nèi)的動態(tài)監(jiān)控信息，以便能夠?qū)崿F(xiàn)客戶端在系統(tǒng)內(nèi)對整個建筑能耗的管理和控制。系統(tǒng)搜索在監(jiān)控內(nèi)容的界面利用3D定位系統(tǒng)思想定位RIA技術(shù)搜索，然后由系統(tǒng)引擎將導(dǎo)航圖片傳輸?shù)接脩舻腤eb瀏覽器中，利用信息提交數(shù)據(jù)中的查詢請求，來完成實時信息的顯示，從而實現(xiàn)動靜結(jié)合的系統(tǒng)監(jiān)控界面。

圖3 3D能耗監(jiān)控技術(shù)原理

3.2 RIA技術(shù)的應(yīng)用和實現(xiàn)

在系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)中，一般利用B/S結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)分析，并在此基礎(chǔ)上利用J2EE開源框架實現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。在此界面的表現(xiàn)層采用RIA技術(shù)進行設(shè)計，RIA技術(shù)屬于一種專門為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展而設(shè)計的三維圖像標記形式，這種語言技術(shù)的應(yīng)用可以有效的實現(xiàn)系統(tǒng)三維模型的設(shè)置，RIA技術(shù)和3D技術(shù)的結(jié)合運用能夠有效的實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)成，系統(tǒng)設(shè)計完成后必須在系統(tǒng)的界面導(dǎo)出相應(yīng)的文件格式，然后將這種形式在系統(tǒng)中繼續(xù)引用[16]。與此同時在分析系統(tǒng)可視化技術(shù)的過程中，將系統(tǒng)中顯示的建筑群當做一個較為完善的場景設(shè)計形式納入在模板中，這樣能夠在系統(tǒng)中首先建筑能耗模塊的動態(tài)分析，系統(tǒng)在運行的過程中實施場景切換和動態(tài)引用，利用RIA技術(shù)在瀏覽器中展示各個區(qū)域的信息，而且在客戶的用戶瀏覽器系統(tǒng)中能夠比較順利的完成瀏覽器的安裝，以便實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)分析，促進系統(tǒng)功能的提高，實現(xiàn)了建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)的實時、動態(tài)顯示。

3.3 用戶交互系統(tǒng)的設(shè)計和分析

系統(tǒng)交互設(shè)計的過程中用戶可以使用鼠標進行輔助操作，點擊進入主頁面后可以利用鍵盤上面的上下鍵實現(xiàn)各個部門的操作，同時也能夠利用3技術(shù)中場景導(dǎo)航的功能實現(xiàn)各個技術(shù)的操作。在系統(tǒng)實現(xiàn)的過程中所有的動態(tài)內(nèi)容都是由J2EE程序提供，信息檢索也是由J2EE程序控制完成，從而做好系統(tǒng)交互水平的提高。如圖4為3D和J2EE交互過程圖。

圖4 3D和J2EE交互圖分析

3.4 實時數(shù)據(jù)顯示

系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)顯示，頁面中有一個可以隱藏的區(qū)域，這個區(qū)域的主要任務(wù)是搜集相關(guān)信息，并將信息動態(tài)的展現(xiàn)給用戶；與此同時底層消息接口設(shè)計方式一般利用Web Service和JNI方式設(shè)實現(xiàn)系統(tǒng)分析。利用這種形式實施數(shù)據(jù)的動態(tài)分析能夠很好的促進數(shù)據(jù)信息的實施更新和顯示，從而更加合理的應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)交互體驗，提高系統(tǒng)功能，促進我國建筑能耗管理水平的提高。

3.5 圖形化數(shù)據(jù)顯示分析

系統(tǒng)設(shè)計過程中，建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)中圖形數(shù)據(jù)顯示的實現(xiàn)采用第三方報表引擎生成用戶需要的各類能耗統(tǒng)計報表，根據(jù)報表中的各種信息，分析圖形數(shù)據(jù)顯示規(guī)律，從而能夠很好的促進系統(tǒng)數(shù)據(jù)完善，與此同時在系統(tǒng)中分析圖形設(shè)計標準[17]，通過瀏覽器向用戶展示圖形化界面的過程，從而實現(xiàn)交互信息的動態(tài)顯示，為用戶提供更加好的交互體驗。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 建筑能耗統(tǒng)計模型實現(xiàn)

進入系統(tǒng)界面的方法是“戶名驗證”，進入主界面后點擊“建筑能耗統(tǒng)計模型管理”主菜單，頁面會顯示菜單明細，用戶要想進行信息維護就可以點擊相應(yīng)的菜單明細來實現(xiàn)，這個過程就是統(tǒng)計模型的實現(xiàn)和系統(tǒng)信息維護。

4.2 建筑能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)驗證后進行建筑能耗系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)，然后用戶通過點擊系統(tǒng)左側(cè)菜單欄的“建筑能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計”進入這個子系統(tǒng)的菜單明細，接下來用戶可以點擊每個菜單明細，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計和總結(jié)。然后點擊界面右側(cè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)列表，再點擊打印按鈕，這樣就能夠?qū)蟊頂?shù)據(jù)庫完整的打印出來。

4.3 建筑能源消耗監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)

用戶經(jīng)過身份認證后進入系統(tǒng)，然后可以點擊系統(tǒng)左側(cè)菜單欄中的“建筑能源消耗監(jiān)控”主菜單，主菜單下方出現(xiàn)菜單明細，點擊菜單明細后可以實現(xiàn)系統(tǒng)可視化展示。顯示窗口中會包含比較常用的功能操作，比如樓宇查詢、圖標分析以及地圖縮放等，這樣能夠促進用戶使用，提高用戶交互體驗。建筑能耗系統(tǒng)中每一個樓宇間的動態(tài)圖形的顯示，可以利用鼠標右鍵進行判斷，這樣能夠比較客觀、動態(tài)的反映整個系統(tǒng)內(nèi)的動態(tài)圖形，同時樓宇的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會顯示出來。

5 結(jié)束語

本次研究采用RIA技術(shù)構(gòu)建建筑能耗監(jiān)控系統(tǒng)，利用Web技術(shù)、3D技術(shù)和J2EE技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建建筑能耗平臺，實現(xiàn)建筑能耗的動態(tài)管理，并且利用這些技術(shù)實施可視化監(jiān)控處理，提高系統(tǒng)交互體驗。此次研究中系統(tǒng)對建筑能耗信息實施一體化存儲處理，這種系統(tǒng)形式方便了政府部門對大型建筑能耗的管理和控制，從而實現(xiàn)建筑節(jié)能，降低能源消耗的作用，為政府部門的工作提供了一些系統(tǒng)、詳細的平臺，更好的促進我國可持續(xù)國家的建設(shè)。

[1]廖勝利，高上上，程春田，等.基于RIA技術(shù)的中小水電管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動化，2011，35（23）:102-106.

[2]張宏，豐江帆，閭國年，等.基于RIA技術(shù)的WebGIS研究[J].地球信息科學(xué)，2007，9（2）:37-42.

[3]曾立斌，黃牧，戎曉力，等.地下工程施工監(jiān)控地質(zhì)地理信息系統(tǒng)研究[J].巖土力學(xué)，2010，31（z1）:342-348.

[4]朱付保，楊金梅，郭倩倩，等.RIA技術(shù)在應(yīng)急地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用與實踐[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，27（2）:73-76.

[5]于文革，孫瑩，李惠琳，等.RIA技術(shù)在區(qū)域自動氣象站W(wǎng)EB平臺中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（3）:1571-1573.

[6]劉小馳，汪洋.基于RIA技術(shù)的WebGIS應(yīng)用開發(fā)[J].信息技術(shù)，2014，（5）:139-143.

[7]賈保先，楊琳，王存剛，等.基于RIA技術(shù)的農(nóng)業(yè)電子商務(wù)個性門戶設(shè)計分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（15）:9407-9409.

[8]聶喬，肖桂榮.基于RIA的武夷山保護區(qū)生態(tài)水文信息系統(tǒng)[J].人民黃河，2013（12）:30-32，36.

[9]蒲清平，李百戰(zhàn)，喻偉，等.重慶城市居住建筑能耗預(yù)測模型[J].中南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，43（4）:1551-1556.

[10]郭興忠，楊闖，張超，等.節(jié)能門窗熱工性能對建筑能耗影響的模擬研究[J].建筑材料學(xué)報，2014，17（2）:261-265，297.

[11]趙超，戴坤成，王貴評，等.基于 KPCA-WLSSVM的建筑能耗預(yù)測模型[J].土木建筑與環(huán)境工程，2015（5）:109-115.

[12]石欣，張琦，趙瑩，等.RC熱網(wǎng)絡(luò)建筑能耗預(yù)測模型綜述[J].儀器儀表學(xué)報，2014（z2）:59-65.

[13]李紅蓮，楊柳，于軍琪，等.建筑能耗模擬典型年中氣象參數(shù)權(quán)重的確定[J].土木建筑與環(huán)境工程，2015（1）:23-28，34.

[14]劉大龍，劉加平，楊柳，等.氣候變化下建筑能耗模擬氣象數(shù)據(jù)研究[J].土木建筑與環(huán)境工程，2012，34（2）:110-114.

[15]閆成文，姚健，周燕，等.夏熱冬冷地區(qū)外窗傳熱系數(shù)對建筑能耗的影響[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報，2008，30（6）:120-123.

[16]王文龍，張少博，陳海峰.一種試驗數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計[J].火箭推進，2012（1）：76-80.

[17]熊來紅，高健，汪皓鈺.COM技術(shù)和遺傳算法在無功優(yōu)化軟件開發(fā)中的應(yīng)用[J].陜西電力，2011（12）:22-26，75.

Design and research of building energy consumption monitoring system based on RIA technology

XU Jin-feng
（Xi'an Institute of Railway Technology，Xi'an 710600，China）

In recent years，under the technology and economy and the development of science and technology，increasing building energy consumption in ourcountry，in this environment the implementation of building energy consumption statistics and management has the vital significance.By RIA technology of health that xiong KaoFa process，building energy consumption by Wed，X3D technology，database technology and J2EE technology of large-scale public building energy consumption dynamic monitoring and intuitive display 3 d visualization，machine guns on the effective management of construction energy conservation monitoring information.Results show that the system has high reliability，reduce building energy consumption of about 30%，to provide scientific reference for building energy consumption.

RIA technology；building energy consumption；monitor and control system；design

TN99

A

1674－6236（2017）16-0073-04

2016-06-23稿件編號：201606179

徐金鋒（1980—），男，陜西岐山人，碩士，講師 。研究方向：土建交通。