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本章设计的建筑运维智慧管控平台是一种基于“云 -管 -端”架构的集成平台，它采用物联网和传感技术，采集环境、设备、物业与能耗等信息和数据；采用云计算技术实现各类数据的云端处理和展示；采用人工智能和优化计算技术实现设备控制优化、数据分析及内在规律发现。建筑运维智慧管控平台为建筑和建筑群的运行监控提供Web端和手机端的可视化操作，为用户提供环境监测、设备监控、物业管理、能耗监测与服务定制等模块化服务，处理、统计、分析、展示建筑的运行数据，最终完成对建筑和建筑群运行的运维监视、控制、调度与优化。
建筑运维智慧管控平台总体方案涉及以下5个方面。
（1）云端方面：选择合适的软件解决方案，利用云计算技术搭建建筑运维智慧管控平台。
（2）数据库方面：利用数据库技术及相关工具搭建建筑运维智慧管控平台数据库，设计实时数据缓存系统的实时数据模型、设计关系数据库的E-R模型，同时对数据结构进行逻辑分析。
（3）智能硬件方面：开发温湿度监测模块、二氧化碳浓度监测模块、固体颗粒物浓度监测模块、甲醛浓度监测模块、光照度监测模块、人员监测模块、电能监测模块和执行器模块等智能硬件，上述智能硬件需具备与云数据库交互的双向数据通信通道。
（4）客户端方面：包括开发Web端软件和手机端软件。开发用户信息管理功能，包括信息录入、密码修改、密码找回、权限设置等功能，各类功能主要涉及添加、修改、查看、删除等基本操作；开发建筑信息管理功能，使用户可对建筑和设备的基本信息进行建筑管理、楼层管理、房间管理、设备管理、传感器管理、执行器管理等操作。
（5）应用程序方面：开发建筑运维智慧管控平台的环境监测功能，系统可通过Web端和手机端提供环境数据的可视化展示；开发建筑运维智慧管控平台的人员监测功能，系统可通过Web端和手机端提供人员状态信息的可视化展示，为建筑内各空间单元人员监测提供服务；开发建筑运维智慧管控平台的建筑设备监控功能，主要涉及供热通风与空气调节（Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC）监控、照明监控与配电监控；开发建筑运维智慧管控平台的能耗资源管理功能，主要涉及建筑电能监测与管理、水资源管理与天然气管理，管控系统可通过Web端和手机端提供建筑能耗资源管理的可视化展示。
建筑运维智慧管控平台采用“云-管-端”总体架构。“云”指的是为终端用户提供服务的云端综合，“管”指的是保障信息传输的智能信息管道，“端”指的是所有与智能信息管道相连的终端设备。为降低建筑运维智慧管控平台的后期维护成本，该平台采用浏览器/服务器模式（Browser/Server, B/S）网络架构将各子系统集成在云服务器中，提高了该系统的可移植性；个性化的服务模块定制理念为用户提供了更多的选择。建筑运维智慧管控平台总体架构（图2.1）分为感知层、网络层、功能层、服务层和应用层。
（1）感知层：包括建筑环境监测系统（温/湿度监测模块、二氧化碳浓度监测模块、甲醛浓度监测模块、光照度监测模块、固体颗粒物浓度监测模块、人员监测模块和能耗监测模块）、建筑设备控制系统（供配电监控、照明监控、给排水监控、送排风监控、冷热源监控、空调机组监控和空调末端监控）、执行器模块和网络中继模块等智能硬件。
（2）网络层：因感知层环境监测模块与执行器模块内部集成了Wi-Fi模块，可通过网络层的通信协议与云服务器进行无线传输主要以4G/5G和Wi-Fi形式为主；控制器模块部分通过对象链接与嵌入的过程控制（OLE for Process Control, OPC）、现场总线转接等数据接口方式接入建筑运维智慧管控平台。
（3）功能层：为提高建筑运维智慧管控平台的扩展性与可移植性，同时提高维护人员的工作效率，功能层为管控平台提供应用程序编程接口（Application Programming Interface, API）管理、泛在接入管理、建筑设备管理、建筑信息管理、家用设备管理、楼层管理、房间管理、智能硬件模块管理等功能。
图2.1 建筑智慧运维平台总体架构
（4）服务层：该层基于应用层的功能需求，提供用户权限管理、用户个性化服务定制、环境数据实时监测、数据分析与预测、信息推送、建筑能耗预测、建筑设备控制、建筑设备运行故障报警、故障报警记录、物业管理等服务。
（5）应用层：包括Web端与手机端的人机交互界面，为用户提供各种可视化操作应用。
经过调研，搭建建筑运维智慧管控平台可行的云平台软件技术解决方案主要有3种，分别是Java EE解决方案、ASP.NET解决方案与LNMP（Linux Nginx MySQL PHP）解决方案。
（1）Java EE解决方案：基于Java SE平台，内部封装了为组件提供业务逻辑处理、数据访问、安全性与数据持久化等服务接口。Java EE架构可为开发人员提供API接口和运行环境，加载大规模的、多层的、可扩展的、可靠的和安全的网络应用程序。Java EE解决方案一般是由Unix操作系统、Tomcat服务器、Oracle数据库和JSP动态网页组合而成的。
（2）ASP.NET 解决方案：基于 Windows 开发的 Web 服务器（Internet Information Server, IIS）和Windows Server 组合而成的服务平台，ASP.NET页面构架允许用户建立分界面，使其不同于常见的VB运算，可为应用服务体系提供一个Web应用程序的高级可编程模型。
（3）LNMP解决方案：LNMP是云服务器操作系统Linux、云服务器Nginx、云数据库 MySQL 和编程语言 PHP 组合的缩写。由于LNMP解决方案兼备轻巧和高性能的优点，现已成为最常见的一种云平台解决方案。LNMP解决方案中所有开发软件都开源免费，具有易用性、低成本、开发快速和执行灵活等特点。Nginx云服务器已在一些大型网站（如新浪、网易和 Instagram）上稳定运行多年。与Apache服务器相比，Nginx服务器占用更少的资源、支持更多的并发连接、表现出更高的效率。
综上所述，Java EE解决方案安全性高、功能强大，适合企业及大型网站使用。由于Java EE所需的环境较为复杂、学习成本高、使用费用高，因此其不适合小型企业和个人建站使用。ASP.NET需运行于IIS服务器上，使得这种收费架构在Windows Server中的安全性和稳定性都受到了影响。ASP.NET必须局限在Windows操作系统上运行，其无法跨越平台开发的局限性使得ASP.NET架构的可移植性大打折扣。LNMP解决方案虽然在运行资源占有量这一指标上略逊于ASP.NET，但综合考虑实际开发中的搭建成本、开发难度、跨平台和可复制性等问题，本章建筑运维智慧管控平台软件解决方案采用LNMP方案。