1、項目研究背景

日出東方太陽能股份有限公司（股票代碼603366）是全球領(lǐng)先的太陽能熱利用領(lǐng)導(dǎo)者，旗下的“太陽雨”與“四季沐歌”品牌的太陽能熱水器產(chǎn)品在零售及工程項目渠道銷售遍布全球，并在行業(yè)內(nèi)率先實現(xiàn)了太陽能熱水器設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)化，實現(xiàn)了實時的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控與遠程控制。

公司對采集到的數(shù)據(jù)進行集中管理，通過現(xiàn)有平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化以及太陽能熱水器的能效統(tǒng)計操作。但是在與大數(shù)據(jù)領(lǐng)域?qū)＜疫M行深入的產(chǎn)品調(diào)研與數(shù)據(jù)調(diào)研，通過數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，目前的太陽能熱水器在智能預(yù)警，系統(tǒng)能效以及用戶使用舒適度方面有著大量提升的空間。

2、總體目標   

借助慧都大數(shù)據(jù)一體化解決方案，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)機器學(xué)習(xí)方式，利用數(shù)據(jù)建模、分析、處理能力，進一步挖掘現(xiàn)有數(shù)據(jù)的價值，為設(shè)備使用方，運營方以及制造方帶來更多的價值，提升公司太陽能熱水器的市場核心競爭力，并在相關(guān)產(chǎn)品多元化凈水器領(lǐng)域和空氣能領(lǐng)域進行數(shù)據(jù)應(yīng)用能力的復(fù)制拓展使用。

此外，通過節(jié)能模式的建立，將工程項目分為不同的行業(yè)應(yīng)用（節(jié)能等級對應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置），并通過數(shù)據(jù)節(jié)能算法分析來實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計的改進改善和形成工程項目設(shè)計的解決方案。  

3、實施方案

3.1系統(tǒng)運行原理圖

太陽能熱水器原理（如圖1）是冷水通過管道進入太陽能熱水器內(nèi)，經(jīng)過集熱板，集熱板能收集太陽能，將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，然后把冷水加熱。由于冷水的比重比熱水的比重大，熱水會自動往上升，然后形成一個循環(huán)動力，水就在集熱板那里逐漸升溫，達到一定溫度后就能進入儲熱水箱，需要熱水的時候就能供應(yīng)熱水。

圖1 系統(tǒng)運行原理圖

3.2系統(tǒng)邏輯設(shè)計示意圖

太陽能工程設(shè)備是比較復(fù)雜的設(shè)備，每個子系統(tǒng)的運行狀況、關(guān)鍵參數(shù)（如水箱溫度顯示、顯示值等）都關(guān)系到設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況和產(chǎn)品質(zhì)量，通過動態(tài)形式將這些信息實時、直觀的顯示，便于操作者和遠程維護人員對設(shè)備故障做出及時處理。生動的界面展示，動態(tài)界面，實現(xiàn)每個項目一個系統(tǒng)運行圖要求貼近實際。

本系統(tǒng)邏輯設(shè)計示意圖（如圖2）及設(shè)計中用到的字母含義如下：

• T1：集熱器頂部溫度 
• T2：集熱器底部溫度
• T3：水箱溫度
• T4：回水管路溫度
• T5：進水口傳感器（異常）
• W1：水箱水位
• WFM：上水模式
• HM：加熱模式
• E1：進水閥門 
• E2：回水電磁閥
• P1：集熱循環(huán)泵
• EHT1：進水管防凍加熱（伴熱帶）
• EH1：電加熱。

例如：溫差循環(huán)原理，當集熱器頂部溫度與水箱溫度之差T1-T2≥H℃時，水泵P1打開，進行集熱循環(huán)；當T1-T2≤J℃時，水泵P1關(guān)閉，停止循環(huán)（H、J代表設(shè)定的溫度）。

圖2 系統(tǒng)邏輯設(shè)計示意圖  

3.3節(jié)能策略的設(shè)計及效果

慧都大數(shù)據(jù)將現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺對接公司原有遠程控制中心系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)庫，分析設(shè)備用戶數(shù)據(jù)，并結(jié)合平臺的其他關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，利用推薦引擎以及預(yù)測引擎為每一臺單獨設(shè)備構(gòu)建用戶用水預(yù)測，太陽能能效預(yù)測，以及用水舒適度評價三大模型。

• 通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析出用戶行為數(shù)據(jù)，結(jié)合時間、季節(jié)、偏好、地域等因素，形成用戶模型；
• 通過設(shè)置水箱水位、加熱頻次、每次加熱溫度等用于進行能效預(yù)測；
• 通過提取用戶行為數(shù)據(jù)，包括時間溫度數(shù)據(jù)、APP操作數(shù)據(jù)、加熱及模式數(shù)據(jù)等用于用水舒適度模型設(shè)置。

通過模型預(yù)測與決策結(jié)果實時調(diào)整設(shè)備的參數(shù)設(shè)置，按需供應(yīng)熱水，既保證了熱水的持續(xù)供應(yīng)，大大提高了用戶的用水舒適度，同時降低了系統(tǒng)的整體能耗，提高了樓宇的能源效率。同時運用業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)了設(shè)備智能監(jiān)控，智能預(yù)警功能。節(jié)能策略應(yīng)用后的效果圖如圖3所示。

 圖3 節(jié)能策略應(yīng)用效果圖

3.4系統(tǒng)軟件部署架構(gòu)

系統(tǒng)軟件部署架構(gòu)（如圖4）分為四層架構(gòu)分別是基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用層、展現(xiàn)層：

①基層設(shè)施層通過協(xié)議接口與產(chǎn)品的物聯(lián)設(shè)備對接，獲取數(shù)據(jù)及控制指令，如利用工程控制柜將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到云端的服務(wù)器，以實現(xiàn)交互。

②數(shù)據(jù)服務(wù)層采用MySql進行數(shù)據(jù)管理，接收、解析數(shù)據(jù)并存入相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，封裝WebService接口協(xié)議的處理及與CRM、ERP等系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換；

③應(yīng)用層采用先進的Java EE企業(yè)級開發(fā)平臺進行開發(fā)，包括根據(jù)不同季節(jié)的設(shè)備運行策略實施重要參數(shù)的修改、設(shè)定和控制，系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及系統(tǒng)節(jié)能算法的應(yīng)用等。

 ④展現(xiàn)層將呈現(xiàn)出監(jiān)控界面及iPhone，Android等智能手機在APP和微信終端上的展現(xiàn)效果。

圖4 軟件部署架構(gòu)圖

3.5系統(tǒng)安全實施方案 

3.5.1 系統(tǒng)安全實現(xiàn)模型

系統(tǒng)安全的建設(shè)并不僅僅是安裝了安全產(chǎn)品就解決了安全問題，而更多的是需要一個良好的工程建設(shè)體系，需要人員管理、策略實現(xiàn)、基礎(chǔ)教育等多方面因素的協(xié)同，同時，也需要充分考慮安全工程建設(shè)中的風(fēng)險因素。

目前國際上所倡導(dǎo)和推介的方式有多種，為了降低風(fēng)險和減少成本，根據(jù)信息安全的生命周期特征，以安氏公司提出了一種按階段實施的可操作的PADIMEETM模型列舉如下：

①Policy Phase策略制訂階段：制訂系統(tǒng)的安全目標；

②Assessment Phase評估分析階段：實現(xiàn)需求分析、風(fēng)險分析、安全功能分析和評估準則設(shè)計等，明確表述現(xiàn)時狀態(tài)和目標之間的差距；

③Design Phase方案設(shè)計階段：形成信息安全解決方案，為達到目標給出有效的方法和步驟；

④Implementation Phase工程實施階段：根據(jù)方案設(shè)計的框架，建設(shè)、調(diào)試并將整個系統(tǒng)投入使用。

⑤Management Phase運行管理階段：在管理階段包括兩種情況——正常狀態(tài)下的維護和管理（Management Status），以及異常狀態(tài)下的應(yīng)急響應(yīng)和異常處理（Emergency Response Status）。

⑥Education Phase安全教育：是貫穿整個安全生命周期的工作，需要對企業(yè)的決策層、技術(shù)管理層、分析設(shè)計人員、工作執(zhí)行人員等所有相關(guān)人員進行教育。

從目前來看，PADIMEETM模型應(yīng)成為系統(tǒng)安全管理實施過程的指南。

3.5.2主要采用措施

①建立防火墻訪問控制系統(tǒng)：通過功能強大的防火墻訪問系統(tǒng)，實現(xiàn)靈活的訪問控制策略，簡化系統(tǒng)的安全管理。

②建立對核心系統(tǒng)的入侵偵測體系：通過漏洞掃描等設(shè)備實時的偵測各種攻擊行為，及時發(fā)現(xiàn)入侵，確定故障原因，迅速解決，是確保網(wǎng)絡(luò)正常安全運行的關(guān)鍵。

③建立高強度的認證管理體系：利用大量現(xiàn)成的口令暴力破解工具進行惡意攻擊已經(jīng)成為最為簡單有效的攻擊方法，解決辦法就是建立高強度的認證系統(tǒng)。

④建立實時的系統(tǒng)logo記錄體系：通過對內(nèi)網(wǎng)的IP地址信息出入的記錄，建立強大的logo記錄體系。

⑤構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)防病毒體系：利用企業(yè)防病毒產(chǎn)品，針對網(wǎng)絡(luò)中所有可能的病毒攻擊點設(shè)置全方位、多層次的防毒系統(tǒng)配置，使企業(yè)網(wǎng)絡(luò)免受病毒的入侵和危害。

⑥冗災(zāi)備份系統(tǒng)：通過成熟穩(wěn)定、靈活高效的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)（物理級），提高備份和災(zāi)難恢復(fù)的效率，防止各種災(zāi)難性損失。 

4、結(jié)語

當前，以“云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動應(yīng)用”等為核心的“新IT”迅速興起和應(yīng)用，必將重塑傳統(tǒng)的信息化架構(gòu)和應(yīng)用模式，為企業(yè)在渠道、營銷、智能制造等創(chuàng)新能力和管理運營優(yōu)化等方面形成新的競爭力。

本項目中慧都大數(shù)據(jù)結(jié)合日出東方太陽能股份有限公司現(xiàn)有的數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，充分融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動應(yīng)用技術(shù)，利用遠程控制中心等系統(tǒng)中歷史數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，達到了在不影響用戶體驗的情況下實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，具有行業(yè)借鑒和推廣意義。

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