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边缘网关上的暖通设定值控制：选型、部署与实测数据

使用须知

这是监督式设定值推荐器，不是经过安全认证的控制系统：机组自身的联锁与安全控制优先，不给出节能率数字。

这套方案是干什么的​

办公楼、商场、工厂的中央空调通常按固定排程运行：不管楼层是满是空，设定值都一样。这个方案在机组旁边 放一台网关，把暖通控制器和电能表读进同一套点位模型，用这栋楼自己的历史数据学出设定值建议，再写 回控制器；写入值从现场读回、与下发值比对一致后才算生效。

它面向中央机组：冷机、空调机组，以及它们前面的控制器。不适用于分体式空调，也不放在安全回路上。

  • 选型与部署：可部署方案页
  • 开源地址：暂无。github.com/Seeed-Solution/Solution_HVAC_SmartControl 目前不对外开放。

  • 现有控制器与电表直接接入

    支持 OPC UA、Modbus TCP、RS-485 上的 Modbus RTU 或 BACnet/IP 的控制器不用替换，SDM630 电表有内置模板。上限 2,000 个点位，其中最多 50 个可写。

  • 每次写入都读回核实

    写入前冻结上一次已知良好的值、质量、时间戳与优先级；整定延迟后重读点位，按容差比对。读回值质量不合格时不算通过。

  • 出故障自动回滚并告警

    读回不一致、数据源离线、预测被禁用、操作员中止、批次部分失败都会触发回滚。告警按成因标识，同一故障重复出现时复用已打开的告警。

  • 实测容量：2,000 点位、349.99 events/s

    目标 350.0，在 reComputer R2000 系列上本机回环实测一次 180 秒。条件见附录。

控制台上能看到什么​

运行中的控制台渲染三样东西：带逐点质量的点位总表、列出各数据源与其已注册点位数的接入页，以及命令 回执台账。写入链路是在台账里可见的：每一行带请求值、生效值、操作者、协议确认，以及整定延迟之后的 读回结果。被带外改写过寄存器的那一条显示「不一致已补偿」并带上现场读到的值，由 plugin:prediction:rollback 下发的补偿命令紧跟在下一行。

接入页列出每个数据源与它已注册的点位数，这是确认接线成功的第一处：

接入页：每个数据源的协议、地址、在线状态与已注册点位数

点位总表带逐点质量，质量不为 good 的点在这里就能看出来：

点位总表：点位名、当前值、单位、质量与最后更新时间

预测运行页给出这一轮推荐的设定值、依据的历史窗口与当前控制模式：

预测运行页：本轮推荐设定值、历史窗口与控制模式

写入链路在命令回执台账里可见——请求值、生效值、操作者、协议确认与读回结果各占一列：

命令下发第二步：确认写入值、目标点位与安全限值

以上截图接的是包内自带的协议模拟器，没有接真实电表或控制器；网关侧运行的是实际交付的软件。

需要哪些硬件​

三样：一台你已经有的控制器、一块电表、一台 Docker 主机。

① 暖通控制器——机组前面现成的那台，只要支持 OPC UA、Modbus TCP/RTU 或 BACnet/IP 即可。不接机组 只做演练时，包里自带一个跑在 4841 端口上的 OPC UA 模拟器。

② 电能表——Modbus V2 寄存器映射的 Eastron SDM630，经 Modbus TCP、Modbus TCP 网关或 RS-485 接入。 提供 10 个只读点位：三相电压电流、总有功功率（kW）、总功率因数、频率、进口有功电能（kWh）。

③ 网关主机——唯一需要选型的设备。服务是跑在 x86-64 或 arm64 上的 Docker 负载，因此现场网段上 已有的 Linux 机器是受支持的目标。

网关存储什么时候选它
reComputer R1124-10reComputer R1124-10
4 GB 内存，板载 RS-485 / RS-232 / DI / DO		16 GB eMMC历史数据放在服务器上，网关只留一个短窗口
reComputer R1125-10reComputer R1125-10
同一块板，更大的 eMMC		32 GB eMMC数月运行历史留在网关本地，训练集可以直接在本机重新导入

R1100 系列板上自带 RS-485，因此接在 RS-485 上的电表不需要额外的 USB 适配器。服务本身约占 1 GB 磁盘，存储容量决定的是不依赖服务器时本地能回看多久的历史。

其余前置条件：Docker Engine 20.10 及以上，主机 8280 与 4841 端口未被占用，以及至少一周的历史运行 数据（CSV 或 Excel，含时间、设定值、实测温度和用电量列）。

现场怎么部署​

一、装硬件：接线​

先核对电表的字节序与字序

内置 SDM630 模板默认大端字节序与大端字序，取自厂商公开的默认值。先读一个 物理量已知的寄存器，与电表本机显示核对。电压和频率数值接近但不对、进口电能出现倒退，通常是字序配置 错误，先查字序再查接线。

把网关接到与控制器、电表（或其 Modbus TCP 网关）相同的网络上。走 Modbus RTU 时，波特率、校验位和 从站地址要与电表实际配置一致，不一致时只表现为超时，没有错误提示；并且要用串口设备部署配置： 标准 Docker 配置不挂载主机串口，容器里没有 /dev/ttyUSB0。

二、装软件：三步​

逐项表单字段和应用包在可部署方案页，按现场条件选好配置后下载。

选配置并下载应用包 🖱️

步骤轮廓：

  1. 部署服务——Docker 部署，可以装在跑部署工具的这台机器上，也可以经 SSH 装到现场网段的设备上。 表单里填电表通信方式、OPC UA 地址、安全限值、控制模式和告警阈值。
  2. 打开控制台——创建第一个管理员，确认两个数据源都在线、点位数符合预期。接入向导按协议逐项问地址与轮询周期：
接入向导第一步：选协议、填地址与轮询周期
  1. 调试——注册电表，在观察模式下跑预测，故意注入故障，最后才开启写入。批量下发前先在选择页确认这一批到底覆盖了哪些点位：
批量下发选择页：本批覆盖的点位与逐点的当前值

控制模式保持 observe，「安全基线批准人」留空。 批准人留空时基线持续显示「未批准」；填写批准人 等于由该工程师签字认可安全限值。

从零到控制台跑起来、点位有数，预估约 60 分钟。调试耗时更长，因为它包含一个完整人流周期的观察 模式预测，并且要由实际操作这套机组的人复核推荐值。

已发布镜像的能力范围

已发布的 missionpack-knn:v1.6.5 不包含 SDM630 模板、回滚协调器和告警 envelope。在 v1.6.5 上， 观察模式的子步骤仍然适用，但电表、回滚和告警三组子步骤无法完成。

有哪些接口​

部署暴露出来的一切都在网关主机的一个 HTTP 端口后面。不开启北向上送时，没有任何数据离开现场网段。

  • 运维人员——8280 上的浏览器控制台：带逐点质量的点位总表、电表注册、预测运行、命令回执、告警 横幅。
  • 监控系统——GET /system/runtime-metrics。启用北向上送时包含 northbound.spool.queued 与 northbound.spool.dropped；调试步骤要求确认 queued 回到 0 且 dropped 没有增长。
  • 自建系统——同样在 8280 后面的控制台 API 面，以及部署启动时等待的健康检查接口。

完整的端口与路径​

端口 / 路径提供什么需要外网
8280 /浏览器控制台否
8280 /system/runtime-metrics运行计数、北向 spool 计数否
8280 /api/v1/health健康检查；启动允许 30 秒否
4841内置 OPC UA 模拟器，用于演练否

命令回执看读回列：protocol_acknowledged 只表示控制器接受了这一帧。读回那一列（已读回 / 一致， 或 不一致已补偿 并带上现场读到的值）才是现场实际持有的值。回滚协调器下发的补偿命令以独立回执紧跟 在被撤销的那条写入之后，审计记录按顺序读即可，不需要关联两张表。

容器日志按 10 MB 轮转、保留 4 份（docker logs missionpack_knn）。命令审计记录、回滚日志和告警历史 要在被轮转掉之前导出。

南向协议能力​

所有点位落在同一个注册表里，上限 2,000 个点位，其中最多 50 个可写。SDM630 的 10 个电表点位是只读的，计入 2,000，不占用 50。

传输角色约束
OPC UA暖通控制器的读与写地址按部署配置；内置模拟器在 4841
Modbus TCP电表与控制器从站地址与端口按数据源配置；直连或经 TCP 网关
Modbus RTU（RS-485）电表需要串口设备部署配置；标准配置不挂载主机串口
BACnet/IP空调机组的读与写写入带优先级并用 Null 释放。未实现 COV 订阅、BBMD 注册和 MS-TP

性能与实测数据​

以下数据都是对协议模拟器实测，经本机回环，没有建筑现场数据；除非另有说明均为单次运行。

容量​

指标数值条件
采集吞吐349.99 events/s（目标 350.0 的 99.99%）2,000 点位，4 个协议源
预测速率0.939 cycle/s同一次运行
进程组 RSS 峰值217.3 MiB同一次运行

三行共同的条件：4 个协议源共 2,000 个点位，OPC UA 与 Modbus 采集周期 5 秒、BACnet 10 秒，仅本机回环，运行 180 秒，设备为 reComputer R2000 系列（arm64）。

复现：上游 b5fe4cc，采集记录 capacity-smoke r14

时延​

指标数值条件
预测周期时延最大 46.27 msn = 4 个周期，未带载
控制准入时延最大 1.41 msn = 2 个周期，未带载

两项只反映代码路径本身的耗时。

复现：上游 f831bae，northbound-smoke 的 runtime 基线

运行时与关键参数​

预测模型是 KNN，用这栋楼自己的历史运行记录训练（CSV 或 Excel，含时间、设定值、实测温度和用电量列）；服务是 x86-64 或 arm64 上的 Docker 负载。每条预测在下发到控制器之前都可以在控制台里查看。

  • 控制模式与安全限值：控制模式出厂为 observe，不改就不写入任何点位。设定值下限 / 上限 18 / 30 °C、最大变化量 1.0 °C / 300 秒、模式白名单 off / fan / cool / heat / auto 都是占位值，按机组填写。
  • 写回核实默认关闭：预测运行配置（在控制台里创建）要显式写上 "rollback": { "enabled": true, "settle_seconds": 2.5 }，缺少 rollback 段时按 enabled: false 处理。
  • settle_seconds（0–30，默认 1.0）必须大于数据源的采集周期，否则读回拿到的是写入之前的值，会报出一次并不存在的不一致。

已知退化​

  • 预测速率有结构上限（未修复）：预测循环是「跑完一个 cycle 再固定 sleep」，速率是 1/(1.0 + t_cycle)。2,000 点规模下 t_cycle 约 0.119 秒，上限落在 0.894 cycle/s 附近，低于长稳测试要求的 0.90 门槛。
  • 只有 Modbus 点位的写入会被读回核实：BACnet 输出没有写入优先级可用，被跳过。
  • 字节序：用电表本机显示核对之前，电表点位按厂商默认字序（大端）解析，数值可能不对。

下一步​

  • 在 reComputer R10 系列或 reTerminal DM 上接真实设备，做 OPC UA、Modbus TCP、Modbus RTU（USB 转 RS-485）与 BACnet/IP 的读写与独立读回。
  • 在同类目标主机上跑 72 小时无人值守运行，期间做网络、Broker、进程与设备恢复演练。

数据与素材出处​

  • SDM630 寄存器映射——依据 Eastron 公开的 Modbus 协议文档（Modbus V2 寄存器映射，IEEE-754 float32 输入寄存器）。地址按该文档实现；大端字节序与字序是厂商默认值。
  • 历史运行数据——由部署现场自行提供。包里不分发任何数据，也不需要公开数据集。
  • 控制台截图——对接包内自带协议模拟器运行的打包软件所做的原始屏幕截图。模拟器配置、采集主机与 校验和记录在包内的 gallery/ATTRIBUTION.md。不含任何第三方素材、品牌标识或图库图片。
  • 架构图——按结构化架构 IR 绘制，原创，无第三方美术素材。
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