kube-volttron：为云原生部署重构 VOLTTRON 建筑能源管理系统架构

管理建筑环境的能源消耗是实现灵活负荷与脱碳的重要途径，使建筑管理者和公用事业公司能够调度用能，以避免高昂的需求费用以及电网发电碳排放最高的高峰时段。建筑能源管理中的一项关键技术组件是建筑能源管理系统。Eclipse VOLTTRON 是一个支持建筑能源管理的遗留软件平台，由美国能源部（DOE）委托太平洋西北国家实验室（PNNL）开发，采用 Python 编写，基于单体式的“构建-配置-就地运行”系统架构，该架构早于云原生架构概念。然而，其软件架构以组件化方式设计，预示了模块化容器化应用，由软件代理处理数据存储、Web 访问以及通过 BACnet 和 Modbus 等特定物联网协议与物联网设备通信等功能。代理之间通过消息总线相互通信。本文描述了一个概念验证原型，将 VOLTTRON 重构为一组适合部署在 Kubernetes 云原生容器编排平台上的微服务。代理被打包在可重新分发的容器中，执行特定功能，并可在部署时进行配置。部署架构由一个包含中心节点的单一 Kubernetes 集群组成，该中心节点名义上位于基于云的虚拟机中，运行包含数据库代理（称为“历史记录器”）和 Web 站点代理的微服务；网关节点则运行在建筑现场，其中包含物联网协议特定代理的微服务负责处理与设备的控制和数据采集，以及与中心节点的回传通信。