政府能源在線監管系統的研究

2012-06-01 06:57:44廣西電力職業技術學院陳國慶

電子世界 2012年2期

廣西電力職業技術學院陳國慶

政府能源在線監管系統的研究

廣西電力職業技術學院陳國慶

為全面掌握公共機構能源資源消耗的實際狀況，規范公共機構能源資源消耗統計工作，加強公共機構節能管理，提高公共機構節能減排工作水平，依據《公共機構能源資源消耗統計制度》，以統計調查制度為基礎，利用互聯網的先進性、優越性和普及性，動態、準確、高效地收集管轄范圍內的能源資源消耗數據信息，建立能耗信息數據庫，提供信息共享平臺，實現資源共享；同時提供數據分析平臺，為政府決策與宏觀調控、社會公眾服務。本文就項目設計基本思路、建設原則、建設任務、建設內容、總體設計方案談談自己的初步構想。

能源；在線監管系統；能耗數據

引言

政府能源在線監管系統是根據國務院節能監察中心制定的《公共機構能源資源消耗統計表》的最新需求，基于IE的B/S架構的Web Service的分布式應用程序。該系統可以大大方便各級機關事務管理部門對能源資源消耗的統計工作需求。

常規統計系統采取逐級上報方式，報告周期長（一般為年報，有的甚至2-3年），信息上傳下達慢，實效性與靈活性較差。報表格式和單機操作使得報表及程序修改困難，系統靈活性差；質量監控困難。當今社會是信息社會，政府和社會公眾對信息的需求發生變化，現行的統計已難以滿足這一需求。因此，建立和建設政府能源在線監管系統的任務已迫在眉睫。建立政府能源在線監管系統，將促進公共機構能耗數據信息化和統計信息化，提高信息系統利用效率，充實數據信息量，提高能耗數據信息的及時性、準確性、靈敏度、共享性和數據分析能力。

1.項目設計基本思路

“政府能源在線監管系統”主要依賴寬帶Internet網絡平臺構建。基本思路是：在市節能監察中心管轄范圍內、構建省級、市級、縣區級、鄉鎮級，統一的能耗數據直報平臺和數據中心，實現能耗信息的網上直報或數據采集；制定統一的信息標準，包括數據庫結構和第三方標準數據接口，方便共享能源數據；通過權限設定，實現縱向化的省、市、縣區、鄉鎮，四級管理；可以選擇通過建立虛擬專網（VPN）方式、選擇相關防火墻設備或軟件、提供高等級用戶權限設置等軟硬件方法，解決數據傳輸過程中的保密與安全問題；實現能耗數據的動態統計分析、資源共享和數據交換。

為保證項目的順利進行，保護用戶投資，本項目采用各級節能監察中心單位直接填報能源資源消耗數據至省局的實施思路，（以下簡稱標準版）。待人員培訓合格，各項條件成熟之后，建設完整的政府能源在線監管系統高級版。

2.設計原則與主要建設內容

設計原則：統一的管理模式、直報流程、應用軟件和數據傳輸，實現網絡信息統一、標準統一、接口統一；開放標準數據接口，信息共享，提高效率；網絡安全，信息保密，穩定可靠，高效運行。將網絡安全、信息保密放在首位，確保網2.4絡和系統穩定性和可靠性、高效性和信息保密性；初步先搭建具備基本系統框架的標準版，成熟后升級至高級版；

主要建設內容：建立省級數據中心，配置所需的硬件設備，可能包括：數據庫服務器、Web服務器、存儲設備（磁盤陣列和磁帶庫）、網絡設備（骨干局域網交換機、接入局域網交換機、路由器、防火墻和MODEM）、以及相關的外部配套設備。

采購安裝服務器和系統運行所需的各種系統軟件，包括：操作系統、數據庫管理系統、應用服務器軟件、報表工具、和數據交換中間件等。

在數據中心，配置、調試、和建設“南寧市節能監察中心—政府能源在線監管系統”軟件平臺。除常規政府能源在線監管系統功能外，可根據南寧市節能監察中心的需求，開發定制各類功能模塊。

具備網絡直報條件的南寧市各級節能監察中心和基層單位，在數據中心的服務網址處，下載、安裝、配置政府能源在線監管系統的客戶端。

不具備網絡直報條件的南寧市各級節能監察中心和基層單位，可由兄弟單位或上級單位代為填寫；或通過U盤等數據移動設備，導入/導出相關數據。

3.項目總體設計方案

3.1 總體設計指導思想和設計原則

根據由國務院節能監察中心制定、國家統計局審批的《公共機構能源資源消耗統計制度》，提出信息化建設的原則：統籌規劃，省節能監察中心主導，統一標準，聯合建設，互聯互通，資源共享，并結合本項目的要求，綜合統計業務特點，結合長期以來從事能源管理和大型計算機信息系統的成功經驗。我們提出總體設計的指導思想是：

堅持三個面向的前提下，遵循平臺化、組件化設計，以實現三個統一。即堅持面向數據（以數據為核心）、業務（以業務為基礎）、用戶（以人為本的應用），采用平臺化、組件化的設計思想，實現統一的數據交換、統一的接口標準、統一的安全保障。

表1 軟件工程國家標準

圖1 公共機構能源在線監管系統

在總體設計指導思想的大前提下，總體設計具體遵從以下設計原則：

先進性、實用性、安全性、可靠性、開放性、擴展性、整體性、高效性、靈活性。

3.2 系統設計標準規范（見表1）

4.系統總體架構

“政府能源在線監管系統”由數據中心服務器，和填報客戶端及自動采集系統組成，是一個可相互傳遞請求的星型網狀拓撲的應用系統，每一個填報客戶單位視為信息節點，由此構成全省的信息節點樹。任意節點的斷鏈不會影響其他節點的工作。這樣就構成了一個覆蓋全省的能耗數據信息網絡。如圖1所示。

4.1 總體架構

“政府能源在線監管系統”層次結構如下圖2所示。

4.2 系統分層

“政府能源在線監管系統”依托成熟的.NET系統運行環境，邏輯上分為三個層次：數據層、核心層、應用層，各層具體說明如下：

數據層：能源資源消耗信息數據庫是系統的數據基礎。數據庫的數據主要由數個數據信息資源庫組成，這些數據不是簡單的集中存儲在部級綜合數據庫中，而是基于數據平臺提供的功能通過定時、實時導入工具將各級單位的數據集中到省級數據平臺中，供直報系統使用。

圖2 政府能源在線監管系統

核心層：核心層基于直報系統提供各種查詢統計服務功能、數據管理功能和安全管理功能等。

應用層：應用層包括信息訪問門戶和外部系統接口。信息訪問門戶是供用戶登錄直報系統，使用系統提供的各種功能的統一Web界面。

5.關鍵技術分析

系統采取統一規劃、集中管理、分級負責的建設原則，在系統設計和管理模式上充分考慮到系統的發展和變化的需要。

5.1 采用B/S結構的網絡應用

B/S（Browser/Server）結構即瀏覽器和服務器結構。它是隨著Internet技術的興起，對C/S結構的一種變化或者改進的結構。在這種結構下，用戶工作界面是通過WWW瀏覽器來實現，極少部分事務邏輯在前端實現，但是主要事務邏輯在服務器端實現，形成三層結構。這樣就大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。

“政府能源在線監管系統”中采用B/S結構的網絡應用，能實現不同的人員，從不同的地點，以不同的接入方式訪問和操作共同的數據庫；它能有效地保護數據一致性和管理訪問權限，解決了原先系統中存在的數據時效性慢，一致性差以及系統維護工作困難等問題。

5.2 采用B/S結構的優勢

（1）維護和升級方式簡單

目前，軟件系統的改進和升級越來越頻繁，B/S架構的產品明顯體現著更為方便的特性。如果“政府能源在線監管系統”升級后，系統維護員只要將服務器的軟件升級到最新版本就行了。其他客戶端，只要重新登錄系統，可以自動更新最新版本的軟件了。無論用戶的規模有多大，有多少分支機構都不會增加任何維護升級的工作量，所有的操作只需要針對服務器進行。今后，軟件升級和維護會越來越容易，而使用起來會越來越簡單，這對用戶人力、物力、時間、費用的節省是顯而易見的。

（2）保持數據一致性

在常規網絡直報系統中，對于上報數據都是存放到各個客戶端，然后再進行上報的同步模式，造成上下級數據獨立存儲，之間數據同步維護困難，一致性差。對于“南寧市節能監察中心—政府能源在線監管系統”來講，其數據是集中存放的，客戶端填報的業務數據都直接進入到數據庫中，從而保證了數據的一致性。

5.3 使用MVC架構

在基于組件的.NET平臺充分內置了靈活性的情況下，剩下的問題可能是如何組織應用程序以實現簡單高效的應用程序升級和維護，以及如何讓不懂程序代碼的人員避開程序數據。答案就在模型、視圖和控制架構（Model，View，Controller Architecture）的使用之中。MVC這樣的架構是一個描述重現的問題及其解決方案的設計范式，但問題每次重現時，解決方案都不是完全相同。

5.4 基于XML的接口標準

在“政府能源在線監管系統”中大量用到信息和數據的交換，建立一種統一的接口標準是非常必要的。這種接口標準必須滿足通用、規范、安全、可擴展的要求。結合PKI技術的安全XML技術是建立接口標準的有利武器。

5.4.1 能耗數據信息化呼喚數據交換標準

隨著能耗數據信息化的逐步普及與深入，信息交換標準的重要性日趨顯著。不僅需要大量內部應用軟件，也需要能夠通過互聯網或其他數字通訊方式與各相關政府部門無障礙地進行快速的信息交換。在這樣復雜而頻繁的信息處理過程中，一個共同的數據標準，以及相關部門單位內部工作流規范與數據交換協議，將是市節能監察中心各部門有效和低成本地實施e化的基本保障。

一旦這一標準體系形成，符合此標準的任何一個應用軟件都將能與市節能監察中心部門內其他符合標準的軟件進行互接并交流信息。這將給市節能監察中心的業務處理帶來革命性的變化，使數據共享成為現實。

5.4.2 XML是可行的解決方案

XML（eXtensible Markup Language，可擴展標記語言）無疑就是解決這個問題的一把鑰匙。XML是一種界定文本的簡便標準方法，曾經被人們稱為“網絡上的ASCII碼”，它使用標記來說明描述的概念，而用屬性來控制它們的結構。XML只關心數據本身，易于被計算機識別，通過解析器（Parser）分解一個個的對象模型（Object Model）供瀏覽器、商用程序或數據庫使用。

XML的出現給電子商務帶來了解決標準問題的優秀方法，各種在XML技術基礎上建立起來的技術規范紛紛出臺，如BizTalk、cXML、ebXML等等。

5.5 中間件技術

中間件（Middleware）是在計算機硬件和操作系統之上，支持應用軟件開發和運行的系統軟件，它能夠使應用軟件相對獨立于計算機硬件和操作系統平臺，為當今的大型分布式應用搭起了一個標準的平臺，把大中型分散系統和技術組合在一起，實現大中型應用軟件系統的集成。中間件是基礎軟件的一大類，屬于可復用軟件的范疇。顧名思義，中間件處于操作系統軟件與用戶的應用軟件的中間。中間件在操作系統、網絡和數據庫之上，應用軟件的下層，總的作用是為處于自己上層的應用軟件提供運行與開發的環境，幫助用戶靈活、高效地開發和集成復雜的應用軟件。

客戶端與它們同其進行通訊的服務之間耦合的性質可能影響智能客戶端設計的許多方面，包括互操作性、脫機功能、網絡通訊性能、部署以及維護注意事項。

緊耦合系統通常提供直接的對象到對象通訊，并且客戶端上的對象對遠程對象具有詳細的了解。這種緊耦合性可以防止對客戶端或服務器進行單獨更新。因為緊耦合系統涉及直接的對象到對象通訊，所以對象通常比在松耦合系統中更為頻繁地交互，這樣，如果兩個對象位于不同的計算機上并且由網絡連接分隔，則可能導致性能和延遲問題。