基于云服務(wù)的城市能源管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李含春 段小平 郭星明

摘 要：本文從城市能源管理需求出發(fā)，結(jié)合區(qū)縣和行業(yè)管理的要求，以杭州市為實(shí)證案例，采用云計(jì)算技術(shù)和云服務(wù)架構(gòu)，進(jìn)行了能源管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)包括企業(yè)申報(bào)管理、數(shù)據(jù)采集審核、區(qū)縣統(tǒng)計(jì)分析和宏觀能源監(jiān)察等功能，突出能源利用效率和節(jié)能效益分析，有效解決了大中城市能源監(jiān)察與管理問題。

關(guān) 鍵 詞：能源管理；信息系統(tǒng)；云服務(wù)

隨著能源危機(jī)的加劇和信息技術(shù)的發(fā)展，對能源利用狀況實(shí)施有效管理的迫切性和現(xiàn)實(shí)性已經(jīng)成為擺在各級政府面前的重要課題，按照《中華人民共和國節(jié)約能源法》有關(guān)規(guī)定：重點(diǎn)用能單位應(yīng)當(dāng)向管理節(jié)能工作的部門報(bào)送能源利用狀況報(bào)告，“能源利用狀況包括能源消費(fèi)情況、能源利用效率、節(jié)能目標(biāo)完成情況和節(jié)能效益分析、節(jié)能措施等內(nèi)容”。杭州市城市能源管理信息系統(tǒng)以“準(zhǔn)確、及時(shí)、完備、增效”為信息化建設(shè)目標(biāo)，按照“總體設(shè)計(jì)，分步實(shí)施”的指導(dǎo)方針，現(xiàn)已覆蓋全市千余家千噸標(biāo)煤以上的重點(diǎn)用能單位，有效提升了杭州市能源監(jiān)察管理的水平。

一、系統(tǒng)概述與特點(diǎn)

1.系統(tǒng)簡介

杭州市能源管理信息系統(tǒng)是一個(gè)基于云計(jì)算平臺的，面向全市重點(diǎn)用能單位、區(qū)縣能源監(jiān)察機(jī)構(gòu)和市能源監(jiān)察中心的，提供能源利用狀況數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析和節(jié)能監(jiān)管服務(wù)的系統(tǒng)。各用能單位在區(qū)縣能源監(jiān)察機(jī)構(gòu)公告后，能夠進(jìn)行能源利用狀況的申報(bào)，申報(bào)信息分月報(bào)、半年報(bào)與年報(bào)，申報(bào)內(nèi)容有企業(yè)能源收支平衡表、主要耗能產(chǎn)品單位能耗及綜合能耗表、產(chǎn)值能耗表、企業(yè)用水情況表、工藝生產(chǎn)線表、主要熱能設(shè)備表和主要用電設(shè)備表等。企業(yè)申報(bào)完成后，杭州市及區(qū)縣、企業(yè)均可授權(quán)上網(wǎng)查看本企業(yè)、本地區(qū)或全市的能源利用狀況，各級管理員可進(jìn)行本地區(qū)和行業(yè)的匯總分析，監(jiān)控本地區(qū)企業(yè)的申報(bào)進(jìn)度等。

2.系統(tǒng)特點(diǎn)

與企業(yè)能源管理信息系統(tǒng)[1]、行業(yè)能源管理信息系統(tǒng)[2]相比，杭州市能源管理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)是宏觀性、本體化和效益率。宏觀性是指系統(tǒng)不局限于一個(gè)企業(yè)或單位，而是面向全市所有用能單位，依法有效對經(jīng)濟(jì)法人實(shí)施能源監(jiān)察；本體化是指在網(wǎng)頁技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面根據(jù)管理信息的本質(zhì)規(guī)律，在動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁腳本中嵌入基于本體理論[3]的數(shù)組實(shí)現(xiàn)技術(shù)，并且在網(wǎng)頁元素標(biāo)識上采用序數(shù)法連續(xù)編號，編程效率高，架構(gòu)清晰，易于維護(hù)；效益率是指系統(tǒng)引入產(chǎn)值、增加值、生產(chǎn)成本、能源費(fèi)用等一系列價(jià)值指標(biāo)，將數(shù)據(jù)挖掘分析作為重要的手段，實(shí)現(xiàn)能源利用有效服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推動(dòng)節(jié)能降耗，提升監(jiān)管水平的目標(biāo)。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.功能模塊設(shè)計(jì)

杭州市能源管理信息系統(tǒng)包括企業(yè)子系統(tǒng)、區(qū)縣子系統(tǒng)和宏觀分析子系統(tǒng)，如圖1所示，其分別面向用能單位、區(qū)縣管理員和杭州市級管理員，以及各級能源主管領(lǐng)導(dǎo)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)管和統(tǒng)計(jì)分析功能，用能單位在上級能源管理部門在線公告、注冊登記后可以按月申報(bào)數(shù)據(jù)，區(qū)縣及職能部門在線注冊登記并獲得市能源監(jiān)察中心授權(quán)后可以按月在線進(jìn)行本地區(qū)數(shù)據(jù)的監(jiān)管與分析。

2.數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計(jì)

云計(jì)算環(huán)境的管理信息需求更為多樣、動(dòng)態(tài)和不確定，針對由此帶來的管理信息系統(tǒng)開發(fā)成本高、效率低、周期長等諸多問題，系統(tǒng)采用N層數(shù)據(jù)庫架構(gòu)（圖2），結(jié)合元數(shù)據(jù)管理，改善程序代碼環(huán)境，快速實(shí)現(xiàn)能源管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、集成、部署、運(yùn)行和管理。系統(tǒng)網(wǎng)站采用B/S模式、ASP開發(fā)平臺和SQL Server數(shù)據(jù)庫，符合一般云計(jì)算的基本特征，由底層基礎(chǔ)設(shè)施、中間件平臺和前臺應(yīng)用軟件若干層次組成，體現(xiàn)了基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）及軟件即服務(wù)（SaaS）的思想。

3.指標(biāo)及其勾稽關(guān)系設(shè)計(jì)

為了使全市的“節(jié)能增效”監(jiān)管落到實(shí)處，杭州市根據(jù)實(shí)際情況，嚴(yán)格遵守國家和省市統(tǒng)計(jì)指標(biāo)格式規(guī)范，結(jié)合能源技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)要求，引入了工業(yè)總產(chǎn)值、工業(yè)增加值、生產(chǎn)總成本、能源總費(fèi)用等體現(xiàn)效益與成本的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)（圖3），全面、科學(xué)歸納了計(jì)算類、控制類、提示類等指標(biāo)勾稽關(guān)系（表1），幫助企業(yè)樹立“節(jié)能降耗、綠色發(fā)展”的新理念。

三、應(yīng)用設(shè)計(jì)

1.業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

用能單位在杭州市能源監(jiān)察中心或區(qū)縣能源監(jiān)察機(jī)構(gòu)公告后，方能進(jìn)行能源利用狀況的申報(bào)，申報(bào)信息分月報(bào)、半年報(bào)與年報(bào)。企業(yè)申報(bào)完成后，杭州市及各區(qū)縣、用能單位均可被授權(quán)上網(wǎng)查看本單位、本地區(qū)或全市的能源利用狀況，各級管理員可進(jìn)行本地區(qū)和行業(yè)的匯總分析，監(jiān)控本地區(qū)用能單位的申報(bào)進(jìn)度等，圖為申報(bào)、查詢及管理操作業(yè)務(wù)流程，如圖4所示。

2.管理界面設(shè)計(jì)

各級管理員在分析能源利用狀況指標(biāo)時(shí)，需要對某些指標(biāo)、樣本有所取舍，因此，杭州市能源管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)了足夠的自定義條件查詢與匯總功能（圖5）。圖中的①可以實(shí)現(xiàn)所有指標(biāo)的任意K-V（Key -Value）查詢；②表示可任意取舍所需指標(biāo)欄目；③則將常用的企業(yè)查詢、行業(yè)查詢、區(qū)縣查詢以及年月查詢單列，供管理員用戶選擇使用，鑒于在樣本較多的情況下，頁面容量受到限制；④提供了翻頁功能，而且在打印時(shí)還能提供分本的功能。

四、應(yīng)用效果

經(jīng)一年多運(yùn)行，杭州市能源管理信息系統(tǒng)在全市的能源監(jiān)察管理中發(fā)揮了很好的作用，全市1000—3000噸標(biāo)煤規(guī)模的市管用能企業(yè)達(dá)到700余家，能源監(jiān)察總規(guī)模已達(dá)到173萬噸（等價(jià)）標(biāo)煤，各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)一目了然，能源監(jiān)察效率和管理服務(wù)水平極大提高，這標(biāo)志杭州市在節(jié)能增效，有效開展能源利用狀況監(jiān)察方面取得了顯著效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 張立文，等.淺析能源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2012，261（11）：73-74.

[2] 李玉云，張道軍，楊金鳳等.武漢市政府機(jī)構(gòu)辦公樓與公共建筑的能源審計(jì)[J]. 暖通空調(diào)，2009，39（4）：117-121，103.

[3] 郭星明，郭天晨，張三元.管理信息本體需求中間件平臺模型[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2008，42（8）：1286-1293.