淺析機場能源管理信息系統建設

黃明生 夏侯康 鄧超 邵奇一 歐益強

摘?要：隨著機場建設規模和旅客數量持續快速增長，機場的能源消耗日益加劇，但對于能源的使用，卻沒有先進的信息管理系統進行管理，推進機場能源管理建設迫在眉睫。本文結合白云機場的發展需求構建了《機場能源管理信息系統》，用信息化的手段提升能源管理水平，以實現白云機場節能減排的目標。

關鍵詞：能源管理?節能減排?綠色機場

中圖分類號：V351??文獻標識碼：A????文章編號：1003-9082（2020）09-000-02

引言

隨著互聯網技術和人工智能技術的日新月異，越來越多的傳統行業開始擁抱互聯網。利用計算機能夠進行信息處理與管理，不僅提高了工作效率，而且大大 提高了信息數據的安全性尤其對于復雜的信息管理，計算機能夠充分發揮它的優越性。而通過網絡技術，人們則大大享受著“資源共享 、效率倍增” 等益處 。 因此，基于網絡的信息管理系統如今得到飛速發展 ，而且擴展到越來越多的行業和領域。高效生產，縮減成本，是每一個企業關注的重點，機場集團管理下的各個二級單位能耗類型，能耗總量各不相同，如何提升機場各部門能源管理水平，是決策者比較關心的問題。據前期調研分析，白云機場能源管理工作中存在著諸多問題，一是源管理體系涉及覆蓋面廣，沒有統一的管理工具，缺少對能耗實時監測，缺乏統一數據標準，缺乏專業人員。二是有多套計量數據采集平臺，計量數據統計分析依靠人工完成，不支持多種計費架構，缺少移動抄表功能，不支持可視化圖表呈現。三是設備能績效相關的參數獲取不及時，用能設備運行控制策略單一，運行控制動作存在滯后性，缺乏統一的監控平臺保障用能安全。由于每套能源相關系統數據傳輸協議不統一，各自采集的數據無法共享，更談不上大數據分析和挖掘，而數據共享和挖掘恰恰是能源互聯網的精髓，因此，建設具備“互聯網+”屬性的機場能源管理系統的第一步，需要打破信息孤島。通過信息化的手段，規范能源體系流程，精細計量，能源管理智慧運行，實現數據共享和有效應用，挖掘數據價值，精細化智能化能源管理，為管理者提供科學決策。

一、系統概述

1.項目概況

本項目擬對廣州白云國際機場范圍統一建設能源管理平臺，實現機場內重點用能區域電、水、燃氣、燃油等多種類別能耗數據的采集、監測、統計、分析及運行管理，提供能源管理的策劃、實施、檢查、改進等業務，實現業務互聯互通，能源抄表計費等常規功能應用，以及設備效率分析、節能診斷分析、能效評估等高級管理功能應用，以數據驅動管理。

2.項目背景

我國民航業近年來實現了跨越式發展，民航運輸需求旺盛，帶動能源消耗量和排放量增加。受技術水平、管理能力以及空域資源等制約，能源消耗量與排放量在較長的一段時期內仍難以改變與運輸同步增長的趨勢，并將對行業發展形成越來越大的壓力。推進行業可持續發展，有效應對國際競爭將是今后面臨的重大課題。中國民用航空局在《中國民用航空發展第十三個五年規劃》明確提出加快建設綠色民航的轉型發展方略，支持機場等單位開展節能減排改造，著力推廣能源管理系統建設。在民航業深化改革、創新發展的大環境下，推進生態文明建設、建設綠色機場、走節能減排之路，既是貫徹落實國家生態文明建設戰略部署與適應新常態的必由之路，也是社會責任的重要體現。

二、基本理論

1.設計思路

白云機場能源管理信息系統項目的設計思路主要建立一個大數據中心，圍繞體系管理和精細計量兩大應用而展開，通過一張圖的形式呈現運行和管理各類信息，是面向機場能源系統管理層的全面反映機場能源的視圖和綜合信息平臺。

2.體系架構

系統整體架構分為基礎設施層、接口層、數據層、應用層、展現五層，整體架構圖如下圖所示。系統自下而上提供服務，使得應用層具有更高的擴展性，以后其他業務系統需要調用數據或服務直接從服務層上獲取即可。如圖3-2所示。

三、實現方案

1.相關技術概述

能源管理平臺主要采用以下領先技術：

1.1基于 B/S 架構的軟件

基于 B/S 架構，無須安裝軟件客戶端，通過 Web 瀏覽器即可登錄系統查看能耗信息。支持個人電腦、平板電腦、智能手機等訪問方式，便于用戶隨時隨地了解用能信息，顯示分辨率自動適應，以方便各種移動設備訪問。

1.2前端工程化

單頁面應用的風靡使得web應用開發變得日趨復雜，組件化，工程化，自動化成了前端發展的趨勢之一，工程化，組件化，自動化也逐漸成為一線大型互聯網公司的標準。前端采用Vue.js，輕巧、高性能、可組件化的MVVM庫，同時擁有非常容易上手的API。

1.3數據倉庫技術

能源管理平臺采用數據倉庫技術，根據項目類型特點建立不同的數據模型，通過對模型化數據的放大縮小旋轉等操作，使不同的用戶都能看到自己想看的數據，滿足用戶從宏觀統計到微觀分析的需求。本平臺引入了Mysql、Redis、InfluxDB和HBase三種類型數據存儲庫，以及FastDFS分布式文件存儲服務器。

1.4組態建模技術

能源管理平臺采用構件化的軟件技術設計，每個功能模塊都是由多個質量可靠的獨立組件搭建而成。根據用戶的不同需求，每個項目采用“搭積木”的方式實現，保證用戶“所見即所得”，項目的進度和質量可控。

1.5軟件可擴展、易維護

采用構件化和組態化的良好軟件架構，只需通過界面的組態和組件屬性的配置即可滿足大部分用戶變更的需求。提供建模、組態、報表等工具，極大地減少了擴展、維護的工作量。

1.6軟件后臺微服務化

服務之間可以獨立部署，微服務架構讓持續部署成為可能;每個服務可以各自進行負載均衡擴展和數據庫擴展，而且，每個服務可以根據自己的需要部署到合適的硬件服務器上，可以針對每個服務（service）組件開發團隊，提高容錯性（fault isolation），一個服務的內存泄漏并不會讓整個系統癱瘓。該平臺包含三大應用模塊，互相可通過http協議進行調用。

2.數據庫設計

命名約定，所有的數據庫命名都是以模塊的縮寫加上具體表的英文詞匯組成，這樣能夠統一數據庫表的命名，也能夠更好地規范數據庫表命名。

設計約定，數據表結構采用面向對象的設計方法，首先進行對象實體的設計，最后將對象持久化到數據庫中，這樣能夠將整個系統的設計和數據庫設計有機地結合起來。

結構設計，機場能源管理信息系統數據庫分為五部分，activiti工作流的表為act_開頭，sys_的表則為能源管理后臺系統管理相關的數據表（如圖4-2-1所示），能源管理體系子系統所有的業務數據表均為empss_開頭，能源決策分析子系統的業務數據表均為empss_visual_開頭，抄表計費管理子系統為meter_或empss_meter_開頭，下文會對表與表結構進行描述（列出示例）。

3.系統功能說明

系統功能分三個子系統，能源體系管理子系統，能源數據展示分析子系統，抄表計費管理子系統，如圖4-3所示。

能源體系管理子系統，能源管理體系以降低能源消耗、提高能源利用效率為目的，針對組織活動、產品和服務中的能源使用或能源消耗，利用系統的思想和過程方法，在明確目標、職責、程序和資源要求的基礎上，進行全面P-策劃、D-實施、C-檢查和A-改進，PDCA往復循環的過程，就是企業節能管理不斷優化、能效不斷提高、能耗不斷降低過程。整合activiti工作流引擎，使流程審批更加靈活和人性化，其有任務審批、撤回、駁回、會簽等功能，滿足了股份公司對任務流程的要求。

能源決策分析子系統，可視化呈現是運行和管理各類信息的集成展現模式，是面向機場能源系統管理層的全面反映機場能源的視圖和綜合信息平臺。提供能耗總覽、能耗監測、能耗統計等功能。通過數據可視化分析引擎，可深入了解機場能源數據運營動態，清晰直觀地挖掘數據之間潛在層次與關聯。引入InfluxDB時序數據庫作分項數據存儲，其每項數據都有基于時間序列的指標，利于根據時間進行分析統計。引入GIS地理信息系統，區域數據展示更直觀。前端引入基于Echarts的圖表框架，數據報表展現形式豐富，有柱狀圖、餅圖、折線圖等。

抄表計費管理子系統，本系統包含PC端后臺管理系統和移動端抄表App，本系統與數據中心相輔相成，通過數據中心接入更多的水電表采集系統、光伏發電系統、生產可視化系統及其他能源系統，獲取數據，實現能源管理統一化，數據應用標準化。實現多套零散水電計量采集系統數據的整合，實現多種模式的收費管理功能。

該項目采用了前端采用Vue+NodeJs框架實現，后臺服務采用SpringBoot+Mybatis框架實現，有利于模塊化管理，提升開發效率，使用Shiro權限控制框架，細粒度區分按鈕權限和資源權限，使用Redis做緩存中介，提升了系統訪問速度，數據庫采用Mysql，成本低且實用性高，采用分布式文件系統FastDFS，解決體系文件、審批中過程文件等存儲問題，可靠性高，易于拓展。

結語

本文針對白云機場能源系統運行現狀調研分析，結合機場的可持續發展， 針對 “綠色、 智慧” 機場建設的要求， 構建了機場能源信息管理系統，一中心三大應用，從優化流程、精益管理、精細計量，實現智慧運行節能等方面，有效提高機場能源系統運行與管控效率， 實現民航節能減排，亦推進四型機場的建設。

參考文獻

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