高校雙碳管理及數據可視化平臺的設計與實現

摘要：該文針對高校碳排放管理的難題，設計并開發了宜賓職業技術學院雙碳管理系統及數據可視化平臺。該平臺基于B/S架構，集成了數據采集、監測、分析和可視化等功能，構建了一個集成的雙碳管理系統和數據監測平臺，用于實時監控校園能源消耗和碳排放情況。

關鍵詞：雙碳管理系統；數據可視化平臺；數據檢測；可持續發展

中圖分類號：TP311" " " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）19-0072-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

自2009年聯合國氣候變化大會以來，全球氣候問題受到廣泛關注。2015年，《巴黎協定》獲得通過，旨在應對氣候變化。中國承諾在2030年前實現二氧化碳排放達到峰值，并爭取在2060年前實現碳中和。高校作為人口和能耗密集區域，推動其低碳設計和碳中和校園建設，對于構建低碳社會至關重要。通過提供實際操作和管理經驗，結合理論與實踐，加強與當地企業的合作，實現資源共享、優勢互補，優化生產過程，減少資源浪費，這符合可持續發展的理念。學校可獲得包括數據管理、生產計劃、作業調度、庫存管理、質量管理、采購管理、設備監管、成本核算、項目協調以及數據集成分析等在內的綜合管理解決方案[1]。

1 國內外發展趨勢

在碳管理領域，國際上已開發出多種成熟的軟件和管理體系。然而，國內高校碳管理研究起步較晚，缺乏統一標準和完善的流程體系。現有研究主要集中在碳排放量的監測與核算、碳足跡的追蹤與分析、碳減排策略的制定與實施等方面。本研究旨在通過構建一套適用于國內高校的碳管理體系，結合智能化軟件工具，實現碳數據的精準采集、高效分析與智能預警，從而提出具有創新性的碳減排方案，為國內高校碳管理提供科學依據和實踐指導。

2 平臺架構及功能設計

在設計平臺時，注重其適應性和服務對象的廣泛性。考慮到校園的多樣性，平臺提供定制化服務，以滿足校園建設的特定需求。雙碳管理系統與數據可視化解決方案采用B/S架構，管理員可以通過多種設備，如大屏幕和個人電腦等，訪問平臺的不同模塊，以執行其日常工作。平臺能夠對數據進行多維度分析，包括描述性、預測性和決策性分析[2]。該架構由五個主要層次構成：數據存儲、基礎能力層、應用層、接入層、訪問層。

數據存儲：負責數據的處理、分析及存儲工作，運用前后端技術揭示數據模式與趨勢，為上層服務及應用提供數據支撐[3]。

基礎能力層：作為數據收集的基礎架構，承擔數據的采集、格式轉換及隔離任務，確保系統間通信的順暢性。

應用層：基于平臺服務能力，將各類模型與功能的實際價值直觀呈現給管理員，以滿足其需求[4]。

接入層：依托技術力量，實現校園能源智能化管理，進行深度數據挖掘與多維度統計分析，并定期將分析結果同步更新至數據庫。

訪問層：通過多樣化的界面形式，如數字大屏和PC端等，以立體的方式展示系統的各項功能和應用，如圖1所示。

3 平臺核心功能

平臺能夠持續跟蹤校園內的能源消耗動態，并評估能源的使用效率，旨在提升能源管理的效能。系統的核心功能涵蓋了對校園內多種能源消耗的即時監控、數據分析以及效率優化等。

3.1 碳排放數據采集與監測

本功能模塊通過在校園關鍵節點部署傳感器，實現對電力、燃氣、水等能源消耗數據的實時采集，并將數據傳輸至平臺數據中心。平臺采用先進的數據處理算法，對采集數據進行清洗、整合和分析，以確保數據的準確性和可靠性。通過可視化界面，管理員能夠直觀地觀察到各區域的碳排放量、能耗趨勢及峰值時段，從而及時識別異常情況，并采取相應的節能減排措施。此外，該模塊還具備歷史數據存儲與追溯功能，管理員可隨時調取歷史能耗記錄，進行長期趨勢分析和對比，以制定更為科學的能源管理策略。系統支持自定義報警閾值，當能耗數據超出預設值時，系統將自動觸發報警機制，并通過短信、郵件等多種方式及時通知管理員，確保及時響應和處理。借助這些功能，平臺顯著提升了校園能源管理的智能化水平，并為實現綠色校園、低碳校園目標提供了堅實的技術支撐。

3.2 多屏聯動

實現數據大屏與PC端等多終端的能源數據聯動和同步，確保管理者無論身處何處都能實時查看和操控平臺[1]。

1） 數據同步：通過跨屏協作，監控中心與數據大屏、PC端等設備間實現數據實時同步，保持信息的一致性。

2） 標識系統：為各屏幕分配獨特的標識符，通過后臺邏輯將它們組織成工作組，實現組內屏幕的數據同步。

3） 全雙工通信：采用WebSocket協議，實現服務器與客戶端間的即時數據交換，降低通信延遲。

3.3 銷售管理

銷售管理為管理者提供了一個直觀的操作環境，能夠即時訪問銷售相關的信息。界面底部的圖標按鈕集合允許管理者執行客戶信息更新、訂單流程管理、庫存狀態檢查、銷售數據跟蹤和退貨流程處理等任務。通過這些按鈕，系統將呈現包括商品名稱、商品編號、訂單日期在內的詳細信息，以便管理者全面了解銷售情況和庫存水平。該系統通過數據接口與數據庫建立連接，在程序啟動時確保數據庫連接成功。系統還內置了一個周期性執行的數據查詢機制，每秒鐘從MySQL數據庫中抓取最新數據，并在界面的組件中即時反映這些更新，實現銷售信息的實時管理。

3.4 設備管理

設備管理為管理員提供了一個直接交互的操作界面，允許他們直接訪問和處理與設備相關的數據。管理員通過這些按鈕可以查看和管理包括編號、編碼、型號、名稱、生產日期、生產批號、制造商、設備狀態在內的數據，從而全面監控設備信息。系統通過數據接口與數據庫同步，在程序啟動時確認數據庫連接成功。此外，系統設計了一個定時器，每秒鐘自動執行數據查詢任務，從MySQL數據庫中提取最新數據，并在界面的組件中即時更新顯示，實現對設備信息數據的動態跟蹤和即時處理。

3.5 采購管理

采購管理為管理員提供了一個直接交互的操作界面，允許他們直接訪問和處理與采購相關的數據。管理員通過這些按鈕可以查看和管理包括編號、采購單據、申請類型、補貨單號在內的數據，從而全面監控采購流程和庫存水平。系統通過數據接口與數據庫同步，在程序啟動時確認數據庫連接成功。此外，系統設計了一個定時器，每秒鐘自動執行數據查詢任務，從MySQL數據庫中提取最新數據，并在界面的組件中即時更新顯示，實現對采購數據的動態跟蹤和即時處理。

3.6 質量管理

質量管理為管理員提供了一個直接交互的操作界面，允許他們直接訪問和處理與質量相關的數據。管理員通過這些按鈕可以查看和管理包括編號、物料分類、檢驗項目名稱、檢驗類型、標準值上限、標準值下限在內的數據，從而全面監控產品質量水平。系統通過數據接口與數據庫同步，在程序啟動時確認數據庫連接成功。此外，系統設計了一個定時器，每秒鐘自動執行數據查詢任務，從MySQL數據庫中提取最新數據，并在界面的組件中即時更新顯示，實現對質量管理數據的動態跟蹤和即時處理。

3.7 能源預警

在能源消耗出現異常或設備運行狀況發生故障時，系統將自動觸發預警機制或發出緊急警報，以便管理人員能夠迅速采取行動并有效解決問題，保障能源供應系統的安全性與可靠性。

1） 報警概覽：界面包含系統內所有已處理與未處理的警報，包括警報的總數、分類、緊急程度和處理狀態。

2） 能源系統報警分布：以圖表形式揭示能源系統的潛在弱點，以便進行資源的合理配置和優化。

3） 故障高發設備型號分析：通過對設備故障報警頻次的統計，識別出報警次數最多的設備型號或品牌，以輔助采購決策，優化設備選購和維護流程，減少對故障頻發型號的重復購買。

4） 故障高發設備識別：梳理出報警頻率最高的設備清單，以便管理人員能夠給予特別關注并優先處理，同時為設備的維護、升級和改造提供數據支持和決策參考[5]。

5） 報警信息列表：詳細記載碳排放超限情況，每次報警展示具體信息，包括發生時間、地點、涉及設備、參數、原因和處理結果，支持管理員進行查詢、篩選和導出報警數據。

4 系統的功能實現

4.1 采集與監測

使用數據可視化平臺，如DataV和Echarts，可以實現多個可視化應用內的組件展示實時數據的效果。為實現組件展示實時數據，需要采用實時數據更新算法，通過數據清洗、數據轉換、數據聚合提高數據質量和準確性。實時監測需要對碳排放進行精確統計，需要用到碳排放計算模型，這是一個用于估算和跟蹤碳排放量的系統，它基于一系列的數據輸入和算法來預測、計算和分析碳排放情況。數據來源可以參考《高等學校校園碳排放核算指南》，收集各類碳排放消耗值，如表1所示。

在數據收集完成后，模型會對數據進行預處理，包括數據清洗、數據轉換和數據聚合。數據清洗階段會去除重復、錯誤或無效的數據；數據轉換階段會將數據轉換為統一的格式和單位[4]；數據聚合階段則會對數據進行匯總和分類，以便進行后續的分析和計算。計算公式：碳排放量＝活動數據（AD） ×排放因子（EF） （式中：AD——導致碳排放的生產或消費活動的活動量；EF——單位生產或消費活動量的碳排放系數） [5]。

4.2 多屏聯動

在Spring Boot應用中集成WebSocket，可以實現多屏聯動。每個屏幕建立WebSocket連接，并傳遞屏幕標識和組標識，后臺將這些連接綁定為一組，實現組內屏幕的互相通信和聯動。

4.3 銷售管理

本模塊為銷售管理模塊，全面處理與銷售訂單相關的后端操作。它具備以下核心能力：管理員可以通過銷售訂單查詢功能獲取系統內所有訂單的詳細信息；利用銷售訂單錄入功能，管理員可以新增訂單并存儲于系統中；若需對現有訂單進行更改，銷售訂單修改功能提供了相應的支持；對于需要紙質記錄的情況，銷售訂單導出功能支持生成銷售訂單的Excel表格。其核心代碼如下：

addOrder（this.form）.then（response=gt;{

this.msgSuccess（\"新增成功\"）;

this.open=1;

this.getList（）;

}）;}}}）;}

4.4 設備管理

在企業運營中扮演著關鍵角色的設備管理模塊，專注于提高設備的使用效率和維護質量。該模塊提供了一個管理員友好的界面，使管理人員能夠輕松訪問和處理設備數據。其主要功能包括：

設備詳細信息管理：管理員可以全面查看和管理設備的詳細信息，如設備編號、編碼、型號、名稱、制造日期、批次編號、制造商和設備狀態，保證對設備使用情況的全面了解。

實時設備狀態監控：系統實時監控設備狀態，確保設備正常運行，并及時發現并處理可能出現的問題。其核心代碼如下：

submitForm（）{

this.$refs[\"form\"].validate（valid=gt;{

if（valid）{

if（this.form.id！=1）{

updateEquipmentInfo（this.form）.then（response=gt;{

this.msgSuccess（\"修改成功\"）;

this.open=1;

this.getList（）;}）;

}else{addEquipmentInfo（this.form）.then（response=gt;{

this.msgSuccess（\"新增成功\"）;

this.open=1;

this.getList（）;}）;}}}）;}，

5 結束語

高校雙碳管理系統及數據可視化平臺響應了全球氣候變化挑戰，實現了校園碳排放的實時監控與管理。該平臺采用B/S架構，集成大數據技術，提供了多維度數據分析和實時數據同步，優化了能源使用效率和資源配置。平臺的定制化服務和廣泛的適應性，滿足了不同管理員群體的需求，展現了高度的靈活性和實用性。本項目的實施，不僅提升了學院的能源管理水平，也為推動綠色低碳發展做出了積極貢獻。

參考文獻：

[1] 李玉潔.迪蒙特佳公司隱性知識管理研究[D].石河子：石河子大學，2021.

[2] 王曉霞.零碳園區能碳管理平臺的設計與研究[J].電腦知識與技術，2024，20（20）：116-118，122.

[3] 藺德茹，王春林，李焱赫.計及碳抵消-碳交易下鋼鐵產業余熱集中供熱的優化[J].區域供熱，2024（5）：20-34.

[4] 董海.鄉鎮供電所中低壓配網檢修工程的智能監控與風險評估系統研究[C]//2024人工智能與工程管理學術交流會論文集.線上會議，2024：693-696.

[5] 馬欣.“雙碳” 背景下零碳園區建設研究[J].合作經濟與科技，2023（8）：4-7.

【通聯編輯：代影】