基于云服務的城市能源管理信息系統設計

李含春 段小平 郭星明

摘 要：本文從城市能源管理需求出發，結合區縣和行業管理的要求，以杭州市為實證案例，采用云計算技術和云服務架構，進行了能源管理信息系統的設計。系統包括企業申報管理、數據采集審核、區縣統計分析和宏觀能源監察等功能，突出能源利用效率和節能效益分析，有效解決了大中城市能源監察與管理問題。

關 鍵 詞：能源管理；信息系統；云服務

隨著能源危機的加劇和信息技術的發展，對能源利用狀況實施有效管理的迫切性和現實性已經成為擺在各級政府面前的重要課題，按照《中華人民共和國節約能源法》有關規定：重點用能單位應當向管理節能工作的部門報送能源利用狀況報告，“能源利用狀況包括能源消費情況、能源利用效率、節能目標完成情況和節能效益分析、節能措施等內容”。杭州市城市能源管理信息系統以“準確、及時、完備、增效”為信息化建設目標，按照“總體設計，分步實施”的指導方針，現已覆蓋全市千余家千噸標煤以上的重點用能單位，有效提升了杭州市能源監察管理的水平。

一、系統概述與特點

1.系統簡介

杭州市能源管理信息系統是一個基于云計算平臺的，面向全市重點用能單位、區縣能源監察機構和市能源監察中心的，提供能源利用狀況數據采集、統計分析和節能監管服務的系統。各用能單位在區縣能源監察機構公告后，能夠進行能源利用狀況的申報，申報信息分月報、半年報與年報，申報內容有企業能源收支平衡表、主要耗能產品單位能耗及綜合能耗表、產值能耗表、企業用水情況表、工藝生產線表、主要熱能設備表和主要用電設備表等。企業申報完成后，杭州市及區縣、企業均可授權上網查看本企業、本地區或全市的能源利用狀況，各級管理員可進行本地區和行業的匯總分析，監控本地區企業的申報進度等。

2.系統特點

與企業能源管理信息系統[1]、行業能源管理信息系統[2]相比，杭州市能源管理信息系統的特點是宏觀性、本體化和效益率。宏觀性是指系統不局限于一個企業或單位，而是面向全市所有用能單位，依法有效對經濟法人實施能源監察；本體化是指在網頁技術實現方面根據管理信息的本質規律，在動態網頁腳本中嵌入基于本體理論[3]的數組實現技術，并且在網頁元素標識上采用序數法連續編號，編程效率高，架構清晰，易于維護；效益率是指系統引入產值、增加值、生產成本、能源費用等一系列價值指標，將數據挖掘分析作為重要的手段，實現能源利用有效服務經濟發展，推動節能降耗，提升監管水平的目標。

二、結構設計

1.功能模塊設計

杭州市能源管理信息系統包括企業子系統、區縣子系統和宏觀分析子系統，如圖1所示，其分別面向用能單位、區縣管理員和杭州市級管理員，以及各級能源主管領導。系統實現企業數據采集、監管和統計分析功能，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數據，區縣及職能部門在線注冊登記并獲得市能源監察中心授權后可以按月在線進行本地區數據的監管與分析。

2.數據庫架構設計

云計算環境的管理信息需求更為多樣、動態和不確定，針對由此帶來的管理信息系統開發成本高、效率低、周期長等諸多問題，系統采用N層數據庫架構（圖2），結合元數據管理，改善程序代碼環境，快速實現能源管理信息系統設計、開發、集成、部署、運行和管理。系統網站采用B/S模式、ASP開發平臺和SQL Server數據庫，符合一般云計算的基本特征，由底層基礎設施、中間件平臺和前臺應用軟件若干層次組成，體現了基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）及軟件即服務（SaaS）的思想。

3.指標及其勾稽關系設計

為了使全市的“節能增效”監管落到實處，杭州市根據實際情況，嚴格遵守國家和省市統計指標格式規范，結合能源技術領域的專業要求，引入了工業總產值、工業增加值、生產總成本、能源總費用等體現效益與成本的統計指標（圖3），全面、科學歸納了計算類、控制類、提示類等指標勾稽關系（表1），幫助企業樹立“節能降耗、綠色發展”的新理念。

三、應用設計

1.業務流程設計

用能單位在杭州市能源監察中心或區縣能源監察機構公告后，方能進行能源利用狀況的申報，申報信息分月報、半年報與年報。企業申報完成后，杭州市及各區縣、用能單位均可被授權上網查看本單位、本地區或全市的能源利用狀況，各級管理員可進行本地區和行業的匯總分析，監控本地區用能單位的申報進度等，圖為申報、查詢及管理操作業務流程，如圖4所示。

2.管理界面設計

各級管理員在分析能源利用狀況指標時，需要對某些指標、樣本有所取舍，因此，杭州市能源管理信息系統設計了足夠的自定義條件查詢與匯總功能（圖5）。圖中的①可以實現所有指標的任意K-V（Key -Value）查詢；②表示可任意取舍所需指標欄目；③則將常用的企業查詢、行業查詢、區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，而且在打印時還能提供分本的功能。

四、應用效果

經一年多運行，杭州市能源管理信息系統在全市的能源監察管理中發揮了很好的作用，全市1000—3000噸標煤規模的市管用能企業達到700余家，能源監察總規模已達到173萬噸（等價）標煤，各項統計數據一目了然，能源監察效率和管理服務水平極大提高，這標志杭州市在節能增效，有效開展能源利用狀況監察方面取得了顯著效果。

參考文獻

[1] 張立文，等.淺析能源管理系統的數據采集[J].內蒙古科技與經濟，2012，261（11）：73-74.

[2] 李玉云，張道軍，楊金鳳等.武漢市政府機構辦公樓與公共建筑的能源審計[J]. 暖通空調，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].浙江大學學報（工學版），2008，42（8）：1286-1293.