綠色公路建設(shè)期能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院 剛紅潤(rùn)

綠色公路建設(shè)期能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院 剛紅潤(rùn)

高速公路建設(shè)期能源消耗主要為機(jī)械化施工對(duì)燃油（包括汽油、柴油）、電能和天然氣的消耗，集中體現(xiàn)在路基工程、路面工程、橋梁工程、隧道工程這四方面的施工上，在綠色公路施工建設(shè)期間需要對(duì)這幾種主要能源的消耗情況進(jìn)行量化核算，本文中設(shè)計(jì)了綠色公路建設(shè)期間的能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使用技術(shù)手段匯總與分析綠色公路建設(shè)期間的節(jié)能減排情況。

綠色公路；能源監(jiān)測(cè)；節(jié)能減排；交通信息化

0　引言

近年來，交通運(yùn)輸部對(duì)公路領(lǐng)域開展能耗統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)工作日益重視。2014年，交通運(yùn)輸節(jié)能減排項(xiàng)目管理中心發(fā)布的《創(chuàng)建綠色公路實(shí)施方案編制指南》（2014年版）更是將節(jié)能減排統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)考核體系建設(shè)項(xiàng)目列為申請(qǐng)創(chuàng)建綠色公路的必選項(xiàng)目。能耗統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)是綠色公路建設(shè)決策管理與后期評(píng)價(jià)等工作開展的重要基礎(chǔ)性工作，是客觀評(píng)價(jià)綠色公路建設(shè)成效的重要依據(jù)。

目前，所有的能源消耗信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，均由各施工標(biāo)段人工整理，然后匯總在一起。這種人工方式容易造成如下問題：

（1）由于各類數(shù)據(jù)繁瑣復(fù)雜，極容易造成整理數(shù)據(jù)出錯(cuò)的情況；

（2）由于數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，匯總在一起時(shí)，也極可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的問題；

（3）匯總到一起的數(shù)據(jù)文件容易出現(xiàn)損壞或丟失的問題；

（4）匯總到一起的數(shù)據(jù)缺少直觀有效的統(tǒng)計(jì)分析展示手段。

本文設(shè)計(jì)了綠色公路建設(shè)期的能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，旨在利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效的解決以上的問題。

1　整體設(shè)計(jì)原則

1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容

系統(tǒng)依托貴州盤興綠色公路建設(shè)工程，在施工期間匯總統(tǒng)計(jì)各類能源消耗。主要完成以下幾個(gè)部分的功能：

（1）對(duì)有條件的標(biāo)段和監(jiān)測(cè)點(diǎn)，安裝智能采集設(shè)備（智能汽表、油表、電表等），自動(dòng)獲取相關(guān)能耗信息；

（2）對(duì)其他標(biāo)段和監(jiān)測(cè)點(diǎn)，提供標(biāo)準(zhǔn)化在線錄入能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的功能；

（3）提供數(shù)據(jù)在線存儲(chǔ)和查看功能；

（4）針對(duì)節(jié)能減排不同指標(biāo)，提供各種不同的分析統(tǒng)計(jì)展示方式。

1.2設(shè)計(jì)原則

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中除了要滿足基本功能以外，還要保證其他方面的性能，如下：

（1）系統(tǒng)頁面設(shè)計(jì)美觀大方，配以相應(yīng)說明，讓用戶一看即懂，一用即會(huì)；

（2）系統(tǒng)性能需要可靠，在大數(shù)據(jù)量訪問或網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下不要出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰或數(shù)據(jù)丟失的情況；

（3）系統(tǒng)架構(gòu)要滿足較強(qiáng)的擴(kuò)展性，在以后業(yè)務(wù)擴(kuò)展或功能增加的情況下，要保證原系統(tǒng)的功能穩(wěn)定性和兼容性。

2　系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2系統(tǒng)實(shí)物架構(gòu)圖

圖2.2為綠色公路施工期能耗統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）的實(shí)物架構(gòu)圖，其中各部分的作用簡(jiǎn)述如圖2.2所示：

（1）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：存儲(chǔ)系統(tǒng)中所有相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；

（2）WEB服務(wù)器：以網(wǎng)頁方式向外發(fā)布信息的服務(wù)器；

（3）數(shù)據(jù)接收服務(wù)器：?jiǎn)?dòng)服務(wù)與所有外接的智能設(shè)備建立連接，并隨時(shí)接收其上傳數(shù)據(jù)；

（4）智能電表：現(xiàn)場(chǎng)采集用電量，并能通過無線或有線方式將用電量定時(shí)上傳到數(shù)據(jù)接收服務(wù)器；

圖2.2　系統(tǒng)實(shí)物架構(gòu)圖

圖3.1　系統(tǒng)基本功能架構(gòu)圖

圖3.1.1　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理界面

圖3.2.1　重點(diǎn)能用能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)

圖3.2.2　重點(diǎn)能用能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)上傳

（5）智能氣表：現(xiàn)場(chǎng)采集用氣量，并能通過無線或有線方式將用氣量定時(shí)上傳到數(shù)據(jù)接收服務(wù)器；

（6）智能油表：現(xiàn)場(chǎng)采集用油量，并能通過無線或有線方式將用油量定時(shí)上傳到數(shù)據(jù)接收服務(wù)器；

（7）防火墻：保護(hù)系統(tǒng)安全，防止外界病毒或惡意攻擊上軟件或硬件安全系統(tǒng)；

（8）平板電腦：通過平板上的瀏覽器定期上傳數(shù)據(jù)或查看系統(tǒng)信息；

（9）智能手機(jī)：通過智能手機(jī)上的瀏覽器定期上傳數(shù)據(jù)或查看系統(tǒng)信息。

2.3系統(tǒng)角色

根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)，對(duì)使用系統(tǒng)的用戶分為幾種角色，針對(duì)其權(quán)限不同，相應(yīng)的用戶能訪問的系統(tǒng)的頁面有所不同；

（1）系統(tǒng)管理員：擁有最高權(quán)限，能夠查看系統(tǒng)中的所有信息，并且能夠分配角色權(quán)限；

（2）業(yè)主用戶：不同業(yè)主只擁有查看自己路段信息的權(quán)限；

（3）數(shù)據(jù)上報(bào)用戶：分配給各施工標(biāo)段，由他們定期上傳能耗數(shù)據(jù)信息。

3　系統(tǒng)功能和界面介紹

系統(tǒng)的基本功能架構(gòu)如圖3.1所示，分為六大功能模塊，下面分別介紹下各功能模塊的作用。

3.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在此模塊中提供路段基本信息、業(yè)主基本信息、各施工單位基本信息、現(xiàn)場(chǎng)部署的智能采集設(shè)備的添加、查詢、修改和刪除等操作；主要涉及系統(tǒng)中所有基本數(shù)據(jù)的增刪改查（見圖3.1.1）。

3.2能耗數(shù)據(jù)上傳

在此模塊中提供人工上傳能耗數(shù)據(jù)的功能，各標(biāo)段施工單位需要定期使用自己的用戶名在此模塊手動(dòng)上傳能耗數(shù)據(jù)；上傳的能源數(shù)據(jù)包括但不限于施工用油（柴油和汽油）量、用汽量、用電量、用水量等；

圖3.2.1為重點(diǎn)用能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)查詢界面，可以查看某個(gè)標(biāo)段上傳的能耗數(shù)據(jù)。

圖3.2.2為標(biāo)段用戶人工上傳重點(diǎn)用能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)的界面，用戶可以采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式上傳能耗數(shù)據(jù)。

圖3.3.1　在線電表讀數(shù)監(jiān)測(cè)

圖3.4.1　所有標(biāo)段汽油和電力消耗統(tǒng)計(jì)圖

圖3.4.2　各標(biāo)段電力消耗對(duì)比圖

3.3能耗數(shù)據(jù)管理

在此模塊中提供各種能耗數(shù)據(jù)的多條件查詢和各類型報(bào)表導(dǎo)出功能（見圖3.3.1）。

3.4能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

在此模塊中通過對(duì)人工上傳的能耗數(shù)據(jù)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將分析結(jié)果以圖形化的方式多維度的展示出來，展示方式包括餅狀圖、線狀圖、柱狀圖等。

圖3.4.1為所有標(biāo)段從2015年8月到2016年7月的汽油耗量和電力消耗量的線狀圖。

圖3.4.2為各標(biāo)段從2015年8月到2016年7月各施工標(biāo)段電力消耗量的線狀對(duì)比圖。

3.5系統(tǒng)管理

在此模塊提供對(duì)系統(tǒng)管理員的管理以及系統(tǒng)操作日志的管理功能；管理員通過此模塊可以設(shè)置各用戶的操作權(quán)限并且查看在系統(tǒng)中所有相關(guān)日志記錄。

3.6監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收

在此模塊中提供后臺(tái)接收服務(wù)，用以接收現(xiàn)場(chǎng)布置的各種智能采集設(shè)備上傳的能耗數(shù)據(jù)信息。

4　總結(jié)

隨著時(shí)代的發(fā)展，高速公路建設(shè)期間各種新技術(shù)應(yīng)用層出不窮，很大程度上改善了原有的粗放型的建設(shè)思路。本系統(tǒng)建設(shè)上線之后，以真實(shí)數(shù)據(jù)記錄所有能源消耗，使得在施工期間實(shí)施節(jié)能減排項(xiàng)目時(shí)做到有所依據(jù)，如重點(diǎn)針對(duì)能耗占比較大的隧道、橋梁建設(shè)開展節(jié)能減排工作，研究如何降低隧道建設(shè)時(shí)的汽油、柴油以及電用量，降低橋梁建設(shè)時(shí)的電用量以及土基石方的柴油用量等。

［1］楊松.高速公路電能信息監(jiān)測(cè)平臺(tái)［J］.中國(guó)交通信息化，2011（01）.

［2］貴州盤興高速公路創(chuàng)建綠色公路實(shí)施方案（2015-2017年）.

［3］呂修福.能耗監(jiān)管在高速路網(wǎng)的初步應(yīng)用［J］.電子世界，2012，8.