基于Node.js的建筑能耗評估系統的設計

黃林成

摘要：節能減排，綠色低碳是一直深受人民關注的話題。我國建筑能耗評估的發展處于比較初級的階段，能評從業人員的素質參差不齊，標準不一和評估的效率低是當前存在的問題。本文嘗試通過使用信息技術與固定資產投資項目節能評估和審查制度的實施相結合來解決該問題。從而提升能源評估水平，達到合理控制能源消費，提高項目能源利用效率的目標。本論文首先分析當前建筑能耗評估系統研究現狀，對系統進行建設需求分析，設計系統模塊，確定了該系統預期要實現的功能目標，為建筑能耗評估建設提供參考意見。

Abstract： Energy conservation and emission reduction， green and low-carbon are topics that have always attracted people's attention. The development of building energy consumption assessment in China is at a relatively preliminary stage. The uneven quality of the appraisal practitioners， inconsistent standards and low assessment efficiency are current problems. This article attempts to solve this problem by using information technology in conjunction with the implementation of energy-saving assessment and review systems for fixed asset investment projects， in order to improve the level of energy assessment， achieve reasonable control of energy consumption and improve the project's energy efficiency. This thesis first analyzes the current research status of the building energy consumption evaluation system， analyzes the construction needs of the system， and designs the system modules， and determines the expected functional goals of the system， to provide reference opinions for building energy consumption evaluation and construction.

關鍵詞：Node.js;Reactjs;建筑能耗評估

0? 引言

隨著中國經濟的快速發展，我國建筑耗能量越來越大、利用效率卻越來越低，導致能源資源約束日益加劇，能源需求壓力越來越亟待解決和改善。建筑能耗主要包括空調、熱水供應、采暖、炊事、家用電器、照明、電梯、通風等方面的能源消耗。根據相關數據顯示，至2015年底，我國的建筑能耗量占能源總消費量的27.45%，而建筑中97%以上是高能耗建筑，如果不加強建筑能耗評估，將直接加劇能源危機[1]。因此，建筑行業的能耗評估的顯得尤其重要。然而，當前建筑能耗評估系統的開發還相對落后，加強建筑能耗評估系統的開發有重要意義。

1? 建筑能耗評估系統研究現狀

自20世紀70年代石油危機起，西方國家全面加強建筑能耗的監測和管理[2]。目前，希臘、印度和歐美等國家對國內大型建筑進行大規模的能耗抽樣統計，其中，美國建立建筑能耗統計數據庫，加拿大在全國范圍內對家庭建筑能耗進行抽樣調查，美國與加拿大共同研發一套對建筑能耗監測的系統，提高能耗統計效率[2]。近些年，一方面是我國對多地開展建筑能耗調查與研究，另一方面，隨著我國經濟的發展，建筑能耗總量不斷增加，建筑能耗的問題也得到了更大的關注。

清華大學、廣州大學、哈爾濱工業大學等單位對我國建筑能耗開展了調查與研究。我國針對降低我國建筑能耗量提出了相關標準。

當前建筑能耗評估系統的開發還相對落后，現有的系統主要集中在針對具體建筑的能耗監控方面。其中，2008年，西安建筑科技大學的鄭琴結合西安地區氣候情況提出了西安地區住宅建筑節能指標評價體系的建立，并通過使用模糊綜合評價方法。論文使用Java編程語言實現了一個基于C/S架構的評價系統[3]。當前還沒有使用范圍較廣，符合《固定資產投資項目節能評估和審查暫行辦法》和綜合能耗計算通則[4]的建筑能耗評估系統。本論文使用新的Web開發技術Node.js和React開發的能耗評估系統具有符合標準，使用方便，適用范圍廣的特點，填補了這一領域的空白。

2? 系統的需求分析

2.1 系統總體建設目標

本系統主要目標是建立一個能夠讓用戶錄入建筑項目的相關信息，最終獲得評估報告，確定項目是否達到能耗標準。該系統具備以下幾點功能：

①登錄，注冊基本功能;

②登記單位的項目信息及對應的各類能源信息。用戶可以查看，修改，增加項目及各類能源信息，還可以提交項目進行評估得出能耗報告;

③導入導出功能。可以讓用戶將報告轉為Word格式進行導出，用戶可以將這份導出的表格進行打印或其他用途;

④用戶可以接收通知，如：郵箱方式及系統通知欄接收通知及查看;

⑤管理員可以進行用戶、項目、能源、通知、評審項目的管理和上載系統參照數據。

2.2 系統模塊建設需求分析

2.2.1 用戶類型需求

根據能耗評估的業務需求，系統主要有兩類使用角色：普通用戶和管理員。系統分為未注冊用戶和已注冊用戶，其中已注冊用戶包括普通用戶和管理員。未注冊用戶為系統潛在客戶，這些用戶沒有完成注冊流程。普通用戶，即注冊系統后，有自己的賬號。可以進行添加、修改項目，同時添加、修改、刪除能源對象種類，完善自己的單位信息，并提交項目進入評審階段，評審結束后，用戶可以在郵箱中收到系統通知信息，知道自己項目的情況，是屬于達標，還是不達標，并在系統中可以下載項目對應的報告，進行打印。未注冊用戶不能訪問系統的功能。另一類是管理員，管理員除了根據國家的相關節能的法律法規進行錄入相關的信息，還要對項目進行評審，同時要通知用戶信息，發信息到用戶的郵箱。

2.2.2 系統功能性需求

本系統主要包括用戶個人信息管理、項目管理、報告管理、項目信息統計、用戶管理、能源信息管理、通知管理和項目評估管理。

用戶個人信息管理模塊主要是指用戶登錄、注冊，以用戶修改自己的單位信息;項目管理模塊主要是指用戶對項目的添加、修改、提交;報告管理主要功能是預覽和下載能評報告;項目信息統計主要是項目年綜合能耗消耗的統計和展示;用戶管理主要是管理員創建用戶和管理用戶;能源種類管理模塊主要是指用戶對能源種類的添加、修改、刪除;通知管理主要是管理員發送通知給用戶和管理通知;項目評估管理主要是管理員評估用戶提交的能評項目。

2.2.3 非功能性需求

①性能需求。

針對能耗評估系統的特點，系統是開放給全國用戶使用，所以要求每天處理的請求數量較高。本系統對并發請求的需求在百萬每天的規模。Node.js是事件驅動、異步I/O的特性，對高并發請求的支持較好，1-2臺服務器基本可以滿足該性能的需求。

②可擴展性需求。

可擴展性包括功能的可擴展性和性能的可擴展性。在功能可擴展性方面系統要求模塊化開發，模塊之間盡量松耦合，從而易于新功能的開發。性能可擴展性方面，我們要求能夠添加物理服務器實現水平的擴展和負載均衡。

③件和硬件需求。

根據系統的功能需求列出了詳細的軟件、硬件需求。軟件需求為：Mysql 5.0以上的服務器端數據庫、Nginx服務器端Web服務器、Linux服務器端操作系統、第三方郵件服務系統提供接口。硬件需求為：單臺或者集群服務器、帶有網頁瀏覽器的PC客戶端。

3? 系統模塊設計

建筑能耗評估系統由用戶個人信息管理、項目管理、報告管理、項目信息統計、用戶管理、能源信息管理、通知管理和項目評估管理，共八個子系統組成。

3.1 用戶個人信息管理功能模塊

用戶個人信息管理模塊包括了登錄、注冊功能，并且用戶登錄后，可以修改自己的用戶信息。建筑能耗評估系統的目的是項目報表的產生，報表中有單位的基本信息，這樣可以達到信息的復用，不用重復填寫單位信息。

3.2 項目管理功能模塊

項目管理功能模塊最重要的是功能報表的產生，在數據庫存儲方面，是通過字段來標識項目的狀態，通過狀態來讓用戶了解到項目是屬于哪個階段，這里有四個狀態，分別為提交、未提交、達標、未達標。用戶在系統中可以進行評估項目的創建，修改和刪除。新創建的項目可以添加，修改和刪除能源種類信息。這些能源種類信息是能耗評估的信息輸入，系統根據能耗評估標準計算出結果。最后，用戶可以把項目提交評估，后臺管理員可以對這些提交的項目進行審核，最終得到評估報告。

3.3 報告管理功能模塊

能耗評估項目經管理員審核通過后會得到一個與之對應的項目報告，報告中包含詳細的項目信息和該項目的能耗信息列表，并計算項目年綜合能源消費總量用戶可以在線預覽報告，也可以導出報告用于打印和傳輸。

3.4 項目信息統計功能模塊

系統會對用戶創建的項目數量進行統計并顯示在個人中心。此外，系統還會對每個項目的年綜合能源消費總量和CO2排放量進行統計，以曲線圖表的形式進行展示，方便用戶了解現有項目的能耗情況。

3.5 用戶管理功能模塊

系統管理員登陸系統后可以對用戶進行管理，這些功能主要包括創建普通用戶和管理員賬號，禁用違規賬號等等。

3.6 能源信息管理功能模塊

建筑能耗評估中的耗能設備種類是由系統管理員維護的一個列表，根據標準和現有建筑常見耗能設備確定，用戶在能耗評估項目中從這個列表中選擇并添加到項目中。管理員可以對能源種類進行添加，修改和刪除的操作。

3.7 通知管理功能模塊

管理員在審核報告后可以給指定用戶發送系統通知，管理員可對這些系統通知進行修改和刪除的操作。可以對一定時間或者特定用戶的通知進行統計。系統通知可以讓管理員與用戶之間進行單向的消息傳輸，一些重要的通知可以及時的傳達給用戶。

3.8 項目評估管理模塊

普通用戶提交項目進行評審后，系統管理員在后臺管理界面的項目評估管理中能查看到該項目的詳細信息并進行審核，審核通過的項目將生產能評報告，并反饋評估信息給用戶，不通過的項目可以根據意見調整項目。

參考文獻：

[1]邱強.建筑節能評估的研究進展[J].環境保護與循環經濟，2012（02）：20-22.

[2]王磊.基于B/S架構的建筑能耗監測管理系統的設計與實現[D].山東大學，2012.

[3]鄭琴.西安地區住宅建筑節能綜合評價及支持系統的研究與開發[D].西安建筑科技大學，2008.

[4]標準煤.綜合能耗計算通則[J].甘肅能源，2009（3）：73-77.