基于清潔能源的鄉村振興大數據云平臺方案分析

薛道榮 張晶 韓成明

0 引言

自《北方地區清潔能源采暖規劃（2017-2021）》發布，國家已連續發布5批，累計88個清潔取暖示范城市，有效推進北方農村地區清潔供暖改造。《關于報送整縣（市、區）屋頂分布式光伏開發試點方案的通知》等政策發布以來，各地區都在積極推動農村戶用光伏項目，實現區域經濟發展。《2030年前碳達峰行動方案》等一系列政策文件，強勢推動了基于實現雙碳目標的能源革命戰略。

《鄉村振興戰略規劃（2018-2022年）》提出：優化農村能源供給結構，加快實施北方農村地區冬季清潔取暖，大力發展“互聯網+”智慧能源，探索建設農村能源革命示范區。實施數字鄉村振興戰略，深化農業農村大數據創新應用，推廣遠程教育、遠程醫療、金融服務進村等信息服務。《中華人民共和國鄉村振興促進法》為鄉村振興的實施提供了堅實的法律依據。

1 項目背景

目前戶用清潔取暖已逐步由建設期進入運維期，利用大數據云平臺建設售后運維體系來推動清潔取暖的長效運行、可持續發展的方案，得到廣泛關注和認可；同時戶用光伏項目也在如火如荼地進行，戶用光伏云平臺可提供生命周期內的安全生產管理、資產管理、資產運營、檢修保障、光伏運維等服務。

以戶用清潔取暖項目或戶用光伏項目為基礎，加入留守老幼服務，鄉村商業服務和鄉村政務服務等模塊的鄉村振興大數據云平臺，可在解決鄉村振興當下問題的同時，為鄉村的發展帶來新的機遇，實現鄉村振興的市場化運營和可持續發展。

2 方案設計

基于清潔能源的鄉村振興大數據云平臺方案主要包括以下兩個方面：

（1）戶用清潔能源大數據云平臺系統

戶用清潔能源大數據云平臺系統，是以現在戶用清潔供暖或戶用光伏項目為基礎建設的大數據云平臺系統。實現戶用清潔供暖或戶用光伏供電項目的管理、運維、監控等服務。

（2）鄉村振興大數據云平臺系統

鄉村振興大數據云平臺，以戶用清潔能源大數據云平臺為基礎，通過功能和應用模塊拓展，實現以鄉村振興為主要內容的大數據云平臺，服務于廣大農戶。

3 戶用清潔能源大數據云平臺系統

戶用清潔能源大數據云平臺系統主要包括用戶端云控器和大數據云平臺兩個部分[1]。

3.1 戶用清潔能源系統云控器

如圖1所示，戶用清潔能源系統云控器的主要功能包括：

圖1 云控器

（1）云監控：單一或多能源互補系統的精準控制，數據傳輸及遠程監測，實現戶用清潔能源系統的可靠運行，降本增效；實現多能源耦合系統的智能化控制，故障監控等顯現系統最優化運行。

（2）云計量：通過溫度、流量、電量、燃氣量等數據的采集和換算，并傳輸到云平臺上，獲得太陽能光熱、光伏、電能、燃氣、熱泵等清潔能源系統用能量、節能量，從而折算出CO2減排量，為節能、減排、降費、降耗、碳交易提供技術、統計和數據支持。

（3）數據傳輸：利用WiFi、物聯網卡或GPRS等技術，將云控器監測到的數據上傳到云平臺，同時接收云平臺下傳指令，實現遠程監控。

3.2 戶用清潔能源大數據云平臺系統

如圖2所示，為戶用清潔能源大數據云平臺系統。圖2分別展示了戶用清潔能源大數據云平臺的主要功能，信息總覽展示，區域數據分析，項目數據分析。

圖2 戶用清潔能源大數據云平臺

由圖2可知，戶用清潔能源大數據云平臺主要包括四個方面的功能：

（1）數據統計信息

管理駕駛艙是以圖表的方式直觀地顯示清潔能源系統的各項指標，并支持“鉆取式查詢”，實現對指標的逐層細化、深化分析。顯示全市清潔能源可視化概況，各區、縣的可視化信息可進一步點擊實現細化展示。從企業維度、熱用戶維度對市、縣層級清潔供暖的熱用戶數量、企業數量及占比等進行可視化統計展示。

（2）基礎臺賬信息

臺賬管理系統以城市地理信息系統（GIS）為基礎，建立完善的清潔能源信息資料數據庫，包括所轄的清潔能源熱源、用戶信息、室溫監測等基礎信息庫，該模塊是其他功能模塊實現的基礎。

（3）系統狀態信息

平臺實時接收清潔能源各用戶云控器上傳的系統和用戶信息，實時監測和管理系統、項目和用戶的運維狀態，通過大數據分析手段，確保上傳和下發信息的真實、穩定、實施、可追溯等特征。用戶終端GPRS網絡將采集到的實時數據傳輸到上位機平臺數據庫。經數據分析，實現清潔能源系統應用現狀、效果評價、企業設備使用情況等數據的直觀展示和數據分析。

（4）服務保障信息

服務保障功能是對清潔供暖服務保障工作的線上支持，可以根據保障熱線的接聽情況，自動關聯平臺臺賬信息，支持問題交辦與問題追蹤。問題交辦指根據問題臺賬區域、類型等信息，自動交辦到相應的職能部門或縣區雙代辦。保障單位可以查閱收到的問題信息，然后解決相應的問題。問題追蹤指可以過濾和查看交辦問題的辦理進度和辦理結果。

該平臺建設不僅對目前已實施農村電采暖用戶和運營企業進行監管與評價，還可通過該平臺的建設及使用提升政府管理服務效率，促進企業服務質量及技術進步，同時監測該地區農村清潔供暖用戶用能規律和用戶室溫統計，為農村地區用能定額指標制定提供重要數據支撐，并為相似地區農村清潔供暖方式的政策制定和規范制定提供數據支撐。道榮新能源已成功實現該平臺的日常運營。

4 鄉村振興大數據云平臺系統

如圖3所示，為鄉村振興大數據云平臺系統結構功能圖。鄉村振興大數據云平臺系統是以戶用清潔能源大數據云平臺為基礎，通過漸進式功能拓展實現的，主要包括戶用清潔能源、留守老幼服務、鄉村商業服務、鄉村政務服務以及可續拓展服務等板塊。

圖3 鄉村振興大數據云平臺構架

大數據云平臺的設計，采用前后端分離開發、分布式、高并發思想構建項目。整個系統使用了Springcoloud、MyBatis框架，Nginx 負載均衡以及Tomcat應用服務器。數據處理：主要包括存儲過程，數據緩存。數據庫：PostgreSQL和Mysql；并利用Memcached、Redis部署分布式緩存集群對熱點數據、高頻檢索索引進行性能調優。在數據采集端擴大MQ隊列使用范疇，從數據層的產出、解析、過濾、持久化等方面使用中間件Kafka加寬加快了數據處理的速度與安全性，做到高可用消息隊列的應用場景。部署方面使用Docker倉庫，減少運維難度，橫向拓展業務面積，為平臺的擴展性打下更好的基礎。

戶用清潔能源大數據云平臺，在已有戶用清潔供暖或戶用光伏項目的管理、運維、監控等服務的基礎上增加能源計量服務內容，實現節能量、減排量計量，進而實現碳匯計量和大數據碳核查功能，為清潔能源的碳匯交易提供技術儲備。按戶用清潔能源（光熱/光伏）裝機功率20kW計算，年節能量不低于25 000kWh，二氧化碳減排不低于20t。按預期碳匯價格100元/t計算，年度收益不低于2 000元/戶，具有顯著的經濟效益。

留守老幼服務的大數據云平臺，以戶用清潔能源大數據云平臺為基礎，增加農村老幼服務板塊，通過手機APP和大數據云平臺，實現離村中青年對留守老幼的遠程監護功能。留守老幼服務包括但不限于健康監測服務、位置信息檢測服務、生活服務和醫療服務等。有效解決了離村中青年對留守老幼的健康、位置、生活、醫療等相關信息和需求一體化、信息化監管和服務，進而有效解決了農村老齡化康養問題。進一步實現以戶為單位的網格化鄉村人口流動數據統計、分析和大數據監測及管理。

鄉村商業服務大數據云平臺，以留守老幼服務大數據云平臺為基礎，通過服務內容拓展，建設鄉村商業服務大數據云平臺。圍繞本地鄉村優勢主導產業和區域特色產業的信息服務，建立產業基礎數據庫、大數據云平臺。綜合鄉村本地優勢、主導產業信息、區域特色產業信息，建立具有本地特色的基礎數據庫、農村中小企業信息服務企業信息庫、農村民生信息庫、鄉村商業信息庫，建設包括但不限于農村文化、衛生醫療、生產生活、外出務工、市場信息、生活知識、社情民情、資源環境等方面的社會公共服務大數據云平臺，服務于鄉村商業、生產生活、康養醫療等需求。

鄉村政務服務大數據云平臺，充分發揮現代化信息技術在社會管理創新中的基礎性、關鍵性作用，全面推進以網格為基礎的整個社會管理服務信息數字化，建立鄉村統一、動態更新、聯通共享的智慧鄉村大數據一體化管理平臺，搭建智慧鄉村大數據一體化管理平臺，實行管理信息化。通過該平臺的建設，可實現人口基礎數據庫管理、房屋基礎、數據庫管理、社會管理、公共服務和政府協同辦公等功能。以現代化信息技術為工具，以網格化管理為形式，全面推進整個社會管理服務信息的數字化，建設信息統一、動態更新、互聯共享的智慧鄉村大數據一體化管理平臺，實現鄉村管理服務的信息化。通過大數據平臺的建設，實現人口基礎信息管理、房屋基礎信息管理、社會管理、公共服務管理、政府多部門協同辦公等功能。依托鄉村振興大數據云平臺，整合政府、黨團組織、工會等公共服務資源和企業、行業協會、社會公益組織等社會服務資源，為民眾提供全方位、多元化的服務，并達到“全天候、全方位、全程跟蹤監督”的服務效果。整合政府機構、黨團組織、工會團體等公共服務資源和企事業單位、各行業協會以及公益性組織等社會服務資源，為人民群眾提供便利化、智慧化、品質化的服務，并達到“全天候、全過程、全方位”的服務效果，助力鄉村振興。

5 優勢分析

依托現有清潔供暖和整縣光伏政策，實現區域農村清潔能源全覆蓋，以此為契機實現基于單戶的清潔能源大數據云平臺系統，實現能源系統的監管，進而實現潛在碳匯收益，實現項目的可持續收益。依托清潔能源大數據云平臺系統建設，可低成本植入留守老幼服務大數據云平臺、鄉村商業服務大數據云平臺、鄉村政務服務大數據云平臺，大幅度降低鄉村振興大數據運維平臺的建設推廣成本。實現了一套系統四項功能，一次建設，終生服務的高效特征。基于清潔能源的鄉村振興大數據云平臺，不但有效解決了農村戶用清潔能源系統的風險監管問題，同時有效解決了鄉村老幼監管、商業物流、政務服務等方面的需求，符合鄉村振興關于信息化建設的需求和發展方向。

6 實施模式

依托清潔能源項目植入地市級清潔能源大數據云平臺系統，在項目實施過程中，實現地市級清潔能源大數據云平臺系統的建設。以地市級清潔能源大數據云平臺系統為基礎，此地接入鄉村商業服務大數據云平臺、鄉村政務服務大數據云平臺，大幅度降低鄉村振興大數據運維平臺。通過地市級清潔能源大數據云平臺系統的運維管理服務體系，有效推進次第接入系統的推廣應用。

通過清潔能源項目中整縣光伏項目收益、碳匯交易收益、商業大數據等信息引入相關資本或模式，能夠有效解決鄉村振興大數據云平臺建設的資金來源，同時實現鄉村振興內相關版塊的市場化運營和可持續發展。

項目實施成功后，將顯著提升鄉村數字化的服務水平和能力，服務于國家的鄉村振興戰略，實現能源監管服務、留村老幼服務、鄉村商業服務、鄉村政務服務等一體化服務，在解決鄉村現有問題和增加鄉村清潔能源收益的基礎上，因地制宜地發展鄉村康養服務和鄉村商業服務，吸引休閑農業、鄉村旅游和鄉村康養等消費人群，帶動農產品加工、交通運輸、文化、醫療等關聯產業，增加農民經營性收入和財產收入。

7 結論

農村戶用清潔能源大數據云平臺系統在河北省邢臺市威縣已得到成熟應用，經濟和社會效益顯著。本方案以一套系統同時解決系統運維、健康醫療、商業物流、政務管理等多方面需求，并以碳匯和商業流作為可持續的資本支持，符合鄉村振興政策需求和發展，具有顯著的市場空間、經濟效益和社會效益。