基于云服务的城市能源管理信息系统设计

李含春 段小平 郭星明

摘 要：本文从城市能源管理需求出发，结合区县和行业管理的要求，以杭州市为实证案例，采用云计算技术和云服务架构，进行了能源管理信息系统的设计。系统包括企业申报管理、数据采集审核、区县统计分析和宏观能源监察等功能，突出能源利用效率和节能效益分析，有效解决了大中城市能源监察与管理问题。

关 键 词：能源管理；信息系统；云服务

随着能源危机的加剧和信息技术的发展，对能源利用状况实施有效管理的迫切性和现实性已经成为摆在各级政府面前的重要课题，按照《中华人民共和国节约能源法》有关规定：重点用能单位应当向管理节能工作的部门报送能源利用状况报告，“能源利用状况包括能源消费情况、能源利用效率、节能目标完成情况和节能效益分析、节能措施等内容”。杭州市城市能源管理信息系统以“准确、及时、完备、增效”为信息化建设目标，按照“总体设计，分步实施”的指导方针，现已覆盖全市千余家千吨标煤以上的重点用能单位，有效提升了杭州市能源监察管理的水平。

一、系统概述与特点

1.系统简介

杭州市能源管理信息系统是一个基于云计算平台的，面向全市重点用能单位、区县能源监察机构和市能源监察中心的，提供能源利用状况数据采集、统计分析和节能监管服务的系统。各用能单位在区县能源监察机构公告后，能够进行能源利用状况的申报，申报信息分月报、半年报与年报，申报内容有企业能源收支平衡表、主要耗能产品单位能耗及综合能耗表、产值能耗表、企业用水情况表、工艺生产线表、主要热能设备表和主要用电设备表等。企业申报完成后，杭州市及区县、企业均可授权上网查看本企业、本地区或全市的能源利用状况，各级管理员可进行本地区和行业的汇总分析，监控本地区企业的申报进度等。

2.系统特点

与企业能源管理信息系统[1]、行业能源管理信息系统[2]相比，杭州市能源管理信息系统的特点是宏观性、本体化和效益率。宏观性是指系统不局限于一个企业或单位，而是面向全市所有用能单位，依法有效对经济法人实施能源监察；本体化是指在网页技术实现方面根据管理信息的本质规律，在动态网页脚本中嵌入基于本体理论[3]的数组实现技术，并且在网页元素标识上采用序数法连续编号，编程效率高，架构清晰，易于维护；效益率是指系统引入产值、增加值、生产成本、能源费用等一系列价值指标，将数据挖掘分析作为重要的手段，实现能源利用有效服务经济发展，推动节能降耗，提升监管水平的目标。

二、结构设计

1.功能模块设计

杭州市能源管理信息系统包括企业子系统、区县子系统和宏观分析子系统，如图1所示，其分别面向用能单位、区县管理员和杭州市级管理员，以及各级能源主管领导。系统实现企业数据采集、监管和统计分析功能，用能单位在上级能源管理部门在线公告、注册登记后可以按月申报数据，区县及职能部门在线注册登记并获得市能源监察中心授权后可以按月在线进行本地区数据的监管与分析。

2.数据库架构设计

云计算环境的管理信息需求更为多样、动态和不确定，针对由此带来的管理信息系统开发成本高、效率低、周期长等诸多问题，系统采用N层数据库架构（图2），结合元数据管理，改善程序代码环境，快速实现能源管理信息系统设计、开发、集成、部署、运行和管理。系统网站采用B/S模式、ASP开发平台和SQL Server数据库，符合一般云计算的基本特征，由底层基础设施、中间件平台和前台应用软件若干层次组成，体现了基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）及软件即服务（SaaS）的思想。

3.指标及其勾稽关系设计

为了使全市的“节能增效”监管落到实处，杭州市根据实际情况，严格遵守国家和省市统计指标格式规范，结合能源技术领域的专业要求，引入了工业总产值、工业增加值、生产总成本、能源总费用等体现效益与成本的统计指标（图3），全面、科学归纳了计算类、控制类、提示类等指标勾稽关系（表1），帮助企业树立“节能降耗、绿色发展”的新理念。

三、应用设计

1.业务流程设计

用能单位在杭州市能源监察中心或区县能源监察机构公告后，方能进行能源利用状况的申报，申报信息分月报、半年报与年报。企业申报完成后，杭州市及各区县、用能单位均可被授权上网查看本单位、本地区或全市的能源利用状况，各级管理员可进行本地区和行业的汇总分析，监控本地区用能单位的申报进度等，图为申报、查询及管理操作业务流程，如图4所示。

2.管理界面设计

各级管理员在分析能源利用状况指标时，需要对某些指标、样本有所取舍，因此，杭州市能源管理信息系统设计了足够的自定义条件查询与汇总功能（图5）。图中的①可以实现所有指标的任意K-V（Key -Value）查询；②表示可任意取舍所需指标栏目；③则将常用的企业查询、行业查询、区县查询以及年月查询单列，供管理员用户选择使用，鉴于在样本较多的情况下，页面容量受到限制；④提供了翻页功能，而且在打印时还能提供分本的功能。

四、应用效果

经一年多運行，杭州市能源管理信息系统在全市的能源监察管理中发挥了很好的作用，全市1000—3000吨标煤规模的市管用能企业达到700余家，能源监察总规模已达到173万吨（等价）标煤，各项统计数据一目了然，能源监察效率和管理服务水平极大提高，这标志杭州市在节能增效，有效开展能源利用状况监察方面取得了显著效果。

参考文献

[1] 张立文，等.浅析能源管理系统的数据采集[J].内蒙古科技与经济，2012，261（11）：73-74.

[2] 李玉云，张道军，杨金凤等.武汉市政府机构办公楼与公共建筑的能源审计[J]. 暖通空调，2009，39（4）：117-121，103.

[3] 郭星明，郭天晨，张三元.管理信息本体需求中间件平台模型[J].浙江大学学报（工学版），2008，42（8）：1286-1293.