廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陳國慶

政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)的研究

廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陳國慶

為全面掌握公共機(jī)構(gòu)能源資源消耗的實(shí)際狀況，規(guī)范公共機(jī)構(gòu)能源資源消耗統(tǒng)計(jì)工作，加強(qiáng)公共機(jī)構(gòu)節(jié)能管理，提高公共機(jī)構(gòu)節(jié)能減排工作水平，依據(jù)《公共機(jī)構(gòu)能源資源消耗統(tǒng)計(jì)制度》，以統(tǒng)計(jì)調(diào)查制度為基礎(chǔ)，利用互聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)性、優(yōu)越性和普及性，動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確、高效地收集管轄范圍內(nèi)的能源資源消耗數(shù)據(jù)信息，建立能耗信息數(shù)據(jù)庫，提供信息共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享；同時(shí)提供數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，為政府決策與宏觀調(diào)控、社會(huì)公眾服務(wù)。本文就項(xiàng)目設(shè)計(jì)基本思路、建設(shè)原則、建設(shè)任務(wù)、建設(shè)內(nèi)容、總體設(shè)計(jì)方案談?wù)勛约旱某醪綐?gòu)想。

能源；在線監(jiān)管系統(tǒng)；能耗數(shù)據(jù)

引言

政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)是根據(jù)國務(wù)院節(jié)能監(jiān)察中心制定的《公共機(jī)構(gòu)能源資源消耗統(tǒng)計(jì)表》的最新需求，基于IE的B/S架構(gòu)的Web Service的分布式應(yīng)用程序。該系統(tǒng)可以大大方便各級(jí)機(jī)關(guān)事務(wù)管理部門對(duì)能源資源消耗的統(tǒng)計(jì)工作需求。

常規(guī)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)采取逐級(jí)上報(bào)方式，報(bào)告周期長(zhǎng)（一般為年報(bào)，有的甚至2-3年），信息上傳下達(dá)慢，實(shí)效性與靈活性較差。報(bào)表格式和單機(jī)操作使得報(bào)表及程序修改困難，系統(tǒng)靈活性差；質(zhì)量監(jiān)控困難。當(dāng)今社會(huì)是信息社會(huì)，政府和社會(huì)公眾對(duì)信息的需求發(fā)生變化，現(xiàn)行的統(tǒng)計(jì)已難以滿足這一需求。因此，建立和建設(shè)政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)的任務(wù)已迫在眉睫。建立政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)，將促進(jìn)公共機(jī)構(gòu)能耗數(shù)據(jù)信息化和統(tǒng)計(jì)信息化，提高信息系統(tǒng)利用效率，充實(shí)數(shù)據(jù)信息量，提高能耗數(shù)據(jù)信息的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、靈敏度、共享性和數(shù)據(jù)分析能力。

1.項(xiàng)目設(shè)計(jì)基本思路

“政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)”主要依賴寬帶Internet網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)構(gòu)建?；舅悸肥牵涸谑泄?jié)能監(jiān)察中心管轄范圍內(nèi)、構(gòu)建省級(jí)、市級(jí)、縣區(qū)級(jí)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)，統(tǒng)一的能耗數(shù)據(jù)直報(bào)平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)能耗信息的網(wǎng)上直報(bào)或數(shù)據(jù)采集；制定統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)，包括數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和第三方標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，方便共享能源數(shù)據(jù)；通過權(quán)限設(shè)定，實(shí)現(xiàn)縱向化的省、市、縣區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)，四級(jí)管理；可以選擇通過建立虛擬專網(wǎng)（VPN）方式、選擇相關(guān)防火墻設(shè)備或軟件、提供高等級(jí)用戶權(quán)限設(shè)置等軟硬件方法，解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的保密與安全問題；實(shí)現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)分析、資源共享和數(shù)據(jù)交換。

為保證項(xiàng)目的順利進(jìn)行，保護(hù)用戶投資，本項(xiàng)目采用各級(jí)節(jié)能監(jiān)察中心單位直接填報(bào)能源資源消耗數(shù)據(jù)至省局的實(shí)施思路，（以下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)版）。待人員培訓(xùn)合格，各項(xiàng)條件成熟之后，建設(shè)完整的政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)高級(jí)版。

2.設(shè)計(jì)原則與主要建設(shè)內(nèi)容

設(shè)計(jì)原則：統(tǒng)一的管理模式、直報(bào)流程、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、接口統(tǒng)一；開放標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，信息共享，提高效率；網(wǎng)絡(luò)安全，信息保密，穩(wěn)定可靠，高效運(yùn)行。將網(wǎng)絡(luò)安全、信息保密放在首位，確保網(wǎng)2.4絡(luò)和系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性、高效性和信息保密性；初步先搭建具備基本系統(tǒng)框架的標(biāo)準(zhǔn)版，成熟后升級(jí)至高級(jí)版；

主要建設(shè)內(nèi)容：建立省級(jí)數(shù)據(jù)中心，配置所需的硬件設(shè)備，可能包括：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備（磁盤陣列和磁帶庫）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（骨干局域網(wǎng)交換機(jī)、接入局域網(wǎng)交換機(jī)、路由器、防火墻和MODEM）、以及相關(guān)的外部配套設(shè)備。

采購安裝服務(wù)器和系統(tǒng)運(yùn)行所需的各種系統(tǒng)軟件，包括：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器軟件、報(bào)表工具、和數(shù)據(jù)交換中間件等。

在數(shù)據(jù)中心，配置、調(diào)試、和建設(shè)“南寧市節(jié)能監(jiān)察中心—政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)”軟件平臺(tái)。除常規(guī)政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)功能外，可根據(jù)南寧市節(jié)能監(jiān)察中心的需求，開發(fā)定制各類功能模塊。

具備網(wǎng)絡(luò)直報(bào)條件的南寧市各級(jí)節(jié)能監(jiān)察中心和基層單位，在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)網(wǎng)址處，下載、安裝、配置政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)的客戶端。

不具備網(wǎng)絡(luò)直報(bào)條件的南寧市各級(jí)節(jié)能監(jiān)察中心和基層單位，可由兄弟單位或上級(jí)單位代為填寫；或通過U盤等數(shù)據(jù)移動(dòng)設(shè)備，導(dǎo)入/導(dǎo)出相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)方案

3.1 總體設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)原則

根據(jù)由國務(wù)院節(jié)能監(jiān)察中心制定、國家統(tǒng)計(jì)局審批的《公共機(jī)構(gòu)能源資源消耗統(tǒng)計(jì)制度》，提出信息化建設(shè)的原則：統(tǒng)籌規(guī)劃，省節(jié)能監(jiān)察中心主導(dǎo)，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合建設(shè)，互聯(lián)互通，資源共享，并結(jié)合本項(xiàng)目的要求，綜合統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)特點(diǎn)，結(jié)合長(zhǎng)期以來從事能源管理和大型計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)。我們提出總體設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是：

堅(jiān)持三個(gè)面向的前提下，遵循平臺(tái)化、組件化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)三個(gè)統(tǒng)一。即堅(jiān)持面向數(shù)據(jù)（以數(shù)據(jù)為核心）、業(yè)務(wù)（以業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)）、用戶（以人為本的應(yīng)用），采用平臺(tái)化、組件化的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換、統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的安全保障。

表1 軟件工程國家標(biāo)準(zhǔn)

圖1 公共機(jī)構(gòu)能源在線監(jiān)管系統(tǒng)

在總體設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想的大前提下，總體設(shè)計(jì)具體遵從以下設(shè)計(jì)原則：

先進(jìn)性、實(shí)用性、安全性、可靠性、開放性、擴(kuò)展性、整體性、高效性、靈活性。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（見表1）

4.系統(tǒng)總體架構(gòu)

“政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)”由數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，和填報(bào)客戶端及自動(dòng)采集系統(tǒng)組成，是一個(gè)可相互傳遞請(qǐng)求的星型網(wǎng)狀拓?fù)涞膽?yīng)用系統(tǒng)，每一個(gè)填報(bào)客戶單位視為信息節(jié)點(diǎn)，由此構(gòu)成全省的信息節(jié)點(diǎn)樹。任意節(jié)點(diǎn)的斷鏈不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)的工作。這樣就構(gòu)成了一個(gè)覆蓋全省的能耗數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)。如圖1所示。

4.1 總體架構(gòu)

“政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)”層次結(jié)構(gòu)如下圖2所示。

4.2 系統(tǒng)分層

“政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)”依托成熟的.NET系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，邏輯上分為三個(gè)層次：數(shù)據(jù)層、核心層、應(yīng)用層，各層具體說明如下：

數(shù)據(jù)層：能源資源消耗信息數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)主要由數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)信息資源庫組成，這些數(shù)據(jù)不是簡(jiǎn)單的集中存儲(chǔ)在部級(jí)綜合數(shù)據(jù)庫中，而是基于數(shù)據(jù)平臺(tái)提供的功能通過定時(shí)、實(shí)時(shí)導(dǎo)入工具將各級(jí)單位的數(shù)據(jù)集中到省級(jí)數(shù)據(jù)平臺(tái)中，供直報(bào)系統(tǒng)使用。

圖2 政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)

核心層：核心層基于直報(bào)系統(tǒng)提供各種查詢統(tǒng)計(jì)服務(wù)功能、數(shù)據(jù)管理功能和安全管理功能等。

應(yīng)用層：應(yīng)用層包括信息訪問門戶和外部系統(tǒng)接口。信息訪問門戶是供用戶登錄直報(bào)系統(tǒng)，使用系統(tǒng)提供的各種功能的統(tǒng)一Web界面。

5.關(guān)鍵技術(shù)分析

系統(tǒng)采取統(tǒng)一規(guī)劃、集中管理、分級(jí)負(fù)責(zé)的建設(shè)原則，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理模式上充分考慮到系統(tǒng)的發(fā)展和變化的需要。

5.1 采用B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

B/S（Browser/Server）結(jié)構(gòu)即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它是隨著Internet技術(shù)的興起，對(duì)C/S結(jié)構(gòu)的一種變化或者改進(jìn)的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過WWW瀏覽器來實(shí)現(xiàn)，極少部分事務(wù)邏輯在前端實(shí)現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，形成三層結(jié)構(gòu)。這樣就大大簡(jiǎn)化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。

“政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)”中采用B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)不同的人員，從不同的地點(diǎn)，以不同的接入方式訪問和操作共同的數(shù)據(jù)庫；它能有效地保護(hù)數(shù)據(jù)一致性和管理訪問權(quán)限，解決了原先系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)時(shí)效性慢，一致性差以及系統(tǒng)維護(hù)工作困難等問題。

5.2 采用B/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

（1）維護(hù)和升級(jí)方式簡(jiǎn)單

目前，軟件系統(tǒng)的改進(jìn)和升級(jí)越來越頻繁，B/S架構(gòu)的產(chǎn)品明顯體現(xiàn)著更為方便的特性。如果“政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)”升級(jí)后，系統(tǒng)維護(hù)員只要將服務(wù)器的軟件升級(jí)到最新版本就行了。其他客戶端，只要重新登錄系統(tǒng)，可以自動(dòng)更新最新版本的軟件了。無論用戶的規(guī)模有多大，有多少分支機(jī)構(gòu)都不會(huì)增加任何維護(hù)升級(jí)的工作量，所有的操作只需要針對(duì)服務(wù)器進(jìn)行。今后，軟件升級(jí)和維護(hù)會(huì)越來越容易，而使用起來會(huì)越來越簡(jiǎn)單，這對(duì)用戶人力、物力、時(shí)間、費(fèi)用的節(jié)省是顯而易見的。

（2）保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性

在常規(guī)網(wǎng)絡(luò)直報(bào)系統(tǒng)中，對(duì)于上報(bào)數(shù)據(jù)都是存放到各個(gè)客戶端，然后再進(jìn)行上報(bào)的同步模式，造成上下級(jí)數(shù)據(jù)獨(dú)立存儲(chǔ)，之間數(shù)據(jù)同步維護(hù)困難，一致性差。對(duì)于“南寧市節(jié)能監(jiān)察中心—政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)”來講，其數(shù)據(jù)是集中存放的，客戶端填報(bào)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都直接進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫中，從而保證了數(shù)據(jù)的一致性。

5.3 使用MVC架構(gòu)

在基于組件的.NET平臺(tái)充分內(nèi)置了靈活性的情況下，剩下的問題可能是如何組織應(yīng)用程序以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效的應(yīng)用程序升級(jí)和維護(hù)，以及如何讓不懂程序代碼的人員避開程序數(shù)據(jù)。答案就在模型、視圖和控制架構(gòu)（Model，View，Controller Architecture）的使用之中。MVC這樣的架構(gòu)是一個(gè)描述重現(xiàn)的問題及其解決方案的設(shè)計(jì)范式，但問題每次重現(xiàn)時(shí)，解決方案都不是完全相同。

5.4 基于XML的接口標(biāo)準(zhǔn)

在“政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)”中大量用到信息和數(shù)據(jù)的交換，建立一種統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)是非常必要的。這種接口標(biāo)準(zhǔn)必須滿足通用、規(guī)范、安全、可擴(kuò)展的要求。結(jié)合PKI技術(shù)的安全XML技術(shù)是建立接口標(biāo)準(zhǔn)的有利武器。

5.4.1 能耗數(shù)據(jù)信息化呼喚數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)

隨著能耗數(shù)據(jù)信息化的逐步普及與深入，信息交換標(biāo)準(zhǔn)的重要性日趨顯著。不僅需要大量?jī)?nèi)部應(yīng)用軟件，也需要能夠通過互聯(lián)網(wǎng)或其他數(shù)字通訊方式與各相關(guān)政府部門無障礙地進(jìn)行快速的信息交換。在這樣復(fù)雜而頻繁的信息處理過程中，一個(gè)共同的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，以及相關(guān)部門單位內(nèi)部工作流規(guī)范與數(shù)據(jù)交換協(xié)議，將是市節(jié)能監(jiān)察中心各部門有效和低成本地實(shí)施e化的基本保障。

一旦這一標(biāo)準(zhǔn)體系形成，符合此標(biāo)準(zhǔn)的任何一個(gè)應(yīng)用軟件都將能與市節(jié)能監(jiān)察中心部門內(nèi)其他符合標(biāo)準(zhǔn)的軟件進(jìn)行互接并交流信息。這將給市節(jié)能監(jiān)察中心的業(yè)務(wù)處理帶來革命性的變化，使數(shù)據(jù)共享成為現(xiàn)實(shí)。

5.4.2 XML是可行的解決方案

XML（eXtensible Markup Language，可擴(kuò)展標(biāo)記語言）無疑就是解決這個(gè)問題的一把鑰匙。XML是一種界定文本的簡(jiǎn)便標(biāo)準(zhǔn)方法，曾經(jīng)被人們稱為“網(wǎng)絡(luò)上的ASCII碼”，它使用標(biāo)記來說明描述的概念，而用屬性來控制它們的結(jié)構(gòu)。XML只關(guān)心數(shù)據(jù)本身，易于被計(jì)算機(jī)識(shí)別，通過解析器（Parser）分解一個(gè)個(gè)的對(duì)象模型（Object Model）供瀏覽器、商用程序或數(shù)據(jù)庫使用。

XML的出現(xiàn)給電子商務(wù)帶來了解決標(biāo)準(zhǔn)問題的優(yōu)秀方法，各種在XML技術(shù)基礎(chǔ)上建立起來的技術(shù)規(guī)范紛紛出臺(tái)，如BizTalk、cXML、ebXML等等。

5.5 中間件技術(shù)

中間件（Middleware）是在計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)之上，支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的系統(tǒng)軟件，它能夠使應(yīng)用軟件相對(duì)獨(dú)立于計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)平臺(tái)，為當(dāng)今的大型分布式應(yīng)用搭起了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)，把大中型分散系統(tǒng)和技術(shù)組合在一起，實(shí)現(xiàn)大中型應(yīng)用軟件系統(tǒng)的集成。中間件是基礎(chǔ)軟件的一大類，屬于可復(fù)用軟件的范疇。顧名思義，中間件處于操作系統(tǒng)軟件與用戶的應(yīng)用軟件的中間。中間件在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫之上，應(yīng)用軟件的下層，總的作用是為處于自己上層的應(yīng)用軟件提供運(yùn)行與開發(fā)的環(huán)境，幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成復(fù)雜的應(yīng)用軟件。

客戶端與它們同其進(jìn)行通訊的服務(wù)之間耦合的性質(zhì)可能影響智能客戶端設(shè)計(jì)的許多方面，包括互操作性、脫機(jī)功能、網(wǎng)絡(luò)通訊性能、部署以及維護(hù)注意事項(xiàng)。

緊耦合系統(tǒng)通常提供直接的對(duì)象到對(duì)象通訊，并且客戶端上的對(duì)象對(duì)遠(yuǎn)程對(duì)象具有詳細(xì)的了解。這種緊耦合性可以防止對(duì)客戶端或服務(wù)器進(jìn)行單獨(dú)更新。因?yàn)榫o耦合系統(tǒng)涉及直接的對(duì)象到對(duì)象通訊，所以對(duì)象通常比在松耦合系統(tǒng)中更為頻繁地交互，這樣，如果兩個(gè)對(duì)象位于不同的計(jì)算機(jī)上并且由網(wǎng)絡(luò)連接分隔，則可能導(dǎo)致性能和延遲問題。

小結(jié)

建立政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)，將促進(jìn)公共機(jī)構(gòu)能耗數(shù)據(jù)信息化和統(tǒng)計(jì)信息化，提高信息系統(tǒng)利用效率，充實(shí)數(shù)據(jù)信息量，提高能耗數(shù)據(jù)信息的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、靈敏度、共享性和數(shù)據(jù)分析能力，為政府節(jié)能減排發(fā)揮重要的作用。

[1]李崇.HEV多能源動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].武漢理工大學(xué),2003,6.

[2]范光.英國可再生能源政策[J].全球科技經(jīng)濟(jì)了望,2008,5.

[3]馬玉娟.合同能源管理新趨勢(shì)[J].中國經(jīng)濟(jì)周刊,2008-8-3.

本期部分作者風(fēng)采展示

▲ 陳國慶

▲ 劉魁元

▲ 劉景夏

▲ 宋文斌

▲ 丁國慶

▲ 周忠華

陳國慶（1964－），男，廣東興寧人，大學(xué)本科，工學(xué)學(xué)士，講師，高級(jí)技師，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程系副主任，主要研究方向：電氣自動(dòng)化技術(shù)。

劉魁元（1971－），廣東大埔人，講師，主要從事信息化教育、信息技術(shù)理論與實(shí)踐研究，精通一卡通軟硬件。

劉景夏，解放軍理工大學(xué)理學(xué)院電子系教授。

宋文斌（1979－），男，博士研究生，畢業(yè)于中國科學(xué)院研究生院微電子研究所，講師，主要從事超深亞微米SOI CMOS集成電路設(shè)計(jì)及工藝研究。

丁國慶（1945－），碩士，教授級(jí)高工，已發(fā)表論文90余篇和授權(quán)專利10余個(gè)，主要研究方向：光通信技術(shù)和光電子器件。

周忠華（1977－），大學(xué)?？?，主要研究方向：光通信技術(shù)和光電子器件。

陳國慶（1964—），男，廣東興寧人，大學(xué)本科，工學(xué)學(xué)士，講師，高級(jí)技師，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程系副主任，主要研究方向：電氣自動(dòng)化技術(shù)。