淺析機場能源管理信息系統(tǒng)建設

黃明生 夏侯康 鄧超 邵奇一 歐益強

摘?要：隨著機場建設規(guī)模和旅客數(shù)量持續(xù)快速增長，機場的能源消耗日益加劇，但對于能源的使用，卻沒有先進的信息管理系統(tǒng)進行管理，推進機場能源管理建設迫在眉睫。本文結(jié)合白云機場的發(fā)展需求構(gòu)建了《機場能源管理信息系統(tǒng)》，用信息化的手段提升能源管理水平，以實現(xiàn)白云機場節(jié)能減排的目標。

關鍵詞：能源管理?節(jié)能減排?綠色機場

中圖分類號：V351??文獻標識碼：A????文章編號：1003-9082（2020）09-000-02

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和人工智能技術的日新月異，越來越多的傳統(tǒng)行業(yè)開始擁抱互聯(lián)網(wǎng)。利用計算機能夠進行信息處理與管理，不僅提高了工作效率，而且大大 提高了信息數(shù)據(jù)的安全性尤其對于復雜的信息管理，計算機能夠充分發(fā)揮它的優(yōu)越性。而通過網(wǎng)絡技術，人們則大大享受著“資源共享 、效率倍增” 等益處 。 因此，基于網(wǎng)絡的信息管理系統(tǒng)如今得到飛速發(fā)展 ，而且擴展到越來越多的行業(yè)和領域。高效生產(chǎn)，縮減成本，是每一個企業(yè)關注的重點，機場集團管理下的各個二級單位能耗類型，能耗總量各不相同，如何提升機場各部門能源管理水平，是決策者比較關心的問題。據(jù)前期調(diào)研分析，白云機場能源管理工作中存在著諸多問題，一是源管理體系涉及覆蓋面廣，沒有統(tǒng)一的管理工具，缺少對能耗實時監(jiān)測，缺乏統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，缺乏專業(yè)人員。二是有多套計量數(shù)據(jù)采集平臺，計量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析依靠人工完成，不支持多種計費架構(gòu)，缺少移動抄表功能，不支持可視化圖表呈現(xiàn)。三是設備能績效相關的參數(shù)獲取不及時，用能設備運行控制策略單一，運行控制動作存在滯后性，缺乏統(tǒng)一的監(jiān)控平臺保障用能安全。由于每套能源相關系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不統(tǒng)一，各自采集的數(shù)據(jù)無法共享，更談不上大數(shù)據(jù)分析和挖掘，而數(shù)據(jù)共享和挖掘恰恰是能源互聯(lián)網(wǎng)的精髓，因此，建設具備“互聯(lián)網(wǎng)+”屬性的機場能源管理系統(tǒng)的第一步，需要打破信息孤島。通過信息化的手段，規(guī)范能源體系流程，精細計量，能源管理智慧運行，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和有效應用，挖掘數(shù)據(jù)價值，精細化智能化能源管理，為管理者提供科學決策。

一、系統(tǒng)概述

1.項目概況

本項目擬對廣州白云國際機場范圍統(tǒng)一建設能源管理平臺，實現(xiàn)機場內(nèi)重點用能區(qū)域電、水、燃氣、燃油等多種類別能耗數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、統(tǒng)計、分析及運行管理，提供能源管理的策劃、實施、檢查、改進等業(yè)務，實現(xiàn)業(yè)務互聯(lián)互通，能源抄表計費等常規(guī)功能應用，以及設備效率分析、節(jié)能診斷分析、能效評估等高級管理功能應用，以數(shù)據(jù)驅(qū)動管理。

2.項目背景

我國民航業(yè)近年來實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，民航運輸需求旺盛，帶動能源消耗量和排放量增加。受技術水平、管理能力以及空域資源等制約，能源消耗量與排放量在較長的一段時期內(nèi)仍難以改變與運輸同步增長的趨勢，并將對行業(yè)發(fā)展形成越來越大的壓力。推進行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，有效應對國際競爭將是今后面臨的重大課題。中國民用航空局在《中國民用航空發(fā)展第十三個五年規(guī)劃》明確提出加快建設綠色民航的轉(zhuǎn)型發(fā)展方略，支持機場等單位開展節(jié)能減排改造，著力推廣能源管理系統(tǒng)建設。在民航業(yè)深化改革、創(chuàng)新發(fā)展的大環(huán)境下，推進生態(tài)文明建設、建設綠色機場、走節(jié)能減排之路，既是貫徹落實國家生態(tài)文明建設戰(zhàn)略部署與適應新常態(tài)的必由之路，也是社會責任的重要體現(xiàn)。

二、基本理論

1.設計思路

白云機場能源管理信息系統(tǒng)項目的設計思路主要建立一個大數(shù)據(jù)中心，圍繞體系管理和精細計量兩大應用而展開，通過一張圖的形式呈現(xiàn)運行和管理各類信息，是面向機場能源系統(tǒng)管理層的全面反映機場能源的視圖和綜合信息平臺。

2.體系架構(gòu)

系統(tǒng)整體架構(gòu)分為基礎設施層、接口層、數(shù)據(jù)層、應用層、展現(xiàn)五層，整體架構(gòu)圖如下圖所示。系統(tǒng)自下而上提供服務，使得應用層具有更高的擴展性，以后其他業(yè)務系統(tǒng)需要調(diào)用數(shù)據(jù)或服務直接從服務層上獲取即可。如圖3-2所示。

三、實現(xiàn)方案

1.相關技術概述

能源管理平臺主要采用以下領先技術：

1.1基于 B/S 架構(gòu)的軟件

基于 B/S 架構(gòu)，無須安裝軟件客戶端，通過 Web 瀏覽器即可登錄系統(tǒng)查看能耗信息。支持個人電腦、平板電腦、智能手機等訪問方式，便于用戶隨時隨地了解用能信息，顯示分辨率自動適應，以方便各種移動設備訪問。

1.2前端工程化

單頁面應用的風靡使得web應用開發(fā)變得日趨復雜，組件化，工程化，自動化成了前端發(fā)展的趨勢之一，工程化，組件化，自動化也逐漸成為一線大型互聯(lián)網(wǎng)公司的標準。前端采用Vue.js，輕巧、高性能、可組件化的MVVM庫，同時擁有非常容易上手的API。

1.3數(shù)據(jù)倉庫技術

能源管理平臺采用數(shù)據(jù)倉庫技術，根據(jù)項目類型特點建立不同的數(shù)據(jù)模型，通過對模型化數(shù)據(jù)的放大縮小旋轉(zhuǎn)等操作，使不同的用戶都能看到自己想看的數(shù)據(jù)，滿足用戶從宏觀統(tǒng)計到微觀分析的需求。本平臺引入了Mysql、Redis、InfluxDB和HBase三種類型數(shù)據(jù)存儲庫，以及FastDFS分布式文件存儲服務器。

1.4組態(tài)建模技術

能源管理平臺采用構(gòu)件化的軟件技術設計，每個功能模塊都是由多個質(zhì)量可靠的獨立組件搭建而成。根據(jù)用戶的不同需求，每個項目采用“搭積木”的方式實現(xiàn)，保證用戶“所見即所得”，項目的進度和質(zhì)量可控。

1.5軟件可擴展、易維護

采用構(gòu)件化和組態(tài)化的良好軟件架構(gòu)，只需通過界面的組態(tài)和組件屬性的配置即可滿足大部分用戶變更的需求。提供建模、組態(tài)、報表等工具，極大地減少了擴展、維護的工作量。

1.6軟件后臺微服務化

服務之間可以獨立部署，微服務架構(gòu)讓持續(xù)部署成為可能;每個服務可以各自進行負載均衡擴展和數(shù)據(jù)庫擴展，而且，每個服務可以根據(jù)自己的需要部署到合適的硬件服務器上，可以針對每個服務（service）組件開發(fā)團隊，提高容錯性（fault isolation），一個服務的內(nèi)存泄漏并不會讓整個系統(tǒng)癱瘓。該平臺包含三大應用模塊，互相可通過http協(xié)議進行調(diào)用。

2.數(shù)據(jù)庫設計

命名約定，所有的數(shù)據(jù)庫命名都是以模塊的縮寫加上具體表的英文詞匯組成，這樣能夠統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫表的命名，也能夠更好地規(guī)范數(shù)據(jù)庫表命名。

設計約定，數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)采用面向?qū)ο蟮脑O計方法，首先進行對象實體的設計，最后將對象持久化到數(shù)據(jù)庫中，這樣能夠?qū)⒄麄€系統(tǒng)的設計和數(shù)據(jù)庫設計有機地結(jié)合起來。

結(jié)構(gòu)設計，機場能源管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分為五部分，activiti工作流的表為act_開頭，sys_的表則為能源管理后臺系統(tǒng)管理相關的數(shù)據(jù)表（如圖4-2-1所示），能源管理體系子系統(tǒng)所有的業(yè)務數(shù)據(jù)表均為empss_開頭，能源決策分析子系統(tǒng)的業(yè)務數(shù)據(jù)表均為empss_visual_開頭，抄表計費管理子系統(tǒng)為meter_或empss_meter_開頭，下文會對表與表結(jié)構(gòu)進行描述（列出示例）。

3.系統(tǒng)功能說明

系統(tǒng)功能分三個子系統(tǒng)，能源體系管理子系統(tǒng)，能源數(shù)據(jù)展示分析子系統(tǒng)，抄表計費管理子系統(tǒng)，如圖4-3所示。

能源體系管理子系統(tǒng)，能源管理體系以降低能源消耗、提高能源利用效率為目的，針對組織活動、產(chǎn)品和服務中的能源使用或能源消耗，利用系統(tǒng)的思想和過程方法，在明確目標、職責、程序和資源要求的基礎上，進行全面P-策劃、D-實施、C-檢查和A-改進，PDCA往復循環(huán)的過程，就是企業(yè)節(jié)能管理不斷優(yōu)化、能效不斷提高、能耗不斷降低過程。整合activiti工作流引擎，使流程審批更加靈活和人性化，其有任務審批、撤回、駁回、會簽等功能，滿足了股份公司對任務流程的要求。

能源決策分析子系統(tǒng)，可視化呈現(xiàn)是運行和管理各類信息的集成展現(xiàn)模式，是面向機場能源系統(tǒng)管理層的全面反映機場能源的視圖和綜合信息平臺。提供能耗總覽、能耗監(jiān)測、能耗統(tǒng)計等功能。通過數(shù)據(jù)可視化分析引擎，可深入了解機場能源數(shù)據(jù)運營動態(tài)，清晰直觀地挖掘數(shù)據(jù)之間潛在層次與關聯(lián)。引入InfluxDB時序數(shù)據(jù)庫作分項數(shù)據(jù)存儲，其每項數(shù)據(jù)都有基于時間序列的指標，利于根據(jù)時間進行分析統(tǒng)計。引入GIS地理信息系統(tǒng)，區(qū)域數(shù)據(jù)展示更直觀。前端引入基于Echarts的圖表框架，數(shù)據(jù)報表展現(xiàn)形式豐富，有柱狀圖、餅圖、折線圖等。

抄表計費管理子系統(tǒng)，本系統(tǒng)包含PC端后臺管理系統(tǒng)和移動端抄表App，本系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心相輔相成，通過數(shù)據(jù)中心接入更多的水電表采集系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、生產(chǎn)可視化系統(tǒng)及其他能源系統(tǒng)，獲取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)能源管理統(tǒng)一化，數(shù)據(jù)應用標準化。實現(xiàn)多套零散水電計量采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整合，實現(xiàn)多種模式的收費管理功能。

該項目采用了前端采用Vue+NodeJs框架實現(xiàn)，后臺服務采用SpringBoot+Mybatis框架實現(xiàn)，有利于模塊化管理，提升開發(fā)效率，使用Shiro權限控制框架，細粒度區(qū)分按鈕權限和資源權限，使用Redis做緩存中介，提升了系統(tǒng)訪問速度，數(shù)據(jù)庫采用Mysql，成本低且實用性高，采用分布式文件系統(tǒng)FastDFS，解決體系文件、審批中過程文件等存儲問題，可靠性高，易于拓展。

結(jié)語

本文針對白云機場能源系統(tǒng)運行現(xiàn)狀調(diào)研分析，結(jié)合機場的可持續(xù)發(fā)展， 針對 “綠色、 智慧” 機場建設的要求， 構(gòu)建了機場能源信息管理系統(tǒng)，一中心三大應用，從優(yōu)化流程、精益管理、精細計量，實現(xiàn)智慧運行節(jié)能等方面，有效提高機場能源系統(tǒng)運行與管控效率， 實現(xiàn)民航節(jié)能減排，亦推進四型機場的建設。

參考文獻

[1]李永超.民用機場能源信息管理系統(tǒng)[D].湖南：湖南大學，2010.

[2]周麒麟.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的大型民用機場能源管理系統(tǒng)[J].科技與企業(yè)，2016（10）：29.

[3]中國民航網(wǎng).中國民用航空發(fā)展第十三個五年規(guī)劃[EB/OL].http：//www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/FZGH/201704/t20170405_43502.html，2017-02-15.