绿色公路建设期能耗监测系统设计

交通运输部科学研究院 刚红润

绿色公路建设期能耗监测系统设计

交通运输部科学研究院 刚红润

高速公路建设期能源消耗主要为机械化施工对燃油（包括汽油、柴油）、电能和天然气的消耗，集中体现在路基工程、路面工程、桥梁工程、隧道工程这四方面的施工上，在绿色公路施工建设期间需要对这几种主要能源的消耗情况进行量化核算，本文中设计了绿色公路建设期间的能耗监测系统，使用技术手段汇总与分析绿色公路建设期间的节能减排情况。

绿色公路；能源监测；节能减排；交通信息化

0　引言

近年来，交通运输部对公路领域开展能耗统计监测工作日益重视。2014年，交通运输节能减排项目管理中心发布的《创建绿色公路实施方案编制指南》（2014年版）更是将节能减排统计监测考核体系建设项目列为申请创建绿色公路的必选项目。能耗统计监测是绿色公路建设决策管理与后期评价等工作开展的重要基础性工作，是客观评价绿色公路建设成效的重要依据。

目前，所有的能源消耗信息数据统计，均由各施工标段人工整理，然后汇总在一起。这种人工方式容易造成如下问题：

（1）由于各类数据繁琐复杂，极容易造成整理数据出错的情况；

（2）由于数据格式不统一，汇总在一起时，也极可能出现数据丢失的问题；

（3）汇总到一起的数据文件容易出现损坏或丢失的问题；

（4）汇总到一起的数据缺少直观有效的统计分析展示手段。

本文设计了绿色公路建设期的能耗监测管理系统，旨在利用互联网技术有效的解决以上的问题。

1　整体设计原则

1.1设计内容

系统依托贵州盘兴绿色公路建设工程，在施工期间汇总统计各类能源消耗。主要完成以下几个部分的功能：

（1）对有条件的标段和监测点，安装智能采集设备（智能汽表、油表、电表等），自动获取相关能耗信息；

（2）对其他标段和监测点，提供标准化在线录入能耗统计数据的功能；

（3）提供数据在线存储和查看功能；

（4）针对节能减排不同指标，提供各种不同的分析统计展示方式。

1.2设计原则

在系统设计过程中除了要满足基本功能以外，还要保证其他方面的性能，如下：

（1）系统页面设计美观大方，配以相应说明，让用户一看即懂，一用即会；

（2）系统性能需要可靠，在大数据量访问或网络不稳定的情况下不要出现系统崩溃或数据丢失的情况；

（3）系统架构要满足较强的扩展性，在以后业务扩展或功能增加的情况下，要保证原系统的功能稳定性和兼容性。

2　系统总体架构设计

2.2系统实物架构图

图2.2为绿色公路施工期能耗统计监测系统（以下简称系统）的实物架构图，其中各部分的作用简述如图2.2所示：

（1）数据库服务器：存储系统中所有相关业务数据；

（2）WEB服务器：以网页方式向外发布信息的服务器；

（3）数据接收服务器：启动服务与所有外接的智能设备建立连接，并随时接收其上传数据；

（4）智能电表：现场采集用电量，并能通过无线或有线方式将用电量定时上传到数据接收服务器；

图2.2　系统实物架构图

图3.1　系统基本功能架构图

图3.1.1　基础数据管理界面

图3.2.1　重点能用能设备能耗数据

图3.2.2　重点能用能设备能耗数据上传

（5）智能气表：现场采集用气量，并能通过无线或有线方式将用气量定时上传到数据接收服务器；

（6）智能油表：现场采集用油量，并能通过无线或有线方式将用油量定时上传到数据接收服务器；

（7）防火墙：保护系统安全，防止外界病毒或恶意攻击上软件或硬件安全系统；

（8）平板电脑：通过平板上的浏览器定期上传数据或查看系统信息；

（9）智能手机：通过智能手机上的浏览器定期上传数据或查看系统信息。

2.3系统角色

根据系统特点，对使用系统的用户分为几种角色，针对其权限不同，相应的用户能访问的系统的页面有所不同；

（1）系统管理员：拥有最高权限，能够查看系统中的所有信息，并且能够分配角色权限；

（2）业主用户：不同业主只拥有查看自己路段信息的权限；

（3）数据上报用户：分配给各施工标段，由他们定期上传能耗数据信息。

3　系统功能和界面介绍

系统的基本功能架构如图3.1所示，分为六大功能模块，下面分别介绍下各功能模块的作用。

3.1基础数据管理

在此模块中提供路段基本信息、业主基本信息、各施工单位基本信息、现场部署的智能采集设备的添加、查询、修改和删除等操作；主要涉及系统中所有基本数据的增删改查（见图3.1.1）。

3.2能耗数据上传

在此模块中提供人工上传能耗数据的功能，各标段施工单位需要定期使用自己的用户名在此模块手动上传能耗数据；上传的能源数据包括但不限于施工用油（柴油和汽油）量、用汽量、用电量、用水量等；

图3.2.1为重点用能设备能耗数据查询界面，可以查看某个标段上传的能耗数据。

图3.2.2为标段用户人工上传重点用能设备能耗数据的界面，用户可以采用统一的标准格式上传能耗数据。

图3.3.1　在线电表读数监测

图3.4.1　所有标段汽油和电力消耗统计图

图3.4.2　各标段电力消耗对比图

3.3能耗数据管理

在此模块中提供各种能耗数据的多条件查询和各类型报表导出功能（见图3.3.1）。

3.4能耗数据统计与分析

在此模块中通过对人工上传的能耗数据和自动监测的能源数据进行分析，将分析结果以图形化的方式多维度的展示出来，展示方式包括饼状图、线状图、柱状图等。

图3.4.1为所有标段从2015年8月到2016年7月的汽油耗量和电力消耗量的线状图。

图3.4.2为各标段从2015年8月到2016年7月各施工标段电力消耗量的线状对比图。

3.5系统管理

在此模块提供对系统管理员的管理以及系统操作日志的管理功能；管理员通过此模块可以设置各用户的操作权限并且查看在系统中所有相关日志记录。

3.6监测数据接收

在此模块中提供后台接收服务，用以接收现场布置的各种智能采集设备上传的能耗数据信息。

4　总结

随着时代的发展，高速公路建设期间各种新技术应用层出不穷，很大程度上改善了原有的粗放型的建设思路。本系统建设上线之后，以真实数据记录所有能源消耗，使得在施工期间实施节能减排项目时做到有所依据，如重点针对能耗占比较大的隧道、桥梁建设开展节能减排工作，研究如何降低隧道建设时的汽油、柴油以及电用量，降低桥梁建设时的电用量以及土基石方的柴油用量等。

［1］杨松.高速公路电能信息监测平台［J］.中国交通信息化，2011（01）.

［2］贵州盘兴高速公路创建绿色公路实施方案（2015-2017年）.

［3］吕修福.能耗监管在高速路网的初步应用［J］.电子世界，2012，8.