廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陳國(guó)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(guó)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(kù),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)
政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)是根據(jù)國(guó)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。
“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(kù)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(guò)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(guò)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(guò)程中的保密與安全問(wèn)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。
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(kù)服務(wù)器、Web服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備(磁盤陣列和磁帶庫(kù))、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(gòu)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(kù)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(guò)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)。
根據(jù)由國(guó)務(wù)院節(jié)能監(jiān)察中心制定、國(guó)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(lái)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(guó)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。
“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。
“政府能源在線監(jiān)管系統(tǒng)”層次結(jié)構(gòu)如下圖2所示。
“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(shuō)明如下:
數(shù)據(jù)層:能源資源消耗信息數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)主要由數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)信息資源庫(kù)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(kù)中,而是基于數(shù)據(jù)平臺(tái)提供的功能通過(guò)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(wèn)門戶和外部系統(tǒng)接口。信息訪問(wèn)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。
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。
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(guò)WWW瀏覽器來(lái)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(wèn)和操作共同的數(shù)據(jù)庫(kù);它能有效地保護(hù)數(shù)據(jù)一致性和管理訪問(wèn)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(wèn)題。
(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(lái)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(wú)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(lái)越容易,而使用起來(lái)會(huì)越來(lái)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(lái)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(kù)中,從而保證了數(shù)據(jù)的一致性。
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(wèn)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(wèn)題及其解決方案的設(shè)計(jì)范式,但問(wèn)題每次重現(xiàn)時(shí),解決方案都不是完全相同。
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(guò)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(wú)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(guò)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(lái)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(yǔ)言)無(wú)疑就是解決這個(gè)問(wèn)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(lái)說(shuō)明描述的概念,而用屬性來(lái)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(guò)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(kù)使用。
XML的出現(xiàn)給電子商務(wù)帶來(lái)了解決標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題的優(yōu)秀方法,各種在XML技術(shù)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的技術(shù)規(guī)范紛紛出臺(tái),如BizTalk、cXML、ebXML等等。
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(kù)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(wèn)題。
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。
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本期部分作者風(fēng)采展示
▲ 陳國(guó)慶
▲ 劉魁元
▲ 劉景夏
▲ 宋文斌
▲ 丁國(guó)慶
▲ 周忠華
陳國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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)。