基于Node.js的建筑能耗评估系统的设计

黄林成

摘要：节能减排，绿色低碳是一直深受人民关注的话题。我国建筑能耗评估的发展处于比较初级的阶段，能评从业人员的素质参差不齐，标准不一和评估的效率低是当前存在的问题。本文尝试通过使用信息技術与固定资产投资项目节能评估和审查制度的实施相结合来解决该问题。从而提升能源评估水平，达到合理控制能源消费，提高项目能源利用效率的目标。本论文首先分析当前建筑能耗评估系统研究现状，对系统进行建设需求分析，设计系统模块，确定了该系统预期要实现的功能目标，为建筑能耗评估建设提供参考意见。

Abstract： Energy conservation and emission reduction， green and low-carbon are topics that have always attracted people's attention. The development of building energy consumption assessment in China is at a relatively preliminary stage. The uneven quality of the appraisal practitioners， inconsistent standards and low assessment efficiency are current problems. This article attempts to solve this problem by using information technology in conjunction with the implementation of energy-saving assessment and review systems for fixed asset investment projects， in order to improve the level of energy assessment， achieve reasonable control of energy consumption and improve the project's energy efficiency. This thesis first analyzes the current research status of the building energy consumption evaluation system， analyzes the construction needs of the system， and designs the system modules， and determines the expected functional goals of the system， to provide reference opinions for building energy consumption evaluation and construction.

关键词：Node.js;Reactjs;建筑能耗评估

0  引言

随着中国经济的快速发展，我国建筑耗能量越来越大、利用效率却越来越低，导致能源资源约束日益加剧，能源需求压力越来越亟待解决和改善。建筑能耗主要包括空调、热水供应、采暖、炊事、家用电器、照明、电梯、通风等方面的能源消耗。根据相关数据显示，至2015年底，我国的建筑能耗量占能源总消费量的27.45%，而建筑中97%以上是高能耗建筑，如果不加强建筑能耗评估，将直接加剧能源危机[1]。因此，建筑行业的能耗评估的显得尤其重要。然而，当前建筑能耗评估系统的开发还相对落后，加强建筑能耗评估系统的开发有重要意义。

1  建筑能耗评估系统研究现状

自20世纪70年代石油危机起，西方国家全面加强建筑能耗的监测和管理[2]。目前，希腊、印度和欧美等国家对国内大型建筑进行大规模的能耗抽样统计，其中，美国建立建筑能耗统计数据库，加拿大在全国范围内对家庭建筑能耗进行抽样调查，美国与加拿大共同研发一套对建筑能耗监测的系统，提高能耗统计效率[2]。近些年，一方面是我国对多地开展建筑能耗调查与研究，另一方面，随着我国经济的发展，建筑能耗总量不断增加，建筑能耗的问题也得到了更大的关注。

清华大学、广州大学、哈尔滨工业大学等单位对我国建筑能耗开展了调查与研究。我国针对降低我国建筑能耗量提出了相关标准。

当前建筑能耗评估系统的开发还相对落后，现有的系统主要集中在针对具体建筑的能耗监控方面。其中，2008年，西安建筑科技大学的郑琴结合西安地区气候情况提出了西安地区住宅建筑节能指标评价体系的建立，并通过使用模糊综合评价方法。论文使用Java编程语言实现了一个基于C/S架构的评价系统[3]。当前还没有使用范围较广，符合《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》和综合能耗计算通则[4]的建筑能耗评估系统。本论文使用新的Web开发技术Node.js和React开发的能耗评估系统具有符合标准，使用方便，适用范围广的特点，填补了这一领域的空白。

2  系统的需求分析

2.1 系统总体建设目标

本系统主要目标是建立一个能够让用户录入建筑项目的相关信息，最终获得评估报告，确定项目是否达到能耗标准。该系统具备以下几点功能：

①登录，注册基本功能;

②登记单位的项目信息及对应的各类能源信息。用户可以查看，修改，增加项目及各类能源信息，还可以提交项目进行评估得出能耗报告;

③导入导出功能。可以让用户将报告转为Word格式进行导出，用户可以将这份导出的表格进行打印或其他用途;

④用户可以接收通知，如：邮箱方式及系统通知栏接收通知及查看;

⑤管理员可以进行用户、项目、能源、通知、评审项目的管理和上载系统参照数据。

2.2 系统模块建设需求分析

2.2.1 用户类型需求

根据能耗評估的业务需求，系统主要有两类使用角色：普通用户和管理员。系统分为未注册用户和已注册用户，其中已注册用户包括普通用户和管理员。未注册用户为系统潜在客户，这些用户没有完成注册流程。普通用户，即注册系统后，有自己的账号。可以进行添加、修改项目，同时添加、修改、删除能源对象种类，完善自己的单位信息，并提交项目进入评审阶段，评审结束后，用户可以在邮箱中收到系统通知信息，知道自己项目的情况，是属于达标，还是不达标，并在系统中可以下载项目对应的报告，进行打印。未注册用户不能访问系统的功能。另一类是管理员，管理员除了根据国家的相关节能的法律法规进行录入相关的信息，还要对项目进行评审，同时要通知用户信息，发信息到用户的邮箱。

2.2.2 系统功能性需求

本系统主要包括用户个人信息管理、项目管理、报告管理、项目信息统计、用户管理、能源信息管理、通知管理和项目评估管理。

用户个人信息管理模块主要是指用户登录、注册，以用户修改自己的单位信息;项目管理模块主要是指用户对项目的添加、修改、提交;报告管理主要功能是预览和下载能评报告;项目信息统计主要是项目年综合能耗消耗的统计和展示;用户管理主要是管理员创建用户和管理用户;能源种类管理模块主要是指用户对能源种类的添加、修改、删除;通知管理主要是管理员发送通知给用户和管理通知;项目评估管理主要是管理员评估用户提交的能评项目。

2.2.3 非功能性需求

①性能需求。

针对能耗评估系统的特点，系统是开放给全国用户使用，所以要求每天处理的请求数量较高。本系统对并发请求的需求在百万每天的规模。Node.js是事件驱动、异步I/O的特性，对高并发请求的支持较好，1-2台服务器基本可以满足该性能的需求。

②可扩展性需求。

可扩展性包括功能的可扩展性和性能的可扩展性。在功能可扩展性方面系统要求模块化开发，模块之间尽量松耦合，从而易于新功能的开发。性能可扩展性方面，我们要求能够添加物理服务器实现水平的扩展和负载均衡。

③件和硬件需求。

根据系统的功能需求列出了详细的软件、硬件需求。软件需求为：Mysql 5.0以上的服务器端数据库、Nginx服务器端Web服务器、Linux服务器端操作系统、第三方邮件服务系统提供接口。硬件需求为：单台或者集群服务器、带有网页浏览器的PC客户端。

3  系统模块设计

建筑能耗评估系统由用户个人信息管理、项目管理、报告管理、项目信息统计、用户管理、能源信息管理、通知管理和项目评估管理，共八个子系统组成。

3.1 用户个人信息管理功能模块

用户个人信息管理模块包括了登录、注册功能，并且用户登录后，可以修改自己的用户信息。建筑能耗评估系统的目的是项目报表的产生，报表中有单位的基本信息，这样可以达到信息的复用，不用重复填写单位信息。

3.2 项目管理功能模块

项目管理功能模块最重要的是功能报表的产生，在数据库存储方面，是通过字段来标识项目的状态，通过状态来让用户了解到项目是属于哪个阶段，这里有四个状态，分别为提交、未提交、达标、未达标。用户在系统中可以进行评估项目的创建，修改和删除。新创建的项目可以添加，修改和删除能源种类信息。这些能源种类信息是能耗评估的信息输入，系统根据能耗评估标准计算出结果。最后，用户可以把项目提交评估，后台管理员可以对这些提交的项目进行审核，最终得到评估报告。

3.3 报告管理功能模块

能耗评估项目经管理员审核通过后会得到一个与之对应的项目报告，报告中包含详细的项目信息和该项目的能耗信息列表，并计算项目年综合能源消费总量用户可以在线预览报告，也可以导出报告用于打印和传输。

3.4 项目信息统计功能模块

系统会对用户创建的项目数量进行统计并显示在个人中心。此外，系统还会对每个项目的年综合能源消费总量和CO2排放量进行统计，以曲线图表的形式进行展示，方便用户了解现有项目的能耗情况。

3.5 用户管理功能模块

系统管理员登陆系统后可以对用户进行管理，这些功能主要包括创建普通用户和管理员账号，禁用违规账号等等。

3.6 能源信息管理功能模块

建筑能耗评估中的耗能设备种类是由系统管理员维护的一个列表，根据标准和现有建筑常见耗能设备确定，用户在能耗评估项目中从这个列表中选择并添加到项目中。管理员可以对能源种类进行添加，修改和删除的操作。

3.7 通知管理功能模块

管理员在审核报告后可以给指定用户发送系统通知，管理员可对这些系统通知进行修改和删除的操作。可以对一定时间或者特定用户的通知进行统计。系统通知可以让管理员与用户之间进行单向的消息传输，一些重要的通知可以及时的传达给用户。

3.8 项目评估管理模块

普通用户提交项目进行评审后，系统管理员在后台管理界面的项目评估管理中能查看到该项目的详细信息并进行审核，审核通过的项目将生产能评报告，并反馈评估信息给用户，不通过的项目可以根据意见调整项目。

参考文献：

[1]邱强.建筑节能评估的研究进展[J].环境保护与循环经济，2012（02）：20-22.

[2]王磊.基于B/S架构的建筑能耗监测管理系统的设计与实现[D].山东大学，2012.

[3]郑琴.西安地区住宅建筑节能综合评价及支持系统的研究与开发[D].西安建筑科技大学，2008.

[4]标准煤.综合能耗计算通则[J].甘肃能源，2009（3）：73-77.