浅析机场能源管理信息系统建设

黄明生 夏侯康 邓超 邵奇一 欧益强

摘 要：随着机场建设规模和旅客数量持续快速增长，机场的能源消耗日益加剧，但对于能源的使用，却没有先进的信息管理系统进行管理，推进机场能源管理建设迫在眉睫。本文结合白云机场的发展需求构建了《机场能源管理信息系统》，用信息化的手段提升能源管理水平，以实现白云机场节能减排的目标。

关键词：能源管理 节能减排 绿色机场

中图分类号：V351  文献标识码：A    文章编号：1003-9082（2020）09-000-02

引言

随着互联网技术和人工智能技术的日新月异，越来越多的传统行业开始拥抱互联网。利用计算机能够进行信息处理与管理，不仅提高了工作效率，而且大大 提高了信息数据的安全性尤其对于复杂的信息管理，计算机能够充分发挥它的优越性。而通过网络技术，人们则大大享受着“资源共享 、效率倍增” 等益处 。 因此，基于网络的信息管理系统如今得到飞速发展 ，而且扩展到越来越多的行业和领域。高效生产，缩减成本，是每一个企业关注的重点，机场集团管理下的各个二级单位能耗类型，能耗总量各不相同，如何提升机场各部门能源管理水平，是决策者比较关心的问题。据前期调研分析，白云机场能源管理工作中存在着诸多问题，一是源管理体系涉及覆盖面广，没有统一的管理工具，缺少对能耗实时监测，缺乏统一数据标准，缺乏专业人员。二是有多套计量数据采集平台，计量数据统计分析依靠人工完成，不支持多种计费架构，缺少移动抄表功能，不支持可视化图表呈现。三是设备能绩效相关的参数获取不及时，用能设备运行控制策略单一，运行控制动作存在滞后性，缺乏统一的监控平台保障用能安全。由于每套能源相关系统数据传输协议不统一，各自采集的数据无法共享，更谈不上大数据分析和挖掘，而数据共享和挖掘恰恰是能源互聯网的精髓，因此，建设具备“互联网+”属性的机场能源管理系统的第一步，需要打破信息孤岛。通过信息化的手段，规范能源体系流程，精细计量，能源管理智慧运行，实现数据共享和有效应用，挖掘数据价值，精细化智能化能源管理，为管理者提供科学决策。

一、系统概述

1.项目概况

本项目拟对广州白云国际机场范围统一建设能源管理平台，实现机场内重点用能区域电、水、燃气、燃油等多种类别能耗数据的采集、监测、统计、分析及运行管理，提供能源管理的策划、实施、检查、改进等业务，实现业务互联互通，能源抄表计费等常规功能应用，以及设备效率分析、节能诊断分析、能效评估等高级管理功能应用，以数据驱动管理。

2.项目背景

我国民航业近年来实现了跨越式发展，民航运输需求旺盛，带动能源消耗量和排放量增加。受技术水平、管理能力以及空域资源等制约，能源消耗量与排放量在较长的一段时期内仍难以改变与运输同步增长的趋势，并将对行业发展形成越来越大的压力。推进行业可持续发展，有效应对国际竞争将是今后面临的重大课题。中国民用航空局在《中国民用航空发展第十三个五年规划》明确提出加快建设绿色民航的转型发展方略，支持机场等单位开展节能减排改造，着力推广能源管理系统建设。在民航业深化改革、创新发展的大环境下，推进生态文明建设、建设绿色机场、走节能减排之路，既是贯彻落实国家生态文明建设战略部署与适应新常态的必由之路，也是社会责任的重要体现。

二、基本理论

1.设计思路

白云机场能源管理信息系统项目的设计思路主要建立一个大数据中心，围绕体系管理和精细计量两大应用而展开，通过一张图的形式呈现运行和管理各类信息，是面向机场能源系统管理层的全面反映机场能源的视图和综合信息平台。

2.体系架构

系统整体架构分为基础设施层、接口层、数据层、应用层、展现五层，整体架构图如下图所示。系统自下而上提供服务，使得应用层具有更高的扩展性，以后其他业务系统需要调用数据或服务直接从服务层上获取即可。如图3-2所示。

三、实现方案

1.相关技术概述

能源管理平台主要采用以下领先技术：

1.1基于 B/S 架构的软件

基于 B/S 架构，无须安装软件客户端，通过 Web 浏览器即可登录系统查看能耗信息。支持个人电脑、平板电脑、智能手机等访问方式，便于用户随时随地了解用能信息，显示分辨率自动适应，以方便各种移动设备访问。

1.2前端工程化

单页面应用的风靡使得web应用开发变得日趋复杂，组件化，工程化，自动化成了前端发展的趋势之一，工程化，组件化，自动化也逐渐成为一线大型互联网公司的标准。前端采用Vue.js，轻巧、高性能、可组件化的MVVM库，同时拥有非常容易上手的API。

1.3数据仓库技术

能源管理平台采用数据仓库技术，根据项目类型特点建立不同的数据模型，通过对模型化数据的放大缩小旋转等操作，使不同的用户都能看到自己想看的数据，满足用户从宏观统计到微观分析的需求。本平台引入了Mysql、Redis、InfluxDB和HBase三种类型数据存储库，以及FastDFS分布式文件存储服务器。

1.4组态建模技术

能源管理平台采用构件化的软件技术设计，每个功能模块都是由多个质量可靠的独立组件搭建而成。根据用户的不同需求，每个项目采用“搭积木”的方式实现，保证用户“所见即所得”，项目的进度和质量可控。

1.5软件可扩展、易维护

采用构件化和组态化的良好软件架构，只需通过界面的组态和组件属性的配置即可满足大部分用户变更的需求。提供建模、组态、报表等工具，极大地减少了扩展、维护的工作量。

1.6软件后台微服务化

服务之间可以独立部署，微服务架构让持续部署成为可能;每个服务可以各自进行负载均衡扩展和数据库扩展，而且，每个服务可以根据自己的需要部署到合适的硬件服务器上，可以针对每个服务（service）组件开发团队，提高容错性（fault isolation），一个服务的内存泄漏并不会让整个系统瘫痪。该平台包含三大应用模块，互相可通过http协议进行调用。

2.数据库设计

命名约定，所有的数据库命名都是以模块的缩写加上具体表的英文词汇组成，这样能够统一数据库表的命名，也能够更好地规范数据库表命名。

设计约定，数据表结构采用面向对象的设计方法，首先进行对象实体的设计，最后将对象持久化到数据库中，这样能够将整个系统的设计和数据库设计有机地结合起来。

结构设计，机场能源管理信息系统数据库分为五部分，activiti工作流的表为act_开头，sys_的表则为能源管理后台系统管理相关的数据表（如图4-2-1所示），能源管理体系子系统所有的业务数据表均为empss_开头，能源决策分析子系统的业务数据表均为empss_visual_开头，抄表计费管理子系统为meter_或empss_meter_开头，下文会对表与表结构进行描述（列出示例）。

3.系统功能说明

系统功能分三个子系统，能源体系管理子系统，能源数据展示分析子系统，抄表计费管理子系统，如图4-3所示。

能源体系管理子系统，能源管理体系以降低能源消耗、提高能源利用效率为目的，针对组织活动、产品和服务中的能源使用或能源消耗，利用系統的思想和过程方法，在明确目标、职责、程序和资源要求的基础上，进行全面P-策划、D-实施、C-检查和A-改进，PDCA往复循环的过程，就是企业节能管理不断优化、能效不断提高、能耗不断降低过程。整合activiti工作流引擎，使流程审批更加灵活和人性化，其有任务审批、撤回、驳回、会签等功能，满足了股份公司对任务流程的要求。

能源决策分析子系统，可视化呈现是运行和管理各类信息的集成展现模式，是面向机场能源系统管理层的全面反映机场能源的视图和综合信息平台。提供能耗总览、能耗监测、能耗统计等功能。通过数据可视化分析引擎，可深入了解机场能源数据运营动态，清晰直观地挖掘数据之间潜在层次与关联。引入InfluxDB时序数据库作分项数据存储，其每项数据都有基于时间序列的指标，利于根据时间进行分析统计。引入GIS地理信息系统，区域数据展示更直观。前端引入基于Echarts的图表框架，数据报表展现形式丰富，有柱状图、饼图、折线图等。

抄表计费管理子系统，本系统包含PC端后台管理系统和移动端抄表App，本系统与数据中心相辅相成，通过数据中心接入更多的水电表采集系统、光伏发电系统、生产可视化系统及其他能源系统，获取数据，实现能源管理统一化，数据应用标准化。实现多套零散水电计量采集系统数据的整合，实现多种模式的收费管理功能。

该项目采用了前端采用Vue+NodeJs框架实现，后台服务采用SpringBoot+Mybatis框架实现，有利于模块化管理，提升开发效率，使用Shiro权限控制框架，细粒度区分按钮权限和资源权限，使用Redis做缓存中介，提升了系统访问速度，数据库采用Mysql，成本低且实用性高，采用分布式文件系统FastDFS，解决体系文件、审批中过程文件等存储问题，可靠性高，易于拓展。

结语

本文针对白云机场能源系统运行现状调研分析，结合机场的可持续发展， 针对 “绿色、 智慧” 机场建设的要求， 构建了机场能源信息管理系统，一中心三大应用，从优化流程、精益管理、精细计量，实现智慧运行节能等方面，有效提高机场能源系统运行与管控效率， 实现民航节能减排，亦推进四型机场的建设。

参考文献

[1]李永超.民用机场能源信息管理系统[D].湖南：湖南大学，2010.

[2]周麒麟.基于“互联网+”的大型民用机场能源管理系统[J].科技与企业，2016（10）：29.

[3]中国民航网.中国民用航空发展第十三个五年规划[EB/OL].http：//www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/FZGH/201704/t20170405_43502.html，2017-02-15.