城市交通运输节能减排统计监测考核系统构建的思考

李宸宇，袁 政，黄 宇

（中国交通信息科技集团有限公司，北京 100088）

0 引言

随着全球气候变化对人类社会构成的威胁不断加大，应对气候变化带来的影响、减少温室气体排放、构建绿色可持续发展模式成为世界各国重要议题之一。值此“以经济建设为中心”向践行新发展理念、高质量发展的关键转型期，我国提出争取到2030年实现二氧化碳“碳达峰”与2060年实现“碳中和”的双碳目标，双碳战略成为未来国民经济发展的重要战略之一。

近年来，伴随着我国经济快速发展，作为发展先行官的交通运输行业实现了突飞猛进发展，取得了丰硕成果，交通运输行业也成了经济社会发展主要能源消耗及碳排放行业。2008至2018年，我国交通运输行业碳排放复合增长率达到7.5%，明显高于世界交通碳排放2.3%的增速及我国整体碳排放5.6%的增速。2019年交通运输行业碳排放量达到11.4亿吨，占全国排放总量的9%[1]，交通运输行业的节能减排成效将直接关系到我国双碳战略目标的达成。

交通运输节能减排一直是我国交通行业发展的重要工作。《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》中将绿色交通作为发展目标之一，提出“促进交通运输绿色发展”，并部署了交通节能减排工程等4项重点工程，旨在促进交通行业绿色低碳发展、强化生态环保、推进资源集约。

依托绿色交通重点工程的建设与推进，交通运输节能减排成为行业管理的重要方向，同时伴随着智能交通、智慧交通技术的不断进步，数字化方式成为赋能行业减排的重要手段。在构建交通节能减排能耗监测体系方面，受范围规模、资金保障、时间周期等多方面因素影响，早期的能耗统计与能耗监测存在取样数量有限、不能覆盖所有行业、影响监测覆盖范围等诸多问题，需要通过物联传感、大数据等技术构建数字化的城市交通运输节能减排统计监测考核体系，依托系统平台实现对交通运输能耗排放的长期监测、能耗排放特征分析、发展态势判别、控制效果预判和评估，推动交通节能减排和行业可持续发展。

1 城市交通运输节能减排统计监测考核系统目前态势

鉴于交通运输行业正在深入实施有关环境文明和绿色交通的国家和行业政策和法规，支持和改进战略规划、行业标准、典型的示范和指标体系非常重要，保护能源和减少排放，根据维持能源运输和减少排放的客观要求，建立一个监测和评估运输、节能和减少排放的完善统计系统。现有的建设成果并没有使城市交通行业的能耗统计更加完善，特别是城市交通和基础设施建设的能耗统计相对缺乏，能源消耗统计监测的数据来源渠道和计算方法不完全清楚，未收集碳数据；迫切需要进一步更新和完善节能减排统计数据，整合交通运输行业监测评价体系，提高统计监测数据的准确性和可靠性，全面了解交通运输行业能源消费和碳排放的基本情况[2]。

2 目前城市交通运输节能减排统计监测中出现的问题

2.1 涵盖范围小

由于城市交通运输节能减排统计监测系统的建设资金有限，所以涉及的范围比较小，不能覆盖到整个运输行业，而且这方面缺乏完整的指导计划，相关部门之前对此不够重视，同时，设备的应用范围比较小，不能全面检测每个路段，尤其是在我国，运输行业是一个非常大的市场，涉及的人、事都是非常复杂的，不能全面建设该系统。

2.2 数据积累有限

目前，城市交通运输节能减排统计监测系统相关平台建设时间比较短，没有完整的技术支持，而且相关制度也有待完善，在城市交通运输节能减排统计监测系统中需要大量数据，要对这些积累的数据进行分析才可以保证分析结果的准确性。然而，面对未来整个行业能源消耗和排放的海量数据，传统架构无法支持，有必要将平台从传统架构转型升级到适合处理大数据的云架构，这是城市运输节能减排统计监测中一大关键点。

2.3 模型算法缺陷

受一期项目采集样本数量的限制，监控平台的数据模型算法的水平不高。鉴于监测范围和业务需求将在后期扩展到整个行业，有必要进一步控制监测平台获得的数据，需要优化模型和算法，进一步提高统计监测系统的准确性。同时，在应用过程中，统计监测平台应及时识别和总结问题，改进适当的功能设计，并根据不断变化的监测、管理和决策需求开发特色管理模块[3]。

3 对城市交通运输节能减排统计监测系统建设的相关建议

为解决覆盖范围及数据积累有限的问题，应建立完整的城市级交通运输行业节能减排数据中心，重点面向解决数据质量、数据校核等问题，保证数据客观可信。在现有成熟模型基础上结合行业特征，构建、维护可迭代的交通运输行业能耗排放模型是实现行业研究、评估、预测必要手段。平台的建设旨在解决城市交通运输多个子行业能耗排放数据实时上传，对收集的问题实现宏观、中观、微观多维度的指标评价。同时平台的建设也要考虑评价指标维护、后台认证授权管理等平台基础管理功能。为支撑平台、数据中心等的顺利运行，软硬件支撑能力建设必不可少，所需用到的组件较为庞杂、从建设到运维的需求均应充分考虑。相关建议内容具体如图1：

图1 交通运输节能减排统计监测考核数据中心数据库结构图Fig.1 Database structure diagram of transportation energy conservation and emission reduction statistical monitoring and assessment data center

3.1 数据中心

首先要建立完整的交通运输行业节能减排数据中心，实现能耗数据的汇聚、处理、分析、交换共享。在城市交通运输节能减排统计监测系统建设中需要大量的数据，由此可知要重视数据分析，数据分析应首先应用于统计和监测数据的交叉核对和更正过程，以提高统计和监测数据的客观性和准确性，从而加强对运行能耗和排放水平的管理[4]。在相对准确地收集数据的基础上，统计和监测数据的处理和应用是使系统建设发挥不同作用的关键。因此，有必要对现有数据进行分类和验证，并根据不同的能耗情景和排放模式，通过进一步的分析和处理来确定，以确保行业、企业和车辆设备的能耗评估和趋势分析的准确性。

如图1所示，利用基础数据层（Base）、指标统计层（KPI）、主题报告统计层（Report）的多层数据体系来建设数据中心核心架构。运用基础数据与运算指标、运算模型联合进行指标、模型的运算，保证指标统计层、主题报告统计层的数据正确性与完整性。

3.2 能耗排放模型

要建立能耗排放模型，这样才能够集中管理系统。能耗排放模型主要是根据交通运输行业的特征和一些数据基础，再对交通运输行业能耗排放进行实时监测，以统计、核算、预测为基本建立相应的算法模型。利用交通需求、运行特征和交通排放因子建立计算模型，计算特定指标及领域的交通总能耗量、总排放量、污染物排放类型分布。基于国内外现有成熟模型等，充分考虑城市交通运行特征，整合多模式交通需求模型，结合不同车型构成情况，深入开展评价指标及参数、计算方法调整、数据检验等模型研究，建立本地化的交通排放模型。根据政策情景、研究和评估未来的行业能耗排放，结合大数据分析获得单位消费数据，然后预测运输行业的能源消耗和碳排放。除此之外，还要维护模型，要不定时地对模型进行调整，保证模型的与时俱进，在一定程度上可以提高模型计算的准确率，要针对模型本身存在的问题进行改进，要根据各个行业的特征对模型进行修改，这样可以减少人力成本，而且在后期项目中要对模型进行维护和调整。我们要充分利用模型的作用，适当调整以支持平台进行影响分析和评估，包括车辆结构管理、预测情景管理、基本参数控制、模型计算等功能，借此来预测未来运输行业的能耗排放量[5]。

3.3 平台建设方案

在建设平台方案时，要充分考虑到运输行业的实际需求，在不同运输车辆、不同运输线路的情况下，监测交通方式的能耗效率，还要考虑到运营特征、温室气体排放统计分析数据等。平台系统设计的主要目的是实现包含轨道交通在内的城市交通运输行业能耗数据实时采集传输，提高数据收集和传输的及时性；在公共交通部门实施实时能耗数据监控，减少数据采集工作人员的工作量。以提高数据质量和可靠性；对运输业的能源消耗和排放进行分析、计算和评估，以支持能源消耗和排放的评估。在对各分项进行监测分析和系统调查现状的基础上，科学制定评价指标标准，对指标进行评价，对公路货运行业进行整体评价。具体而言，它确定了总能耗指数、每公里行驶能耗指数和每单位负荷能耗指数。

交通运输节能减排统计监测考核系统平台构成如图2所示。平台构建应包含但不限于以下四个板块内容，即面向各城市交通运输子行业的能耗监测统计上报与评价子系统群、面向能耗监测与排放评价的指标维护子系统、面向平台后台管理与维护的认证授权与应用整合子系统。为保证监测体系覆盖面完整性，面向各城市交通运输子行业的能耗监测统计上报与评价子系统群应涵盖但不限于公交、出租、公路客货运、社会车辆、水路运输、客运场站、驾培行业等，考虑新能源车运行普及状况系城市交通节能减排重点体现方面，建议对其的监测评价独立自成子系统。

图2 交通运输节能减排统计监测考核系统平台构成示意图Fig.2 Composition diagram of transportation energy conservation and emission reduction statistical monitoring and assessment system platform

3.4 软硬件支撑

软硬件的支撑是非常重要的，应用支持系统主要包括移动数据交换平台、交通数据交换平台、交通地理信息平台、中间件等集成平台的视频图像。其中软件支撑包括应用程序支持系统，应用程序支持系统是基本和公共软件服务的集合，如数据集成、应用程序集成、服务管理和规划以及基本工具。它将传统的以一个信息项目为主的应用方式转变为以全球综合应用服务为中心的服务方式，使不同的应用系统能够有效地集成和协调。在整个技术架构中，创建一个公共支持环境。实施数据清理，如数据比较和验证，分类和存储脏数据和不完整数据，使用数据质量管理和纠正系统传输和处理数据，然后将数据上传到元数据库前端计算机，由于部门采集和对接数量大，采集的数据量大，可以在实施过程中分批分步完成。然后是硬件支撑，数据中心的主机和存储设施为整个系统运行提供计算、存储、备份和其他功能支持。通过虚拟化和云部署创建计算资源和资源存储池管理能耗排放的数据，以此来满足存储容量需求，还可以记录原始数据，原始数据在推送到一定程度后就会自动存储和备份。大多数原始数据必须记录在不同的时间点，并作为历史数据存档。结合相关技术经验，数据备份应采用全备份和增量备份相结合的方式，每天增量备份一次，每六个月全备份一次，备份系统可循环使用半年。

4 结语

城市交通运输节能减排统计监测系统在我国绿色交通中起着重要的支撑作用，通过对城市交通运输节能减排的统计监测，可以很好地分析运输行业的排放问题，并对此提出解决方案，减少交通运输环节碳排放，进而降低运输成本。此外，制定相关法律和行政规定也可维护城市交通运输节能减排统计监测系统的可持续发展，在一定程度上可以促进区域经济发展。