一种清洁取暖智慧监管平台的设计方案

薛道荣，张晶，韩成明

（河北道荣新能源科技有限公司，河北 邢台 054000）

0 引言

随着清洁取暖工作的深入推进，北方地区尤其是农村地区累计有数千万户完成了“煤改气”“煤改电”及其他方式改造，改造所用设备质量、型号、质保期等都不尽相同，取暖效果难以保证。相对于城镇，农村村镇人口密度小，村落分散，用户文化水平低，导致设备的使用问题显著增加，设备运维成本高，许多用户设备无法及时维护恢复正常采暖；部分企业在难以承担运维费用的情况下，违规放弃了设备的维保，造成了大量设备的弃置，严重影响用户采暖；而政府不能实时掌握用户的设备运行情况和供暖的实际效果，无法对企业实行有效监督。

清洁取暖智慧监管平台可以使运维成本降低、操作使用简便、服务精准到位、监管智慧便捷，保障了农村清洁取暖项目持续健康发展。本文阐述了智慧监管平台建立的方法，涉及的技术、要素、模块等，以及各个模块的功能详细描述，加快智慧监管平台的落地，推动清洁供暖的可持续发展。

1 需求分析

清洁取暖智慧监管平台可确保及时响应用户服务需求和报修需求，保障农村清洁取暖设备正常可持续运行；为企业提供远程服务通道，节省运维成本，提高服务范围和能力；为政府决策提供科学依据和实际工程数据支撑，提高政府对农村清洁取暖基础设施的监管能力、对清洁取暖用户的服务能力和保障能力、对清洁取暖企业的评价能力和监督能力。

本清洁取暖智慧监管平台方案运用科技手段，建设有基础台账信息服务、设备运行监控服务、问题咨询和故障申报服务、企业运维服务、政府监管服务等模块，来推动清洁取暖的长效运行和可持续发展，也为未来的模块拓展提供基础。

2 方案的分析

运用物联网、大数据、移动互联等科技，以智能终端、QR码的应用、大数据云平台+移动终端为技术基础，搭建清洁取暖的智能监管平台，助力清洁能源的可持续发展。

2.1 技术基础

2.1.1 智能终端

智能终端是一款物联网终端设备，由传感模块、嵌入式处理模块和DTU（Data Transfer unit）模块三个部分组成。通过传感模块接口与传感设备连接，将传感器模拟信息转换为数字信息，经接收、分类、分析、优化判决后，为用户选择最佳的服务方式，同时按照网络协议，通过DTU，如：GPRS 模块、以太网接口、WIFI 等方式将数据发送到以太网的指定处理平台，或接收从以太网指定处理平台的数据。

本系统的智能终端传感器模块主要是把温度、水位、流量、电量、空气质量、燃气使用量等模拟信号转换成绝大多数计算机能处理的数字信号；嵌入式处理模块可接收、分类、分析、处理传感器数字信息，根据预设逻辑，控制输出零部件，最大限度使用太阳能取暖，降低取暖成本；DTU 模块将传感器数据、设备运行状态、故障信息等串口数据转换为IP 数据，上传到指定的云平台，也可将云平台下发的IP 数据转为串口数据，供嵌入式处理模块进行识别，达到远程控制的目的。

2.1.2 QR 码的应用

物联网媒体QR 码（Quick Response Code），是一种矩阵二维码的符号，通过黑、白像素在阵列中的不同分布而实现编码。QR 码能被高速读取，通过摄像头从拍摄到解码到显示内容也就三秒左右，对摄像的角度也没有什么要求。

将设备ID 信息编制到QR 码中，通过扫描QR 码，从云平台获取设备名称、设备型号、设备ID、设备使用说明、所属企业等信息，并通过智能终端将现场设备信息与用户信息一一对应，实现大数据平台的基础信息库。

2.1.3 大数据云平台+移动终端

云平台基于BS 框架运用java 语言编写，使用springboot，mybatis，netty，Security 搭建；关系型数据库使用mysql，内存库使用Redis 进行热点数据扫描、缓存、快速调用。用Mysql与nosql 型内存数据库Redis 共同做数据支撑，第三方接口包含sms 短信、bigmap 地图定位、DataV 大屏展示等应用。web 端主要使用layui 前端框架进行开发。

软件移动终端主要使用微信小程序技术进行开发。微信小程序是微信平台提供的一种开放技术，主要为企业用户服务，用于建立一种移动端的“轻应用”。它可以在微信内被便捷地获取和传播，不需要兼容多个平台。小程序没有采用网页编程中的HTML5+CSS3+JavaScript 组合，而是使用腾讯全新定义的技术规范和架构。小程序吸收了主流前端开发中数据、样式、控制逻辑分离的理念，将每个页面分为四个文件：WXML 文件、WXSS 文件、JSON 文件、JS 文件。云平台采集数据方式有两种模式：平台主动获取和终端主动上报。智能终端与云平台通过TCP/IP 透传方式进行数据传输，从而使数据进入数据仓库。

2.2 方案设计

本方案包含基础台账信息服务、设备运行监控服务、问题咨询和故障申报服务、企业运维服务、政府监管服务等部分，同时预留拓展接口。基础台账信息服务是关联用户、企业、设备的物理信息；设备运行监控服务是云平台实时获取系统状态信息，远程控制系统的运行参数和嵌入式软件升级等；问题咨询和故障申报服务是设备运维服务的接口；企业服务方便企业远程获得设备实时数据、控制设备信息，及时获取故障申报信息以及设备运维后的数据记录；政府监管服务包含设备的运维管理，取暖的补贴管理，以及清洁取暖的碳汇管理等。

2.2.1 基础台账信息服务

台账信息是清洁取暖监管平台的基础，是以地理信息系统（GIS）为基础，根据所辖区域，建立清洁取暖的信息资料数据库。台账信息包含信息为：用户基础信息、设备信息、企业信息，以及三部分信息的链接关系。

用户基础信息包含：用户真实姓名、身份证号、联系方式、省市区镇村五级行政地址位置（精准定位地址）、改造年份、改造类型、采暖面积等情况。设备信息包含：设备类型、唯一识别ID、设备名、设备所含参数、供暖对象、实际供暖能力、热源主设备信息、设备情况（包括循环水泵、热量表等设备的型号、台数、出厂年份、生产厂家等）、供暖能力信息等。企业信息包含：企业联系人、联系电话、运维人员、运维服务电话、企业统一社会信用代码、企业安装数量、安装分布地区等。

设备信息和企业信息录入在设备的QR 二维码中，附着在出厂的智能终端上；用户基础信息提前被云平台服务人员录入在大数据云平台中。现场人员将供暖设备安装无误后，可在移动终端输入账号和密码，搜索农户姓名或农户手机号，则显示农户对应的基础信息页面；根据智能终端的提示，现场安装人员扫描设备上的二维码，则将设备信息与农户信息进行了绑定，并可上传居民房屋信息、设备位置信息，现场照片等信息，照片可依据现场实际情况拍照上传；完成后，设备上电，则可在移动终端或者云平台web 端，通过农户姓名，查看清洁取暖设备的实时数据，也可控制清洁取暖系统的运行参数。

2.2.2 设备运行监控服务

清洁取暖系统通过智能终端，将运行数据采集到大数据监测平台数据库，按照设计的数据库结构进行分类存储，达到数据展示、查看、监管要求；也可接收平台下发的数据，对设备参数进行修改，嵌入式程序升级等等。

监管平台可实时显示清洁取暖各用户的信息采集数据，包括：清洁采暖系统的供水温度、回水温度、耗电量、用户室内温度、节能量、空气状况，以及系统自诊的故障状况等；也可根据需求，查询以往存储数据，或任意数据在一段时间内的趋势变化。云平台保证数据的原始性、可靠性、准确性、实时性和可追溯性。清洁取暖系统的智能终端也可接收云平台下发的数据，修改系统的参数，从而满足个性化的需求。

2.2.3 问题咨询和故障申报服务

用户可通过移动终端访问自己的供暖系统的状态，远程控制供暖系统的个性化参数；也可进行问题咨询、上报维修需求、查看维修进度等，根据已设程序提示，可提供报修位置、报修类型、报修图片、报修备注等，能清楚描述问题的相关内容。用户提交后，相关内容会上报到云端报修备案数据仓库，并及时推送给相应的企业运维服务人员。

2.2.4 企业运维服务

企业运维服务是对企业供暖设备的管理服务和运维保障的管理服务，做到清洁供暖改造、运维过程有迹可循。企业维修人员收到用户问题的及时推送信息，并可在移动终端上实时查看上报问题详细信息和报修详情列表，也可进行报修情况的筛查，或者导出报表等。企业运维人员可通过移动终端或者web端进行用户问题回答、设备状态监测、设备的远程控制、设备故障维修、工具和材料申请等。

企业服务模块还需在将清洁取暖系统中涉及的企业设备进行集中统计，分层管理，使设备信息的管理更加规范化。清楚查看不同设备的使用情况、使用年限，对设备其他的物理参数进行统计分析并及时采取管理措施，保障系统安全运行。

2.2.5 政府监管服务

政府监管服务主要体现在运维管理、补贴管理、碳汇管理等方面。（1）运维管理。云平台汇总取暖用户的维修和售后数据、室温监测、电量监测、燃气使用量监控等等数据，实现清洁取暖系统及取暖用户运行状态信息，具有实时售后服务信息浏览等功能，以及督促企业及时处理问题并反馈，实现故障的快速定位并及时解决。政府可通过云平台进行供暖系统使用状态监测、服务的监管。（2）补贴管理。根据云平台汇总每个取暖用户电量使用情况、燃气使用量等数据，分析和汇总各级行政范围内的数据，生成统计报表，实现报表的导出和打印功能，为各级政府补贴决策提供可靠的数据基础。补贴管理部分是对各区县每年度补贴信息的管理，是对清洁供暖项目的补贴单价、补贴类型以及补贴的具体用户信息进行管理，以及统计计算。首先是市级角色划分和填写各县区的补贴指标，其次是各县区填报各自的年度补贴数据和配资情况，再次是根据市县数据自动计算划拨比例、已拨比例等信息，最后将各县区年度的补贴情况生成统计报表，实现市县报表的导出和打印功能。（3）碳汇管理。云平台根据系统的供水温度、回水温度、水流量、耗电量等等，可计算清洁取暖系统太阳能节能量，也可以计算出相应的二氧化碳减排量，以用于“光热+”清洁能源系统的二氧化碳减排量核算和未来碳汇交易。

3 结论

清洁取暖智慧监管平台实施后，对目前实施的清洁取暖用户和企业进行监管与评价，更能通过该平台的建设及使用，提升政府管理服务效率，促进企业服务质量及技术进步，同时评价该地区农村清洁供暖用户用能规律、用户室温统计，为农村地区用能定额指标制定提供重要数据支撑，实时统计碳汇情况，也为乡村振兴的经济发展铺路。