基于清潔能源的鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)方案分析

薛道榮 張晶 韓成明

0 引言

自《北方地區(qū)清潔能源采暖規(guī)劃（2017-2021）》發(fā)布，國(guó)家已連續(xù)發(fā)布5批，累計(jì)88個(gè)清潔取暖示范城市，有效推進(jìn)北方農(nóng)村地區(qū)清潔供暖改造?！蛾P(guān)于報(bào)送整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知》等政策發(fā)布以來，各地區(qū)都在積極推動(dòng)農(nóng)村戶用光伏項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展?！?030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》等一系列政策文件，強(qiáng)勢(shì)推動(dòng)了基于實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的能源革命戰(zhàn)略。

《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018-2022年）》提出：優(yōu)化農(nóng)村能源供給結(jié)構(gòu)，加快實(shí)施北方農(nóng)村地區(qū)冬季清潔取暖，大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源，探索建設(shè)農(nóng)村能源革命示范區(qū)。實(shí)施數(shù)字鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，深化農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)創(chuàng)新應(yīng)用，推廣遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、金融服務(wù)進(jìn)村等信息服務(wù)?！吨腥A人民共和國(guó)鄉(xiāng)村振興促進(jìn)法》為鄉(xiāng)村振興的實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的法律依據(jù)。

1 項(xiàng)目背景

目前戶用清潔取暖已逐步由建設(shè)期進(jìn)入運(yùn)維期，利用大數(shù)據(jù)云平臺(tái)建設(shè)售后運(yùn)維體系來推動(dòng)清潔取暖的長(zhǎng)效運(yùn)行、可持續(xù)發(fā)展的方案，得到廣泛關(guān)注和認(rèn)可；同時(shí)戶用光伏項(xiàng)目也在如火如荼地進(jìn)行，戶用光伏云平臺(tái)可提供生命周期內(nèi)的安全生產(chǎn)管理、資產(chǎn)管理、資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、檢修保障、光伏運(yùn)維等服務(wù)。

以戶用清潔取暖項(xiàng)目或戶用光伏項(xiàng)目為基礎(chǔ)，加入留守老幼服務(wù)，鄉(xiāng)村商業(yè)服務(wù)和鄉(xiāng)村政務(wù)服務(wù)等模塊的鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，可在解決鄉(xiāng)村振興當(dāng)下問題的同時(shí)，為鄉(xiāng)村的發(fā)展帶來新的機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)和可持續(xù)發(fā)展。

2 方案設(shè)計(jì)

基于清潔能源的鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)方案主要包括以下兩個(gè)方面：

（1）戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)

戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)，是以現(xiàn)在戶用清潔供暖或戶用光伏項(xiàng)目為基礎(chǔ)建設(shè)的大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)戶用清潔供暖或戶用光伏供電項(xiàng)目的管理、運(yùn)維、監(jiān)控等服務(wù)。

（2）鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)

鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，以戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過功能和應(yīng)用模塊拓展，實(shí)現(xiàn)以鄉(xiāng)村振興為主要內(nèi)容的大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，服務(wù)于廣大農(nóng)戶。

3 戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)

戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)主要包括用戶端云控器和大數(shù)據(jù)云平臺(tái)兩個(gè)部分[1]。

3.1 戶用清潔能源系統(tǒng)云控器

如圖1所示，戶用清潔能源系統(tǒng)云控器的主要功能包括：

圖1 云控器

（1）云監(jiān)控：?jiǎn)我换蚨嗄茉椿パa(bǔ)系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制，數(shù)據(jù)傳輸及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)戶用清潔能源系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，降本增效；實(shí)現(xiàn)多能源耦合系統(tǒng)的智能化控制，故障監(jiān)控等顯現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行。

（2）云計(jì)量：通過溫度、流量、電量、燃?xì)饬康葦?shù)據(jù)的采集和換算，并傳輸?shù)皆破脚_(tái)上，獲得太陽能光熱、光伏、電能、燃?xì)?、熱泵等清潔能源系統(tǒng)用能量、節(jié)能量，從而折算出CO2減排量，為節(jié)能、減排、降費(fèi)、降耗、碳交易提供技術(shù)、統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)支持。

（3）數(shù)據(jù)傳輸：利用WiFi、物聯(lián)網(wǎng)卡或GPRS等技術(shù)，將云控器監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)，同時(shí)接收云平臺(tái)下傳指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.2 戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)

如圖2所示，為戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)。圖2分別展示了戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的主要功能，信息總覽展示，區(qū)域數(shù)據(jù)分析，項(xiàng)目數(shù)據(jù)分析。

圖2 戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)

由圖2可知，戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)主要包括四個(gè)方面的功能：

（1）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息

管理駕駛艙是以圖表的方式直觀地顯示清潔能源系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)，并支持“鉆取式查詢”，實(shí)現(xiàn)對(duì)指標(biāo)的逐層細(xì)化、深化分析。顯示全市清潔能源可視化概況，各區(qū)、縣的可視化信息可進(jìn)一步點(diǎn)擊實(shí)現(xiàn)細(xì)化展示。從企業(yè)維度、熱用戶維度對(duì)市、縣層級(jí)清潔供暖的熱用戶數(shù)量、企業(yè)數(shù)量及占比等進(jìn)行可視化統(tǒng)計(jì)展示。

（2）基礎(chǔ)臺(tái)賬信息

臺(tái)賬管理系統(tǒng)以城市地理信息系統(tǒng)（GIS）為基礎(chǔ)，建立完善的清潔能源信息資料數(shù)據(jù)庫(kù)，包括所轄的清潔能源熱源、用戶信息、室溫監(jiān)測(cè)等基礎(chǔ)信息庫(kù)，該模塊是其他功能模塊實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

（3）系統(tǒng)狀態(tài)信息

平臺(tái)實(shí)時(shí)接收清潔能源各用戶云控器上傳的系統(tǒng)和用戶信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)、項(xiàng)目和用戶的運(yùn)維狀態(tài)，通過大數(shù)據(jù)分析手段，確保上傳和下發(fā)信息的真實(shí)、穩(wěn)定、實(shí)施、可追溯等特征。用戶終端GPRS網(wǎng)絡(luò)將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。經(jīng)數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)清潔能源系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀、效果評(píng)價(jià)、企業(yè)設(shè)備使用情況等數(shù)據(jù)的直觀展示和數(shù)據(jù)分析。

（4）服務(wù)保障信息

服務(wù)保障功能是對(duì)清潔供暖服務(wù)保障工作的線上支持，可以根據(jù)保障熱線的接聽情況，自動(dòng)關(guān)聯(lián)平臺(tái)臺(tái)賬信息，支持問題交辦與問題追蹤。問題交辦指根據(jù)問題臺(tái)賬區(qū)域、類型等信息，自動(dòng)交辦到相應(yīng)的職能部門或縣區(qū)雙代辦。保障單位可以查閱收到的問題信息，然后解決相應(yīng)的問題。問題追蹤指可以過濾和查看交辦問題的辦理進(jìn)度和辦理結(jié)果。

該平臺(tái)建設(shè)不僅對(duì)目前已實(shí)施農(nóng)村電采暖用戶和運(yùn)營(yíng)企業(yè)進(jìn)行監(jiān)管與評(píng)價(jià)，還可通過該平臺(tái)的建設(shè)及使用提升政府管理服務(wù)效率，促進(jìn)企業(yè)服務(wù)質(zhì)量及技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)監(jiān)測(cè)該地區(qū)農(nóng)村清潔供暖用戶用能規(guī)律和用戶室溫統(tǒng)計(jì)，為農(nóng)村地區(qū)用能定額指標(biāo)制定提供重要數(shù)據(jù)支撐，并為相似地區(qū)農(nóng)村清潔供暖方式的政策制定和規(guī)范制定提供數(shù)據(jù)支撐。道榮新能源已成功實(shí)現(xiàn)該平臺(tái)的日常運(yùn)營(yíng)。

4 鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)

如圖3所示，為鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能圖。鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)是以戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過漸進(jìn)式功能拓展實(shí)現(xiàn)的，主要包括戶用清潔能源、留守老幼服務(wù)、鄉(xiāng)村商業(yè)服務(wù)、鄉(xiāng)村政務(wù)服務(wù)以及可續(xù)拓展服務(wù)等板塊。

圖3 鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)構(gòu)架

大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的設(shè)計(jì)，采用前后端分離開發(fā)、分布式、高并發(fā)思想構(gòu)建項(xiàng)目。整個(gè)系統(tǒng)使用了Springcoloud、MyBatis框架，Nginx 負(fù)載均衡以及Tomcat應(yīng)用服務(wù)器。數(shù)據(jù)處理：主要包括存儲(chǔ)過程，數(shù)據(jù)緩存。數(shù)據(jù)庫(kù)：PostgreSQL和Mysql；并利用Memcached、Redis部署分布式緩存集群對(duì)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)、高頻檢索索引進(jìn)行性能調(diào)優(yōu)。在數(shù)據(jù)采集端擴(kuò)大MQ隊(duì)列使用范疇，從數(shù)據(jù)層的產(chǎn)出、解析、過濾、持久化等方面使用中間件Kafka加寬加快了數(shù)據(jù)處理的速度與安全性，做到高可用消息隊(duì)列的應(yīng)用場(chǎng)景。部署方面使用Docker倉(cāng)庫(kù)，減少運(yùn)維難度，橫向拓展業(yè)務(wù)面積，為平臺(tái)的擴(kuò)展性打下更好的基礎(chǔ)。

戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，在已有戶用清潔供暖或戶用光伏項(xiàng)目的管理、運(yùn)維、監(jiān)控等服務(wù)的基礎(chǔ)上增加能源計(jì)量服務(wù)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)節(jié)能量、減排量計(jì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)碳匯計(jì)量和大數(shù)據(jù)碳核查功能，為清潔能源的碳匯交易提供技術(shù)儲(chǔ)備。按戶用清潔能源（光熱/光伏）裝機(jī)功率20kW計(jì)算，年節(jié)能量不低于25 000kWh，二氧化碳減排不低于20t。按預(yù)期碳匯價(jià)格100元/t計(jì)算，年度收益不低于2 000元/戶，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

留守老幼服務(wù)的大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，以戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)為基礎(chǔ)，增加農(nóng)村老幼服務(wù)板塊，通過手機(jī)APP和大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)離村中青年對(duì)留守老幼的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)功能。留守老幼服務(wù)包括但不限于健康監(jiān)測(cè)服務(wù)、位置信息檢測(cè)服務(wù)、生活服務(wù)和醫(yī)療服務(wù)等。有效解決了離村中青年對(duì)留守老幼的健康、位置、生活、醫(yī)療等相關(guān)信息和需求一體化、信息化監(jiān)管和服務(wù)，進(jìn)而有效解決了農(nóng)村老齡化康養(yǎng)問題。進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)以戶為單位的網(wǎng)格化鄉(xiāng)村人口流動(dòng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析和大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及管理。

鄉(xiāng)村商業(yè)服務(wù)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，以留守老幼服務(wù)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過服務(wù)內(nèi)容拓展，建設(shè)鄉(xiāng)村商業(yè)服務(wù)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)。圍繞本地鄉(xiāng)村優(yōu)勢(shì)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)的信息服務(wù)，建立產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、大數(shù)據(jù)云平臺(tái)。綜合鄉(xiāng)村本地優(yōu)勢(shì)、主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)信息、區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)信息，建立具有本地特色的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、農(nóng)村中小企業(yè)信息服務(wù)企業(yè)信息庫(kù)、農(nóng)村民生信息庫(kù)、鄉(xiāng)村商業(yè)信息庫(kù)，建設(shè)包括但不限于農(nóng)村文化、衛(wèi)生醫(yī)療、生產(chǎn)生活、外出務(wù)工、市場(chǎng)信息、生活知識(shí)、社情民情、資源環(huán)境等方面的社會(huì)公共服務(wù)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，服務(wù)于鄉(xiāng)村商業(yè)、生產(chǎn)生活、康養(yǎng)醫(yī)療等需求。

鄉(xiāng)村政務(wù)服務(wù)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，充分發(fā)揮現(xiàn)代化信息技術(shù)在社會(huì)管理創(chuàng)新中的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性作用，全面推進(jìn)以網(wǎng)格為基礎(chǔ)的整個(gè)社會(huì)管理服務(wù)信息數(shù)字化，建立鄉(xiāng)村統(tǒng)一、動(dòng)態(tài)更新、聯(lián)通共享的智慧鄉(xiāng)村大數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)，搭建智慧鄉(xiāng)村大數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)，實(shí)行管理信息化。通過該平臺(tái)的建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)人口基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)管理、房屋基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、社會(huì)管理、公共服務(wù)和政府協(xié)同辦公等功能。以現(xiàn)代化信息技術(shù)為工具，以網(wǎng)格化管理為形式，全面推進(jìn)整個(gè)社會(huì)管理服務(wù)信息的數(shù)字化，建設(shè)信息統(tǒng)一、動(dòng)態(tài)更新、互聯(lián)共享的智慧鄉(xiāng)村大數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村管理服務(wù)的信息化。通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)人口基礎(chǔ)信息管理、房屋基礎(chǔ)信息管理、社會(huì)管理、公共服務(wù)管理、政府多部門協(xié)同辦公等功能。依托鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，整合政府、黨團(tuán)組織、工會(huì)等公共服務(wù)資源和企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)、社會(huì)公益組織等社會(huì)服務(wù)資源，為民眾提供全方位、多元化的服務(wù)，并達(dá)到“全天候、全方位、全程跟蹤監(jiān)督”的服務(wù)效果。整合政府機(jī)構(gòu)、黨團(tuán)組織、工會(huì)團(tuán)體等公共服務(wù)資源和企事業(yè)單位、各行業(yè)協(xié)會(huì)以及公益性組織等社會(huì)服務(wù)資源，為人民群眾提供便利化、智慧化、品質(zhì)化的服務(wù)，并達(dá)到“全天候、全過程、全方位”的服務(wù)效果，助力鄉(xiāng)村振興。

5 優(yōu)勢(shì)分析

依托現(xiàn)有清潔供暖和整縣光伏政策，實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)村清潔能源全覆蓋，以此為契機(jī)實(shí)現(xiàn)基于單戶的清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的監(jiān)管，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)潛在碳匯收益，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的可持續(xù)收益。依托清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)，可低成本植入留守老幼服務(wù)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)、鄉(xiāng)村商業(yè)服務(wù)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)、鄉(xiāng)村政務(wù)服務(wù)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，大幅度降低鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)運(yùn)維平臺(tái)的建設(shè)推廣成本。實(shí)現(xiàn)了一套系統(tǒng)四項(xiàng)功能，一次建設(shè)，終生服務(wù)的高效特征。基于清潔能源的鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，不但有效解決了農(nóng)村戶用清潔能源系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管問題，同時(shí)有效解決了鄉(xiāng)村老幼監(jiān)管、商業(yè)物流、政務(wù)服務(wù)等方面的需求，符合鄉(xiāng)村振興關(guān)于信息化建設(shè)的需求和發(fā)展方向。

6 實(shí)施模式

依托清潔能源項(xiàng)目植入地市級(jí)清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，實(shí)現(xiàn)地市級(jí)清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)。以地市級(jí)清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，此地接入鄉(xiāng)村商業(yè)服務(wù)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)、鄉(xiāng)村政務(wù)服務(wù)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，大幅度降低鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)運(yùn)維平臺(tái)。通過地市級(jí)清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)維管理服務(wù)體系，有效推進(jìn)次第接入系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。

通過清潔能源項(xiàng)目中整縣光伏項(xiàng)目收益、碳匯交易收益、商業(yè)大數(shù)據(jù)等信息引入相關(guān)資本或模式，能夠有效解決鄉(xiāng)村振興大數(shù)據(jù)云平臺(tái)建設(shè)的資金來源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興內(nèi)相關(guān)版塊的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)和可持續(xù)發(fā)展。

項(xiàng)目實(shí)施成功后，將顯著提升鄉(xiāng)村數(shù)字化的服務(wù)水平和能力，服務(wù)于國(guó)家的鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)能源監(jiān)管服務(wù)、留村老幼服務(wù)、鄉(xiāng)村商業(yè)服務(wù)、鄉(xiāng)村政務(wù)服務(wù)等一體化服務(wù)，在解決鄉(xiāng)村現(xiàn)有問題和增加鄉(xiāng)村清潔能源收益的基礎(chǔ)上，因地制宜地發(fā)展鄉(xiāng)村康養(yǎng)服務(wù)和鄉(xiāng)村商業(yè)服務(wù)，吸引休閑農(nóng)業(yè)、鄉(xiāng)村旅游和鄉(xiāng)村康養(yǎng)等消費(fèi)人群，帶動(dòng)農(nóng)產(chǎn)品加工、交通運(yùn)輸、文化、醫(yī)療等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)，增加農(nóng)民經(jīng)營(yíng)性收入和財(cái)產(chǎn)收入。

7 結(jié)論

農(nóng)村戶用清潔能源大數(shù)據(jù)云平臺(tái)系統(tǒng)在河北省邢臺(tái)市威縣已得到成熟應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。本方案以一套系統(tǒng)同時(shí)解決系統(tǒng)運(yùn)維、健康醫(yī)療、商業(yè)物流、政務(wù)管理等多方面需求，并以碳匯和商業(yè)流作為可持續(xù)的資本支持，符合鄉(xiāng)村振興政策需求和發(fā)展，具有顯著的市場(chǎng)空間、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。