身份证号：45022119890327XXXX
摘要：施工能耗分析是编制水利水电工程可行性研究报告节能评价章节较为重要的一环，是进行节能设计及节能效益评估分析的基础。由于水利水电工程规模大，施工工期长，分项工程、生产系统和设备众多，给施工能耗计算分析带来了困难。针对以上特点，结合传统施工能耗计算流程方法，基于web编程技术开发了一套施工能耗分析系统，该系统能快速准确计算能耗，并便于不同工程间能耗结果的对比，能够显著提高施工能耗的计算和分析效率。
关键词：施工期能耗； 水利水电工程； 能耗分析； 数据库
水利水电工程具有规模大、工期长、分项工程和机械设备众多的特点，这给施工期能耗计算分析带来了困难。以往的研究侧重于对水利水电工程能耗计算的过程、一般方法和相关的节能措施进行介绍。由于现有计算方法无自动化程序，不同工程能耗计算结果相对独立，计算成果不能进行相互对比分析，不能为类似工程的能耗分析计算提供参考。
针对以上弊端，本文以“水利水电工程施工能耗分析系统”开发及应用为研究对象，根据能耗分析方法，建立了自动化的计算流程。使用该系统能够快速准确地对各工程项目进行施工期能耗分析计算；计算结果均能保存于数据库中，便于查看和修改；各工程项目保存于同一数据库中，便于相互对比分析。
1 系统功能及设计原则
1.1 功能需求分析
对于一般的水利水电工程，建筑能耗的分析计算一般包括以下几个方面。
1.1.1施工设备能耗
施工设备能耗计算主要包括以下几个方面：①明挖设备能耗计算；②明挖设备能耗计算；③石方开挖设备能耗计算；④ 土方填筑设备能耗计算；⑤混凝土生产运输设备能耗计算；⑥混凝土浇筑设备能耗计算；⑦固结灌浆、帷幕灌浆、回填灌浆设备能耗计算。建筑设备的能耗类型一般为石油和电力。根据工程量、施工方法、设备能耗指标和班次，计算出施工设备的能耗类型和数量。
1.1.2施工辅助生产系统能耗
施工辅助生产系统主要包括砂石加工系统、混凝土生产系统、施工运输系统、压缩空气系统、供水系统和综合加工系统。施工辅助生产系统的能耗类型一般为石油和电力。根据能耗指标、负荷水平和设备台数，计算出施工辅助生产系统的能耗类型和数量。
1.1.3生产性建筑能耗
生产性建筑是指主体建筑、施工厂区建筑、建材开采加工区建筑和设备材料仓储建筑等生产性建筑。生产性建筑的能耗主要是指室内外照明引起的用电。
1.1.4生活建筑能耗
生活建筑主要包括施工期营地，即施工管理区营地和项目施工管理区营地。能耗计算是指每个营地及其生活办公配套设施的能耗。生活建筑的能耗主要是用电。
1.2 系统设计原则
(1) 实用性。水利水电工程施工能耗分析系统必须满足水利水电工程施工能耗计算分析的需要，模块涵盖全面，基础数据准确，计算流程简明。
(2) 规范性。水利水电施工能耗分析系统中需要统计分析的数据不但类型不同，而且存储及使用的方式也不同，但在数据库建立过程中，每一种数据都需要确定的格式。因此，不同类型的数据使用之前都需要进行规范化和格式化处理。
(3) 可扩展性。水利水电工程施工能耗分析系统需提供良好的接口，方便日后进行系统扩充和完善。
2 系统开发技术
该系统使用IntelliJ IDEA作为开发工具，采用B/S(Browser/Server)架构，即浏览器/服务器架构。其中后台Server采用的是Springboot的web框架，采用Java/Groovy混合编程模式减少后台代码；前端Browser使用strapboot响应式页面布局。
为满足施工能耗计算分析需要，该系统需具备以下几个功能：① 用户管理功能，数据库中保存用户名和密码，不同用户具备相关的权限；② 数据的基本操作功能，水利水电工程能耗计算相关数据，包括基础定额数据，工程量数据及机械配置等数据的添加、修改、保存和查询功能；③ 数据的统计分析功能，可按照设定条件进行计算结果的统计分析，生成图表等结果；④ 成果导出功能，可将施工能耗计算成果导出为Excel电子表格，图片可以保存，供编制报告使用。
2.1 系统模块设计
为实现上述功能，水利水电工程施工能耗分析系统主要包括以下四个模块：用户管理模块、工程信息管理模块、能耗分析模块和计算结果分析模块。
（1） 用户管理模块。主要管理用户的基本信息和本系统用户的登录信息。
（2） 项目信息管理模块。主要显示项目的相关信息和各部分的工程量。
（3） 能耗分析模块。① 施工设备能耗分析模块，包括土方开挖能耗计算模块、石方明挖能耗计算模块、石方洞挖能耗计算模块、土石方填筑能耗计算模块等。；② 施工辅助生产系统能耗计算模块，包括砂处理系统能耗计算模块、混凝土生产系统能耗计算模块等；③施工辅助生产系统能耗计算模块能耗计算模块生产生活建筑能耗计算模块，包括施工工厂、施工仓库、业主、施工营地的能耗计算模块。
（4） 计算结果分析模块。① 现有项目能耗计算统计。历史项目能耗对比分析，图表输出结果。
由于水利水电工程具有规模大、分项工程多、施工工序复杂、机械设备众多等特点，本系统所包含的模块不能完全涵盖水利水电工程能耗计算的全部内容，但计算模块可以根据未来的需要进行扩展，使系统更具通用性。
2.2 系统实现
（1） 基本数据库准备。对水利建设工程预算定额[9]水电建设工程预算定额[10]等基础数据进行整理录入数据库，建立各模块计算数据库的表结构。
（2） 用户管理和用户登录模块。主要管理用户的登录信息和基本信息，设置不同用户的使用和管理权限。
（3） 工程信息管理模块。用于显示工程的基本信息，包括工程概况、工程规模、地理位置、主要工程量等。
（4） 能耗分析模块。根据各工程部位的设计方案、工程量及施工组织，并根据相关规范，计算出各模块的能耗。主要模块的计算流程见图3。
（5） 计算结果分析模块。① 根据本项目各模块的计算结果，对本项目各子项能耗进行统计，并以图表形式输出；②将本项目本期能耗计算结果与历史节约工程能耗计算结果进行对比结果以图表的形式输出。
结论与展望
(1) 本文采用B/S(Browser/Server)架构，开发了施工能耗分析系统，达到了施工期能耗统计计算、数据保存及计算结果对比分析的目的。通过算例证明使用本系统可快速准确计算水利水电工程施工能耗结果。
(2) 施工能耗计算分析过程保存于数据库中，若施工方案或工程量有调整，可快速修改重新计算；多个工程能耗计算成果均保存于同一数据库中，便于各工程间相互对比分析。
(3) 目前本系统能耗分析模块仅包含基本的施工方法及机械设备定额，未来可根据施工组织方案对施工方法和机械设备定额进行补充，使其通用性更强。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.水电工程可行性研究报告编制规程：DL/T 5020-2007[S].北京：中国电力出版社，2007.
[2] 中华人民共和国水利部.水利水电工程节能设计规范:GB/T 50649-2011[S].北京：计划出版社，2011.
[3] 国家能源局.水电工程节能降耗分析设计导则:NB/T 35022-2014[S].北京：中国电力出版社，2011.
[4] 金珍宏.白鹤滩水电站施工期能耗量分析方法[J].水利水电技术,2012(11):34-36.
[5] 胡海涛,王永刚.水电工程可行性研究阶段节能降耗分析计算[J].东北水利水电,2014(10):4-5,11.
[6] 宋升,郭元元.水利水电工程中节能降耗分析与评价[J].河南水利与南水北调,2012(4):45-46.
[7] 任金明,金珍宏,吴迪.水电工程节能降耗分析与研究[J].水利规划与设计,2012(5):1-2.
[8] 刘爱军.关于水利工程节能设计中几个问题的探讨[J].中国农村水利水电,2010(1):88-89.
[9] 中华人民共和国水利部.水利建筑工程概算定额[M].郑州：黄河水利出版社,2002.
[10] 水电水利规划设计总院.水电建筑工程预算定额[M].北京：中国电力出版社,2005.