随着我国经济社会的发展和环境资源压力越来越大，节能减排形式严峻 。根据《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发[2017]15号）和《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见》（建科[2017]245号）的精神，需要加强用能单位能耗监测系统建设，利用现代化的技术手段，实现对重点建筑进行能耗动态监测 ，建立和完善能效测评、用能标准、能耗统计、能源审计、能效公示、用能定额、节能服务等各项能源运行管理工作。
能源是经济增长的动力源，同时也是影响城市环境与可持续发展的一个制约因素：
l 能源作为经济系统的基础要素 ，促进了国民经济的发展；
l 能源要素高投入和经济高速发展可能带来巨大的资源环境压力 ；
l 经济增长为能源发展和环境保护提供前提，能源特别是新能源与再生能源的大规模开发和利用要依靠经济的有力支持 。
因此，能源、环境和发展已成为世界各国共同关注的议题 ，“低碳经济”的理念应运而生，要求在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新 、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能的减少煤炭 、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。
发展低碳经济、建设节约型 、环境友好型社会已成为我国的战略选择，政府工作报告中提出要求和指示：打好节能减排攻坚战和持久战。一要以工业 、交通 、建筑为重点 ，大力推进节能，提高能源效率；二要加强环境保护 ；三要积极发展循环经济和节能环保产业；四要积极应对气候变化。智慧能源做为智慧城市建设的基础项目和节能减排工作的重要工具，越来越受到全国各级政府的高度重视。
2.1 用户需求
能耗管理的基础是信息 ，信息的有效利用是促进能耗管理的关键 。从规划管理 、建设管理、供应管理、运输管理、耗能管理，到统计分析、节能管理和决策支持，所有的能耗管理环节 ，都需要信息管理系统进行统筹分析、决策及监督实施。
本系统通过智能传感器 、仪表和终端设备等，对电 、水 、气、油 、煤、汽等各类能源形式从供应到使用的全过程进行测量和采集，充分利用现有的通信网络，实现数据按统一方式进行存储、部署 、共享、使用，从结构节能、管理节能、技术节能等多种层次，减少从能源生产到能源消费中各个环节的损失和消费，以便更有效、更合理地利用资源，提高能源利用率和能源利用的经济效益。
其重要意义在于 ：
贯彻和落实《中华人民共和国节约能源法》；
提升用能地区（单位）宏观决策能力；
有效减低成本 ，提升能源利用效率 ；
进一步推动环境保护工作的开展。
2.2 需求分析
为实现低碳城市的能源目标，需要组建一个从事节能环保综合性工作和承担政府职能的专业机构—城市能源管理中心 。城市能源管理中心不仅考虑提高能源利用效率、改进能源生产系统和开发可再生能源等能源问题，还将能源战略与城市经济综合起来考虑 ，以能源管理创造新的就业机会和经济增长点 。根据能源管理体系要求，城市能源管理中心需要确立能源方针 、目标，以及实现这些方针和目标的一系列相互关联要素。
城市能源管理中心需要一套可以支撑和保障中心高效运转的信息系统—城市能源监测管理平台。城市能源业务的全过程管理需要借助于信息化管理平台，来实现能源管理的自动化，推动能源管理的标准化和系统化。包括 ：
能源输入管理 ：对能源输入进行管理，保证输入能源满足生产生活需要，准确掌握输入能源的数量和质量，为合理使用能源和核算总消耗理提供依据。
能源转换管理：能源需要经转换是 ，对转换设备的运行调试、维护监测、定期检修实施管理 ，以提高转换效率。
能源分配和传输管理 ：保障能源输配电线路 、供水 、供气、供汽、供热 、供油实施管理，保障能源安全连续供给，降低损耗。
能源使用管理：通过优化工艺和实施定额管理，合理有效地利用能源 。
能源消耗状况分析：对能耗状况进行分析，掌握各种影响能耗的因素及其变化规律，挖掘节能潜力 。
检查与评价：对能源管理系统进行检查和评价，促使能源管理持续改进。
2.3 建设原则
Ø 标准化建设原则
标准化是信息化建设的基础保障，应用服务系统建设必须在业务流程化、安全体系和安全技术 、信息表示和信息交换、网络协议、软件结构、软件平台等标准方面遵循国家有关技术标准，才能达到“互连、互通 、互操作”要求，实现“信息交换、资源共享”。
Ø 安全保密原则
在进行信息化安全数据设计时、应用操作权限和身份认证方面均严格遵循国家有关安全 、保密标准 ，全面加强安全措施，所有应用项目采用符合国家标准的基础软硬件 。
Ø 技术先进原则
系统的结构设计 、配置、管理方式 ，应采用成熟的先进技术 ，延长系统的生命周期。
Ø 兼容性原则
系统要求开放性好、标准化程度高 ，系统建设应与现有的一些单位局域网系统平台兼容。系统建立符合国家关于及信息化建设有关标准 。
Ø 管理性原则
所部署的信息化系统设备易于管理 、维护，操作简单，便于配置，在安全性 、数据流量、性能等方面能得到很好的监视和控制 ，可以进行远程管理和故障诊断。
Ø 稳定可靠原则
信息建设时需要对系统能有效的避免单点失败 ，在设备选择和互联时应提供充分的冗余备份，实现7×24小时不间断工作 。
Ø 成熟原则
在系统软硬件方面，充分考虑采用国内通用的，成熟的软硬件产品进行开发，保证系统功能的高效稳定 。
3.1系统总体设计
从政府管理角度出发，遵循“一体化”能源管理的设计宗旨，集成城市各领域（如工业 、交通、建筑等）的能源生产和消费信息 ，面向城市政府、企业、公众三类实体，提供“一体化”的综合能源管理平台，促进城市节能减排和能源平衡。
用能监测
能源物联网用先进的传感器 、控制器 、集中器和软件应用程序，将能源终端、能源传输端、能源消费端的设备、系统连接起来，形成能源互联互通。
通过对用能单位能源消耗数据的在线采集，实现对能源消费总量、企业上传数据信息的监测管理，便于相关涉众及时掌握能源消耗动态。从时间维度上实现能源消耗快报，实时对能源终端设备运行状态进行监测。
能耗计量
通过整合系统连接的能耗设备的运行数据、环境数据、电网数据等 ，进行大数据采集 、计量、统计 ，为用能单位提供全方位多维度对采集的能源消耗数据进行分析，帮助能源管理者了解能源消费结构，制定节能政策的量化考核指标，为节能技术推广提供全面、精细化的数据支撑。同时可对各用能部门间进行耗电考评 ，有效促进行为节能，培养节能意识。
能源管控
能源管控对管辖范围内的能耗设备基础数据的维护，确保数据的有效传输;控制能耗设备的工作状态;采集室内温度 ，根据需求调整适宜的温度;根据用户需求 ，自定义分时段控制设备运行状态;设备运行出现异常时，及时上报故障提醒，以便操作人员及时维修;多设备联动控制的综合管控 ，达到统一管理，有效节能的目的。
3.3系统特点
集能源发展规划、能源建设管理、能源供应环节、能源输送、能源使用、能耗统计分析、节能管理 、辅助决策等功能于一身，为支撑政府节能主管理部门与企业能源互动机制提供信息化平台。
能源发展规划
基于电子地图对城市当前能源现状和发展规划的空间信息和属性信息进行展示和分析。主要功能包括能源现状分析、能源规划、节能减排、政策法规 。
能源建设管理
在政府行政区划地图的基础上，直观展现新建与能源有关的重点项目的空间地理分布情况 ，同时对重点项目的立项、审批、投资 、能耗评估以及项目实施和进展情况进行跟踪管理 。主要功能是不同能源各类的项目管理，政策法规。
能源供应环节
统筹管理整体能源的供应情况 ，完成各能源日、月、年的供应趋势和结构分析，以及结合能源消费情况 ，实现能源供应的价格数据数量的预测预警。
能源输送环节
结合地理信息系统，建立输配主干网信息查询分析管理 ；参数各能源类型的运输企业报表信息 ，建立标准能源运输分析 ；建立能源输送能力的综合评估，同比环比分析各能源的单位时间运输量以及各能源的运输安全 、运输执行单位具体能力。
能源使用环节
建立重点能耗单位的基本信息库 ，并完成基于地理信息系统的综合分析管理，为政府总体的节能降耗目标达成，提供有针对性的管理目标和对象；建立重点能耗设备的基本信息库，掌握区域能耗基本水平，对制定针对性的能耗政策提供辅助决策 ；在拥有重点能耗单位耗能数据的基础上 ，辅助能源管理部门科学制定区域的能耗单位能耗定额，并实时监督管理能源定额的执行情况。
能效统计分析
实现对用能数据及相关参量进行在线监测管理，提供对异常能耗数据的预警、纠错等功能 ；利用数据分析工具和GIS信息，对城市重点单位、区域 、设备进行综合同比环比分析 ，通过实现数据智能挖掘 ，发现能耗企业用能特性，比对能耗标准 ，编制标准能耗分析报表；根据历史能耗信息提供不同区划、不同行业、不同能源类型的用能单位能耗预测分析。
节能管理
通过使用节能管理 ，建立节能目标责任和评价考核制度，加强重点耗能企业节能管理，建立统一的节能指标体系和检测体系 ，同时严格执行固定资产投资项目、节能评估和审查 。
辅助决策
对能源消耗情况进行全面评估，提供各个行业的能耗数据，供能源管理部门决策使用。通过统计分析，为政府相关管理部门方便制定产业政策提供支持。
能耗监控平台对属地重点用能单位基础能耗数据信息进行采集 ，为满足系统数据采集要求 ，需要在用能单位部署一台数据采集服务器。由于能耗监控中心与企业属于不同安全级别的网络。因此保证信息的保密性和可靠性是推行TIPTOP安全隔离与信息交换系统（隔离网闸）的前提和关键。利谱公司根据国家保密局及有关部门的规定，研发生产了一款TIPTOP安全隔离与信息交换系统（隔离网闸） ，该系统由前后置服务器和安全隔离与信息交换系统组成，支持用户名与密码、IP地址、MAC地址的绑定等认证方式 。本系统采用集中式信息交换管理平台，针对不同的信息交换流程，主要功能包括：用户管理，配置管理，加密/解密管理 ，身份认证管理 ，文件自动同步，数据库自动同步，文件大小控制管理 ，文件类型管理，关键字管理，发送/接收时间管理 ，发送/接收日志管理，查询，统计等功能。本系统并且对传输的数据和信息进行校验 、过滤其中的恶意代码、黑客程序和病毒等破坏性信息，只允许与系统相关的数据和信息进入内部网络中。内网与外网永不连接，内网和外网在同一时间最多只有一个同设备建立非TCP/IP协议的数据连接，其数据传输机制是存储和转发 。
部署说明：
1、TIPTOP安全隔离与信息交换系统（隔离网闸）部署在企业边界位置 ，前置服务器部署数据采集系统，通过OPC、MODBUS 、S7、DNP3 、IEC等工业协议对企业耗能数据进行采集 。
2、通过利谱安全隔离网闸确保前置服务器上的数据通过数据库同步功能传输到后置服务器上 ，再通过专线网络将数据上传能耗监测中心平台。在数据库同步时对数据做深度检测，病毒检测，信息校验安全规则的检查 ，确保数据传输的安全与可靠。
4.1技术原理
TIPTOP安全隔离与信息交换系统（隔离网闸）在扮演着一种类似“信息渡船”的作用。“船闸”的控制通常是通过开关控制系统来实现的。传统的开关控制技术主要有两种 ：电子开关和存储介质读写控制开关。数据从外网传到内网或由内网传到外网通常采用存储 、转发机制，即首先将数据写入缓冲区，然后再由缓冲区读出传输到另外一个网络。因此，数据交换系统的速度很大程度上取决于开关的速度。如果开关的速度低，网络的性能肯定受到影响 。电子开关由于受器件本身限制存在比较大的延时，存储介质读写控制无论是采用IDE方式还是SCSI方式都受到总线标准的限制，速度达不到要求，严重制约了数据交换系统的性能。TIPTOP安全隔离与信息交换系统（隔离网闸）克服了上述开关控制的不足 ，采用国际领先的DTP数据通道控制系统，率先将网络通道开关功能在嵌入式系统内核中实现 ，极大地提高了安全隔离与文件交换系统的速度和性能。其原理如下：
1 、专有硬件控制设备彻底阻断网络间的任何通路。DTP数据通道控制系统采用专用大规模集成电路芯片（ASIC）对纯数据进行控制，不依赖任何网络硬件和软件，保证内网和外网之间不存在任何网络连接。
2、特有控制逻辑和专用通讯协议完全控制数据的实时交换。TIPTOP安全隔离与信息交换系统（隔离网闸）按照自己的控制逻辑对内外网之间的通道进行控制 ，被剥离了常规协议和附加信息的纯数据（又称裸数据）通过专用的硬件通道，根据自定义的通讯协议重新构造成网络数据包，彻底抛弃不安全的连接控制信息。
3、双系统结构确保工作安全可靠。TIPTOP安全隔离与信息交换系统（隔离网闸）由内端机和外端机两套独立的高性能处理系统构成 。内端机与需要保护的内部网络相连 ，外端机与外部网络相连，两套系统通过DTP数据通道控制系统相连接。这种双系统模式彻底将内网保护起来，即使外网被黑客攻击甚至造成瘫痪，也无法对内网造成危害。
4、专用安全操作系统及嵌入式程序控制确保系统本身免受攻击 。TIPTOP安全隔离与信息交换系统（隔离网闸）采用优化的FREEBSD系统作为平台，不存在通用操作系统漏洞，黑客无法攻击 。具有良好的安全控制机制，支持嵌入式包过滤防火墙(标准访问控制列表,扩展访问控制列表) 。同时，通过嵌入式数据通道控制系统隔离外部网络 ，所有从外部进入的数据都必须是严格检查过的内网合法用户发出的相应请求的响应，因此，可以阻挡各种木马和未知攻击。