摘 要
在国家“双碳”战略与绿色校园建设政策推动下，校园作为能耗密集型公共场景，面临用能场景复杂、传统管理粗放、数据孤岛、浪费突出等问题。物联网与大数据技术为能源管理提供支撑，建设智慧能耗监测分析平台，可实现实时采集、异常预警与优化分析，助力校园节能降本、数字化转型。
本系统采用Java作为开发语言，后端基于SpringBoot框架实现业务逻辑开发，运用Spark框架完成能耗数据的分析处理，前端使用Vue框架构建交互界面，数据存储依托MySQL数据库。结合校园智慧能耗监测场景，系统设计学生、教师、管理员三类用户角色，分别提供对应操作权限。主要实现能耗数据展示、能耗异常预警、节能提案提交与管理等功能，满足校园能耗精细化管理需求。
最终，通过相应的功能测试，校园智慧能耗监测分析平台所实现的各项功能均达到预期设计目标，可为校园能耗管理与用户使用提供稳定、高效、便捷的监测与管理服务。
关键词：校园；能耗监测；Spark；SpringBoot；Vue
Abstract
Driven by the national “double carbon” strategy and the green campus construction policy, the campus, as an energy intensive public scene, faces problems such as complex energy use scenarios, extensive traditional management, data islands, and prominent waste. The Internet of things and big data technology provide support for energy management, and build a smart energy consumption monitoring and analysis platform, which can realize real-time collection, abnormal warning and optimization analysis, and help the campus to save energy and reduce costs and digital transformation.
The system uses Java as the development language, the back-end is based on the springboot framework to achieve business logic development, the spark framework is used to complete the analysis and processing of energy consumption data, the front-end uses the Vue framework to build an interactive interface, and the data storage relies on the MySQL database. Combined with the campus smart energy consumption monitoring scenario, the system designs three types of user roles: students, teachers and administrators, and provides corresponding operation permissions respectively. It mainly realizes the functions of energy consumption data display, abnormal energy consumption warning, energy-saving proposal submission and management, and meets the needs of refined management of campus energy consumption.
Finally, through the corresponding functional tests, the functions of the campus smart energy consumption monitoring and analysis platform have reached the expected design goals, which can provide stable, efficient and convenient monitoring and management services for campus energy consumption management and user use.
Key words: Campus; Energy Consumption Monitoring; Spark； SpringBoot； Vue
1 绪论
1.1选题背景
随着国家“双碳”战略深入推进，绿色校园与智慧校园建设成为高校发展的重要方向。校园作为人员密集、用能场景复杂的公共区域，存在用电用水分散、能耗数据不透明、浪费现象突出、管理手段传统粗放等问题，传统人工统计方式难以实现精准监测与高效管控。在物联网、大数据、分布式计算等技术快速发展的背景下，构建智能化、可视化的能耗管理系统成为必然趋势。为此，设计并实现校园智慧能耗监测分析平台，可对能耗数据进行实时采集、智能分析、异常预警与优化决策，为校园节能降耗、精细化管理与可持续发展提供技术支撑。
1.2选题意义
本课题构建校园智慧能耗监测分析平台，对师生、管理员及校园发展均具有重要意义。对师生而言，可实时查看能耗数据、接收节能提醒，增强节能意识与参与感；对管理员而言，能实现能耗数据统一监测、智能分析与异常预警，提升管理效率与决策科学性；对校园而言，有助于减少能源浪费、降低运营成本，助力绿色校园与智慧校园建设，契合国家“双碳”战略目标，为高校能源精细化管理提供可行方案与实践参考。
1.3国内外研究现状
1.3.1 国外研究现状
国外在校园智慧能耗监测领域起步早、技术成熟，已形成完善的研究与应用体系。欧美高校广泛运用物联网、大数据与 AI 技术，搭建一体化能耗管理平台，实现水、电、气等多维度数据实时采集、智能分析与自动预警。斯坦福大学通过系统优化空调与设备运行，显著降低能耗与碳排放；新加坡国立大学依托智能平台实现水电联管，减少能源浪费；洛桑大学借助云端监控实现能耗精准管控。相关成果为校园能耗精细化、智能化管理提供了成熟范式，也为本课题研究提供了重要参考。
1.3.2 国内研究现状
国内校园智慧能耗监测领域发展迅速，依托物联网、大数据技术形成成熟应用体系。清华大学、浙江大学等高校搭建能耗监管平台，实现建筑分项计量、智能分析与节能优化；吉首大学整合多校区分散系统，打破数据孤岛，提升管理效率；西交利物浦大学结合绿色建筑标准，构建跨区域能源管控平台，节能效果显著。相关研究聚焦实时监测、异常预警、数据分析等方向，为校园能耗精细化管理提供技术支撑，也为本课题提供实践参考。
1.4主要研究内容
本课题旨在设计并实现校园智慧能耗监测分析平台。在梳理相关技术知识与调研校园能耗管理需求后，系统主要通过采用SpringBoot与Vue框架进行功能开发，后端基SpringBoot框架实现业务逻辑，前端负责界面渲染。平台采用B/S架构，分为学生、教师与管理员三类角色，主要实现能耗数据监测、异常预警、信息管理等功能。通过对比现有同类系统的优缺点，确定平台核心功能，满足校园能耗实时监管与精细化管理的实际需求。
1.5论文组织结构
本文共分为七章，围绕校园智慧能耗监测分析平台展开研究。第一章为绪论，阐述课题研究背景、意义与现状；第二章介绍系统开发所涉及的相关技术；第三章对平台进行需求分析与可行性分析；第四章阐述系统总体设计，包括设计目标、原则与功能模块规划；第五章完成系统详细设计与功能实现；第六章对平台进行功能测试与结果分析；第七章对全文工作进行总结，并对未来研究方向进行展望。
2 相关开发技术
2.1Spark框架
Spark框架是一款高效的分布式大数据处理框架，基于内存计算，具备快速、可扩展、容错性强等特点，适用于海量数据的实时分析与批处理。在校园智慧能耗监测分析平台中，Spark框架可对大量用电、用水等能耗数据进行快速清洗、统计与挖掘，实现能耗趋势分析、异常检测、节能预测等功能，大幅提升数据处理效率与响应速度，为校园能耗精细化管理和智能决策提供可靠的技术支撑。
2.2SpringBoot框架
SpringBoot框架是一款简化Spring应用开发的轻量级开发框架，支持自动配置、快速部署和独立运行，能大幅降低后端开发复杂度，提高系统稳定性与开发效率。在校园智慧能耗监测分析平台中，SpringBoot用于搭建系统后端服务，负责接口提供、业务逻辑处理、数据交互与权限控制，为能耗数据管理、预警推送、用户角色验证等功能提供稳定可靠的支撑，使平台更易于维护、扩展和集成，满足校园能耗管理高效运行的需求。
2.3Vue框架
Vue框架是一款轻量、高效的前端JavaScript框架，以组件化开发和数据驱动视图为核心特点，具有易用、灵活、响应式等优势。在校园智慧能耗监测分析平台中，Vue框架用于构建前端交互界面，实现能耗数据展示、图表渲染、页面交互与操作反馈，为学生、教师、管理员提供直观、流畅的操作体验，使系统界面更简洁易用，数据展示更清晰，有效提升平台的实用性与用户体验。
2.4MySQL数据库
MySQL是一款开源、稳定、易用的关系型数据库，支持标准SQL语言，具备数据存储安全、事务可靠、读写高效等特点，广泛应用于各类管理系统。在校园智慧能耗监测分析平台中，MySQL用于统一存储和管理各类关键数据，包括学生、教师、管理员的用户信息、能耗监测数据、能耗预警记录、节能提案信息等。它可高效完成数据的增删改查操作，保证数据持久化与安全性，为平台后端逻辑、前端展示及大数据分析提供稳定可靠的数据支撑，是整个系统稳定运行的重要基础。
2.5随机森林回归算法
随机森林回归是一种集成学习算法，通过构建多棵决策树并组合输出结果，提高预测精度与泛化能力，具有抗过拟合、稳定性强等优点。在校园智慧能耗监测分析平台中，该算法用于对历史能耗数据进行学习与建模，实现能耗趋势预测与异常检测，可精准预测未来时段用能情况，及时发现异常能耗。通过对海量数据的分析处理，为校园节能策略制定、能耗优化调度提供科学依据，有效提升平台智能化水平与管理效率。
3 系统分析
3.1 可行性分析
在校园智慧能耗监测分析平台的功能开发过程中对系统进行可行性分析是一个重要步骤，通过对系统的技术等可行性进行分析，从而确定后续系统功能模块的一个开发方向。
3.1.1 技术可行性
校园智慧能耗监测分析平台具有充分的技术可行性。系统采用SpringBoot、Vue、MySQL等成熟技术栈，架构稳定、开发便捷，可快速实现前后端分离开发。Spark分布式计算框架与随机森林回归算法能高效处理能耗数据，相关技术在智慧校园领域应用广泛。硬件接口标准化程度高，便于与校园现有设备对接，整体方案成熟可靠，能够支撑平台稳定运行与后续扩展。
3.1.2 经济可行性
校园智慧能耗监测分析平台具备良好的经济可行性。系统采用SpringBoot、Vue、MySQL等开源技术，开发与部署成本较低，无需高额软件授权费用。硬件设备成熟普及，投入可控，平台投入使用后可实现能耗精细化管理，有效减少能源浪费，降低校园运维成本。长期运行能带来显著节能效益与经济收益，整体投入少、回报稳定，符合高校信息化建设的预算与实际需求。
3.1.3 操作可行性
校园智慧能耗监测分析平台具有良好的操作可行性。系统采用B/S架构，用户通过浏览器即可访问使用，无需安装额外客户端。界面基于Vue框架设计，简洁直观、操作便捷，师生与管理人员可快速上手。平台角色权限清晰，功能模块化布局，学习成本低。同时，校园网络环境完善，设备接入简单，运维方便快捷，能够满足各类用户日常使用与管理需求，具备较强的实用性与可操作性。
3.2 需求分析
普通高校每年用电量普遍在1200万至3000万千瓦时之间，整体能耗规模庞大，能源浪费现象较为明显。目前多数校园仍沿用人工抄表、事后汇总统计的传统管理模式，存在数据反馈滞后、计量误差较大等问题，无法实现对能耗的实时监控与精细化管控。师生群体期望能够便捷查询自身能耗使用情况，及时接收节能提示，主动参与校园节能工作；管理人员则需要实时监测能耗数据、实现异常能耗预警、开展数据分析并自动生成报表，以此提高管理效能、减少运维开支。为此，搭建校园智慧能耗监测分析平台，能够实现能耗数据可视化与智能管控，切实满足不同角色的使用需求，为建设绿色低碳校园、推行精细化管理提供有力支撑。
3.3系统功能性需求
功能性需求分析主要明确校园智慧能耗监测分析平台的功能规划、具体实现内容与预期效果。结合前期需求分析，平台设计学生、教师、管理员三类用户角色，通过权限区分实现不同业务功能。不同角色对应能耗查询、数据查看、预警管理、系统维护等操作，本文将通过用例图对各角色的功能需求进行直观展示与说明。
3.3.1学生用例分析
学生作为校园智慧能耗监测系统的基础用户，同时也是校园能耗的主要使用群体之一。在系统中，学生可查看个人报修工单进度、系统推送的节能建议以及自身能耗预警信息，并可完成相关辅助操作，及时掌握自身能耗使用状况，配合学校开展节能管理工作。学生功能用例图如图3-1所示。
图3-1学生用例图
3.3.2 教师用例分析
教师作为校园教学工作的参与者，同时也是校园能耗相关设备的使用者，在本智慧能耗监测系统中承担相应角色。教师可在系统中查询个人相关能耗信息、查看自身能耗数据，接收并查看能耗预警提示，还可进行相关辅助操作，便于及时了解能耗使用情况，配合校园节能管理工作。教师对应的功能用例图如图3-2所示。
图3-2 教师用例图
3.3.3 管理员用例分析
在本校园智慧能耗监测系统中，管理员作为最高权限用户全权负责系统后台的日常运维与数据管理工作。主要职责涵盖对设备基础信息、学生能耗统计数据、系统节能建议以及各类节能提案的维护与更新，并可对能耗查询结果进行深度处理与规范化存档。通过对全量数据的有效管控，确保系统运行稳定、数据准确，为校园节能管理提供坚实支撑。对应的管理员功能用例图如图3-3所示。
图3-3 管理员用例图
3.4系统非功能性需求
3.4.1易用性需求
校园智慧能耗监测系统的易用性需求主要体现在界面简洁直观、操作流程简便，不同角色用户均可快速上手。系统应布局清晰、交互友好，支持一键查询、快速筛选与简单提交操作，减少复杂步骤。同时需适配电脑与移动端访问，提示信息明确易懂，响应及时流畅，降低师生使用门槛，方便管理员高效开展数据管理与维护工作，提升整体使用体验与工作效率。
3.4.2安全性需求
校园智慧能耗监测系统的安全性需求主要包括用户身份认证与权限分级管理，确保不同角色仅能访问对应功能与数据。系统需对用户登录信息、能耗数据等关键信息进行加密存储与传输，防止数据泄露与篡改。同时应具备操作日志记录功能，对异常登录、非法访问及时预警，加强数据库安全防护，保障系统稳定运行，避免恶意攻击与数据丢失风险。
3.4.3兼容性性需求
校园智慧能耗监测系统的兼容性需求主要体现在能够适配多种浏览器、操作系统及终端设备，保证在电脑、平板、手机等不同设备上均可正常访问与稳定运行。同时需兼容各类智能电表、水表等能耗采集设备，实现数据顺畅对接与统一接入，还能与校园现有信息管理平台进行数据互通，确保不同系统间信息交互无误，提升整体扩展性与适配能力。
4 系统设计
4.1 系统架构设计
本校园智慧能耗监测系统采用四层架构设计，展示层面向用户提供可视化操作界面，实现数据展示与功能交互；访问层负责用户身份验证、权限控制与请求转发，保障系统访问安全；应用层承载核心业务逻辑，完成能耗监测、数据统计、预警提醒等功能处理；数据层负责对能耗数据、用户信息、设备参数等进行统一存储与管理，为上层应用提供可靠的数据支撑。系统架构图如图4-1所示。
图4-1 系统架构图
4.2 系统总体功能设计
结合上一章节的系统需求分析可知，本校园智慧能耗监测系统共设计了学生、教师、管理员三类用户角色，并通过完善的权限分配机制，为不同角色配置了对应的功能操作权限。系统可实现能耗数据实时展示、能耗异常自动预警、节能提案提交与审核管理等核心功能，管理员能够对能耗相关信息进行统一管控，师生可按权限完成查询、上报等操作，整体满足校园能耗精细化、智能化管理的实际需求。系统总体功能模块图如图4-2、4-3、4-4所示。
图4-2 学生端功能结构图
图4-3 教师端功能结构图
图4-4 管理员端功能结构图
4.3 系统流程设计
4.3.1新增信息流程
在校园智慧能耗监测分析平台使用过程中，用户可针对各类能耗相关功能数据信息执行新增操作。所有能耗信息需经系统校验并完成提交保存，只有在提示新增成功后，对应数据才会同步更新至平台展示界面，用户方可在相应模块查看、管理该条新增的能耗信息，具体新增流程如图4-5所示。
图4-5新增信息流程图
4.3.2删除信息流程
在校园智慧能耗监测分析平台中，用户在使用各项功能时，如需移除相关能耗数据信息，可通过页面删除按钮执行操作。点击删除按钮后，系统会弹出确认提示框，经用户确认无误后，平台将同步移除页面展示数据，并对数据库中对应的能耗记录进行删除，整个删除信息流程如图4-6所示。
图4-6删除信息流程图
4.3.3修改信息流程
用户在校园智慧能耗监测分析平台查看各类能耗数据信息时，可对存在偏差或需要更新的内容进行编辑修改，通过修改操作及时更正数据内容，确保平台展示的能耗信息真实准确。完成修改并提交后，系统会同步更新相关数据，具体信息修改流程如图4-7所示。
图4-7 修改信息流程
4.4 数据库设计
数据库设计是校园智慧能耗监测分析平台开发的重要基础，也是实现平台各功能模块数据存储、交互与处理的核心环节。平台中各类能耗数据的实体结构与关联关系，会直接影响用户查询、统计与管理的操作效率，科学合理的数据库设计，对整个系统的稳定运行、功能拓展及后续维护起着决定性作用，是保障平台成功开发与高效运行的关键。
4.4.1数据库逻辑结构设计
系统数据库的概念设计一般采用ER图进行直观呈现。校园智慧能耗监测分析平台涉及能耗采集、设备管理、统计分析等多类业务数据，数据类型繁多且关联复杂，因此在概念设计阶段仅针对核心实体展开分析与梳理。在完成概念结构设计后，下文将对本平台数据库的逻辑结构设计进行详细阐述与说明。
（1）为清晰呈现学生信息构成，系统对学生实体进行属性梳理与设计，其完整属性结构以实体属性图形式展示，具体如图4-8所示。
图4-8 学生信息表
（2）为规范教师信息管理，平台对教师实体的各项属性进行统一规划，通过实体属性图完整呈现其字段构成与关联关系，具体如图4-9所示。
图4-9 教师信息表
（3）为明确校园能耗设备的管理字段，平台对设备信息实体进行属性定义与梳理，将各类参数及特征以实体属性图形式呈现，具体如图4-10所示。
图4-10 设备信息表
（4）为规范学生区域能耗信息管理，平台对学生能耗数据实体开展属性梳理与定义，将相关数据字段以实体属性图形式展示，具体如图4-11所示。
图4-11 学生能耗数据表
（5）为规范节能建议信息的管理与展示，平台对能耗建议实体进行属性梳理与结构设计，相关属性构成通过实体属性图呈现，具体如图4-12所示。
图4-12 能耗建议表
（6）为便于对教师办公区域能耗进行精细化管理，平台对教师能耗数据实体进行属性梳理与结构设计，其完整属性构成以实体属性图形式展示，具体如图4-13所示。
图4-13 教师能耗数据表
（7）为直观展现校园智慧能耗监测分析平台中各实体间的关联关系，将设备信息、师生能耗数据、能耗建议等核心实体整合设计，形成系统总体E-R图，全面体现数据逻辑结构，具体如图4-14所示。
图4-14 系统总体E-R图
4.4.2数据库表结构设计
在完成校园智慧能耗监测分析平台数据库的概念结构设计后，将进一步开展数据库表结构的详细设计。结合前期学习与实际需求调研，本平台最终选用MySQL数据库实现数据存储与管理。数据库设计质量直接关系到系统运行效率与用户操作体验，是整个平台开发流程中至关重要的核心环节。
（1）为明确学生信息的存储规范，平台针对学生实体完成数据库表结构设计，详细定义各字段属性与数据类型，完整表结构以图表形式直观呈现，具体如表4-1所示。
表4-1 学生信息表
序号 列名 数据类型 长度 主键 说明
1 id bigint 20 是 主键
2 addtime timestamp 否 创建时间
3 xueshengxuehao varchar 16 否 学生学号
4 mima varchar 200 否 密码
5 xueshengxingming varchar 16 否 学生姓名
6 xingbie varchar 200 否 性别
7 sushehao varchar 200 否 宿舍号
8 touxiang longtext 否 头像
9 mobile varchar 200 否 手机号
10 pquestion varchar 200 否 密保问题
11 panswer varchar 200 否 密保答案
（2）为规范教师信息存储与管理，平台针对教师实体完成数据库表结构设计，精准定义各字段类型与约束规则，完整表结构以图表形式直观展示，具体如表4-2所示。
表4-2 教师信息表
序号 列名 数据类型 长度 主键 说明
1 id bigint 20 是 主键
2 addtime timestamp 否 创建时间
3 jiaoshigonghao varchar 16 否 教师工号
4 mima varchar 200 否 密码
5 jiaoshixingming varchar 16 否 教师姓名
6 xingbie varchar 200 否 性别
7 bangongquyu varchar 200 否 办公区域
8 zizhiwenjian longtext 否 资质文件
9 touxiang longtext 否 头像
10 sfsh varchar 200 否 是否审核
11 shhf longtext 否 审核回复
12 mobile varchar 200 否 手机号
13 pquestion varchar 200 否 密保问题
14 panswer varchar 200 否 密保答案
（3）为规范校园能耗设备数据存储，平台针对设备信息实体完成数据库表结构设计，明确各字段类型、长度及约束条件，完整表结构以图表形式直观展示，具体如表4-3所示。
表4-3 设备信息表
序号 列名 数据类型 长度 主键 说明
1 id bigint 20 是 主键
2 addtime timestamp 否 创建时间
3 shebeimingcheng varchar 32 否 设备名称
4 shebeileixing varchar 200 否 设备类型
5 shebeixinghao varchar 32 否 设备型号
6 edinggonglv varchar 32 否 额定功率
7 shuliang int 11 否 库存
8 shebeimiaoshu longtext 否 设备描述
9 shebeitupian longtext 否 设备图片
（4）为规范学生区域能耗数据存储，平台针对学生能耗数据实体完成数据库表结构设计，明确各字段类型与存储规则，完整表结构以图表形式直观展示，具体如表4-4所示。
表4-4 学生能耗数据表
序号 列名 数据类型 长度 主键 说明
1 id bigint 20 是 主键
2 addtime timestamp 否 创建时间
3 xueshengxuehao varchar 16 否 学生学号
4 xueshengxingming varchar 16 否 学生姓名
5 sushehao varchar 32 否 宿舍号
6 yongshuiliang double 否 用水量
7 shuifei double 否 水费
8 yongdianliang double 否 用电量
9 dianfei double 否 电费
10 heji double 否 合计
11 nenghaofenxi longtext 否 能耗分析
12 chuangjianshijian date 否 创建时间
（5）为规范节能建议信息的存储与管理，平台针对能耗建议实体完成数据库表结构设计，明确各字段类型及约束规则，完整表结构以图表形式直观展示，具体如表4-5所示。
表4-5 能耗建议表
序号 列名 数据类型 长度 主键 说明
1 id bigint 20 是 主键
2 addtime timestamp 否 创建时间
3 xueshengxuehao varchar 16 否 学生学号
4 xueshengxingming varchar 16 否 学生姓名
5 sushehao varchar 32 否 宿舍号
6 jianyishijian datetime 否 建议时间
7 jianyineirong longtext 否 建议内容
8 shhf longtext 否 回复内容
（6）为实现教师办公区域能耗数据的精细化存储，平台针对教师能耗数据实体完成数据库表结构设计，精准定义各字段类型与存储规范，完整表结构以图表形式直观展示，具体如表4-6所示。
表4-6 教师能耗数据表
序号 列名 数据类型 长度 主键 说明
1 id bigint 20 是 主键
2 addtime timestamp 否 创建时间
3 jiaoshigonghao varchar 16 否 教师工号
4 jiaoshixingming varchar 16 否 教师姓名
5 bangongquyu varchar 32 否 办公区域
6 yongshuiliang double 否 用水量
7 shuifei double 否 水费
8 yongdianliang double 否 用电量
9 dianfei double 否 电费
10 heji double 否 合计
11 nenghaofenxi longtext 否 能耗分析
12 chuangjianshijian date 否 创建时间
5 系统实现
5.1 管理员端功能实现
5.1.1 看板功能实现
在看板功能模块中，管理员可直观查看学生日常能耗、教师办公能耗、宿舍能耗统计等可视化数据，便于及时掌握校园用能情况并开展数据分析与对比。同时，该模块还支持能耗数据预测功能，为节能管理提供决策依据，看板功能效果展示如图5-1所示。
图5-1 看板功能效果图
本模块基于Vue框架搭建前端页面结构，通过Echarts可视化库完成能耗数据图表的渲染与展示，实现数据请求、格式转换、图表初始化及动态更新，看板功能核心实现代码的关键截图如图5-2所示。
图5-2 看板功能实现核心代码截图
5.1.2 学生功能实现
在学生管理功能模块中，管理员拥有完整的信息操作权限，能够完成学生账号、密码、基础信息等数据的新增录入，同时可对已有学生信息进行精准修改与及时删除，实现学生信息全生命周期的规范化管理，保障平台学生数据实时有效。该功能界面展示效果如图5-3所示。
图5-3 学生功能效果图
在学生信息管理功能实现中，基于Vue框架完成接口交互与表单处理，在提交新增、修改请求时，采用MD5加密算法对学生账号密码进行加密处理，保障信息存储安全，再将加密后数据传输至后端，该功能核心实现代码截图如图 5-4所示。
图5-4 学生功能实现核心代码截图
5.1.3 设备信息功能实现
在设备信息模块中，管理员可对校园各类能耗设备开展统一维护管理，支持新增设备名称、设备型号、安装位置等基础信息，也可对已有设备信息进行编辑修改，保证数据真实准确。其中额定功率作为核心参数，直接决定能耗计量与统计结果，是模块内关键数据项。设备信息功能界面效果如图5-5所示。
图5-5 设备信息功能效果图
设备信息功能基于Vue框架实现前端页面渲染，通过双向绑定加载设备数据，使用组件化开发完成表单与列表展示，实时响应新增、修改操作并动态更新界面，该功能核心实现代码截图如图5-6所示。
图5-6 设备信息功能实现核心代码截图
5.1.4 学生能耗数据功能实现
在学生能耗数据功能模块中，管理员可导入学生能耗数据并构建数据集，同时支持对数据进行清洗处理，结合AI算法对能耗信息进行智能分析与挖掘。教师能耗数据的管理逻辑与实现方式和学生能耗数据基本一致，因此不再重复说明。本功能界面效果如图5-7所示。
图5-7 学生能耗数据能效果图
学生能耗数据功能基于 Vue 框架实现数据交互与界面渲染，通过调用自定义cleanse方法完成数据去重、异常值过滤等清洗操作，处理后再进行AI分析与展示，该功能核心实现代码截图如图5-8所示。
图5-8学生能耗数据功能实现核心代码截图
5.1.5 能耗建议功能实现
在能耗建议功能中，管理员可对学生提交的各类节能与能耗相关建议进行统一查看，重点浏览建议的具体内容、提交时间及提交人信息，便于及时掌握师生反馈并制定相应节能措施。通过该功能可实现建议信息的规范化管理，提升校园节能工作的响应效率，功能界面效果如图5-9所示。
图5-9 能耗建议效果图
能耗建议功能基于 Vue 框架构建前端界面，通过调用List 方法获取并加载建议数据，实现数据列表的渲染、分页展示与内容查询，清晰呈现学生提交的建议信息，该功能核心实现代码截图如图5-10所示。
图5-10能耗建议功能实现核心代码截图
5.1.6 节能提案功能实现
在节能提案管理模块中，管理员可集中查看所有教师提交的节能提案详情，包括提案内容、提交时间与提案人信息，并对各类提案进行逐一审核，给出审核意见与处理结果，实现提案从提交到审核的全流程规范化管理，为校园节能措施落地提供依据。该功能界面效果如图5-11所示。
图5-10 节能提案效果图
节能提案功能基于Vu 框架搭建界面，通过调用Page方法实现提案数据的分页查询与加载，支持按条件筛选并动态渲染列表，高效完成审核状态与内容展示，该功能核心实现代码截图如图 5-12 所示。
图5-12节能提案功能实现核心代码截图
5.2 教师端功能实现
5.2.1 教师能耗数据功能实现
教师在登录系统前台后，可查看个人对应的设备能耗数据，实时了解办公区域能耗状况、用电量统计及电费核算等信息。系统同时支持在线电费缴纳功能，方便教师快捷完成费用支付，提升用电管理便利性。该功能界面效果如图5-13所示。
图5-13教师能耗数据效果图
教师能耗数据功能采用Vue框架开发前端界面，通过数据绑定与组件渲染机制，实时获取并展示能耗、用电量及电费信息，同步实现缴费交互逻辑，页面动态加载与刷新流畅稳定，该功能核心实现代码截图如图5-14所示。
图5-14教师能耗数据功能实现核心代码截图
5.2.2 节能提案功能实现
教师可结合自身日常办公能耗使用情况，在系统中新增节能提案，填写提案标题、详细提案内容等关键信息，完成提交后即可上传至管理端。提交的提案将进入待审核状态，由管理员统一进行查看与审核处理，整个流程简洁规范。该功能界面效果如图5-15所示。
图5-15节能提案效果图
节能提案功能采用Vue框架构建前端界面，通过数据双向绑定和组件化渲染实现页面展示，完成提案表单加载、数据提交与状态反馈，界面响应及时、渲染稳定高效，该功能核心实现代码截图如图5-16所示。
图5-16节能提案功能实现核心代码截图
5.3 学生端功能实现
5.3.1 学生能耗数据功能实现
学生登录系统后，可在学生能耗数据功能中实时查看个人宿舍的用电、用水能耗数据，清晰查询电费、水费及费用合计信息。系统支持在线缴费功能，学生可便捷完成水电费用支付，提升用能管理体验。该功能界面效果如图5-17所示。
图5-17学生能耗数据效果图
学生能耗数据功能基于Vue框架开发，通过数据双向绑定和组件化渲染实现页面展示，实时加载并渲染个人水电能耗、费用信息，同步完成缴费交互与页面状态更新，该功能核心实现代码截图如图5-18所示。
图5-18学生能耗数据功能实现核心代码截图
5.3.2 能耗建议功能实现
学生登录系统前台后，可在个人中心模块查看自己提交的所有能耗建议信息，能够清晰查阅每条建议的提交时间、详细内容、处理状态等完整记录，方便实时跟踪反馈进度。该功能为学生提供了便捷的信息查看入口，提升了校园节能互动的使用体验，功能界面效果如图5-19所示。
图5-19能耗建议效果图
能耗建议前台功能基于Vue 框架开发，通过调用List 方法获取学生提交的建议数据，完成前端列表渲染、内容展示与状态加载，实现建议时间、建议内容等信息的直观呈现，该功能核心实现代码截图如图5-20所示。
图5-20学生能耗数据功能实现核心代码截图
6 系统测试
6.1 测试目的
本平台的测试旨在验证校园智慧能耗监测分析系统功能完整性、业务逻辑正确性与操作流程规范性，确保数据采集、清洗、展示、缴费、提案审核等模块稳定运行。同时检测系统在多角色并发使用下的性能表现，排查界面兼容性、数据安全性及交互合理性问题，保障MD5加密、cleanse数据清洗、分页查询等功能可靠执行，最终提升系统稳定性与用户体验，为校园能耗精细化管理提供安全、高效、可用的技术支撑。
6.2 测试方法
本平台主要采用黑盒测试与白盒测试相结合的方式开展测试，通过功能测试验证登录、数据管理、缴费、提案审核等业务流程是否正常运行；借助性能测试检测系统响应速度与并发承载能力；运用安全测试验证密码MD5加密、数据权限隔离等机制；同时开展界面测试与兼容性测试，确保前端Vue页面渲染、List列表、Page分页等交互效果稳定，全面保障系统可靠运行。
6.3 测试环境
本平台测试环境采用前后端分离架构搭建，后端基于SpringBoot运行，前端使用Vue框架实现界面交互，数据库采用MySQL存储能耗数据、用户信息与提案记录。硬件环境使用常规PC服务器与校园局域网，操作系统以Windows为主，搭配主流浏览器完成兼容性测试。同时配置测试数据环境，包含模拟学生、教师、管理员账号及能耗数据集，确保功能、性能与安全测试均可稳定开展。
6.4 系统功能测试
经过前面对测试方法的了解，本系统的功能测试将用到黑盒测试法。由于本系统功能实现的比较多且多半功能模块的实现原理类似，因此，本章节将对校园智慧能耗监测分析平台主要的功能进行测试用例说明。
6.4.1 学生功能测试
对学生功能模块进行测试时，重点验证管理员操作权限及信息管理流程。测试过程覆盖学生账号、密码及基础信息的新增录入，核对信息提交与存储是否正常；同时对已有学生信息执行修改、删除操作，校验数据更新与删除是否准确生效，确保各项功能逻辑正确、流程顺畅，满足平台对学生信息规范化、全周期管理的使用需求。学生功能测试用例表如表6-1所示。
表6-1 学生功能测试用例表
编号 测试功能 操作 预期结果 实际结果
1 学生信息的新增 管理员新增001的学生信息，使用001的学生信息在前台进行登录 使用001的学生账号信息可以成功进行登录 与预期结果一致，可以正常新增账号信息
2 学生信息的修改 管理员将001学生的性别由男改成女，学生在个人中心界面进行查看 001在个人中心查看到性别是女生 与预期结果一致，修改数据有效
3 学生信息的删除 管理员将001的学生账号信息进行删除，返回界面进行查看 管理员无法查看到001相关的学生账号信息 与预期结果一致，删除数据有效
6.4.2学生能耗数据功能测试
对学生能耗数据功能模块进行测试时，验证管理员能否正常导入能耗数据、构建数据集，并通过cleanse方法完成数据清洗，以及AI智能分析功能是否可用。因教师能耗数据功能与学生端逻辑相近，本次不再重复测试。同时测试学生端个人能耗数据展示、水电费用查询及在线缴费流程是否正常，确保数据准确、操作流畅、业务逻辑无误。学生能耗数据测试用例表如表6-2所示。
表6-2 学生能耗数据测试用例表
编号 测试功能 操作 预期结果 实际结果
1 学生能耗数据的导入 管理员将学生的能耗数据信息通过导入按钮进行导入，学生在前台进行查看 与预期结果一致，学生可以查看到管理员的导入数据 与预期结果一致，可以成功进行导入
2 学生能耗数据的缴费 001学生查看到学生能耗数据之后，进行缴费操作，管理员在学生缴费充值界面进行查看 管理员可以查看到缴费信息 与预期结果一致，可以实现查看学生的缴费信息
3 学生能耗数据的AI数据分析 管理员在001的学生能耗数据界面，选中进行AI数据分析，学生查看能耗分析结果 学生可以查看到AI分析的结果 学生可以查看到分析结果
6.4.3节能提案功能测试
对节能提案管理模块开展功能测试，重点验证教师新增提案与管理员审核流程的完整性。测试教师端能否正常填写标题、内容并提交提案，确认数据可成功上传至管理端；同时测试管理员端能否查看全部提案详情，准确执行审核操作并反馈结果，确保提案提交、展示、审核全流程功能正常、逻辑无误、状态更新及时。节能提案功能测试用例表如表6-3所示。
表6-3 节能提案测试用例表
编号 测试功能 操作 预期结果 实际结果
1 节能提案的新增 教师新增一条关于灯泡的节能提案信息，管理员在节能提案界面进行查看 管理员在节能提案界面可以查看到教师新增的节能提案信息 与预期结果一致，管理员可以查看到新增的提案信息
2 节能提案的审核 管理员审核通过教师的节能提案信息，教师在前台查看审核状态 教师查看到审核状态已经通过 与预期结果一致，审核状态显示通过
6.5 系统非功能测试
本次系统除功能测试外，还开展了多项非功能测试，主要包含安全性测试、易用性测试与兼容性测试。安全性测试用于验证用户权限、密码加密及数据防护是否可靠；易用性测试侧重检验界面布局与操作流程是否简洁易懂；兼容性测试则确保系统在不同浏览器、设备环境下均可正常运行，全面保障系统使用效果。
6.5.1易用性测试
校园智慧能耗监测分析平台易用性测试主要围绕界面布局、操作流程与交互体验展开，检查页面设计是否简洁清晰、功能入口是否直观易找，验证登录、数据查询、缴费、提案提交与审核等操作是否简便快捷。同时测试提示信息是否明确易懂、操作反馈是否及时有效，评估不同角色用户能否快速上手使用，确保界面布局合理、交互流程顺畅，降低用户使用成本，提升整体使用体验与工作效率。
6.5.2安全性测试
校园智慧能耗监测分析平台安全性测试主要包括用户身份认证校验、账号权限隔离检测、密码加密机制验证，确保不同角色（管理员、教师、学生）仅能访问对应权限数据。同时测试数据传输与存储安全，验证SQL注入、越权操作等风险防护效果，检查缴费、提案提交等关键操作的日志记录与异常拦截能力，保障用户信息、能耗数据及业务流程安全可靠。
6.5.3兼容性测试
校园智慧能耗监测分析平台兼容性测试主要验证系统在不同运行环境下的适配能力，涵盖Windows、macOS等多种操作系统，以及Chrome、Edge、Firefox、Safari等主流浏览器。同时测试不同分辨率屏幕的界面展示效果，确保Vue前端页面渲染正常、功能按钮可用、数据列表与分页交互无错乱，保证管理员、教师、学生在各类设备与环境中均可稳定使用系统功能。
6.6测试总结
本次对校园智慧能耗监测分析平台的测试覆盖功能、性能、易用性、兼容性及安全性等方面。结果表明，平台核心业务流程运行正常，用户权限分明、数据交互稳定，界面适配良好、操作便捷。整体满足校园能耗监测、缴费管理及节能提案等需求，仅少量界面细节可优化，系统具备上线运行条件。
7 总结与展望
7.1 总结
本次是我首次独立完成前后端分离项目的开发，在整体设计与实现过程中遇到了不少技术难题，但通过查阅线上资料、反复调试代码，各类问题均得到有效解决。在完成毕业设计的过程中，我不仅积累了实战经验，也让自身的编程能力与问题解决能力得到明显提升。
本文针对校园能耗数据分散、统计效率低、缺少智能分析、缴费流程繁琐及节能管理不规范等现实问题，开展需求分析、数据库设计与功能模块开发，采用SpringBoot、Vue及MySQL技术搭建校园智慧能耗监测分析平台。系统面向管理员、教师、学生三类用户，可实现能耗数据实时监测、水电费用在线缴纳、节能提案提交审核及数据智能分析，同时支持管理员对用户、能耗数据进行统一管理，有效提升了校园能耗管理的智能化与规范化水平。
7.2展望
未来校园智慧能耗监测分析平台可进一步拓展智能监测维度，接入更多类型的水电、空调、照明等设备数据，实现分区域、分楼栋、分时段精细化统计，并结合大数据与机器学习算法，对能耗趋势进行预测分析，自动生成节能优化方案，为校园节能决策提供更科学的数据支撑。
同时，平台可完善移动端适配与消息推送功能，实现能耗异常自动预警、缴费到期提醒、提案审核进度实时通知。此外还可增加能耗对比排行、节能知识宣传等模块，推动师生主动参与节能行动，后续也可与校园一卡通、智慧后勤系统打通数据互通，进一步提升平台的实用性与集成化水平。
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致 谢
本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学与家人的悉心指导和无私帮助，在此，我谨致以最诚挚的谢意。首先，我要特别感谢我的指导老师，从校园智慧能耗监测分析平台的选题、需求分析，到系统设计、开发调试及论文撰写，导师都给予了我耐心细致的指导，及时为我解答开发过程中遇到的技术难题，引导我理清研究思路，其严谨的治学态度和扎实的专业素养，让我受益匪浅。
感谢各位同学与朋友在毕业设计期间给予我的支持与帮助，在系统开发遇到瓶颈时，我们相互交流经验、探讨解决方案，分享技术资料与学习心得，不仅帮我高效解决了问题，也让我感受到了团队协作的力量。同时，感谢学校为我提供了良好的学习环境和实验条件，为本次校园智慧能耗监测分析平台的开发与论文研究提供了有力保障。
最后，衷心感谢我的家人，他们始终给予我理解、支持与鼓励，在我求学和完成毕业设计的过程中，默默付出、悉心关怀，是我克服困难、勇往直前的坚强后盾。在此，向所有关心和帮助过我的人再次表示最衷心的感谢，这段宝贵的学习与实践经历，将成为我未来成长路上的重要动力。
