基于一體化平臺的校園水電管理管控系統的設計與應用方案

摘 要：針對傳統的校園水電管理方法管理能力低的情況，提出了一種基于一體化平臺的校園水電管理智能管控系統設計。通過(guò)中間件設計和顯示模塊設計對校園的水電情況進(jìn)行采集與顯示，設定水電用量標準，在水電用量超出設定標準后，將會(huì )報警提醒，減少水電浪費情況，并生成校園水電數據庫，實(shí)現對數據的存儲與處理。實(shí)驗對比結果表明，該系統比傳統的水電管理方法管理能力高，具有一定的實(shí)際應用意義。

關(guān)鍵詞：一體化平臺；水電管理；智能管控

0引言

校園中，水電數據非常大，傳統的水電管理方式是利用手工管理的方式。這種管理方式耗費了大量的人力和時(shí)間，不僅工作效率低，而且容易發(fā)生錯誤?；诖?，提出了基于一體化平臺的校園水電管理智能管控系統設計。一體化平臺立足于水電的實(shí)際情況，充分考慮學(xué)生用水用電的需求，對其中涉及的數據模型、應用服務(wù)及人機界面等進(jìn)行了統一地設計，以減輕手工勞動(dòng)壓力，減少錯誤的發(fā)生，更快捷、高效地完成工作。

1基于一體化平臺的校園水電管理智能管控硬件設計

此次設計的系統硬件主要實(shí)現數據的實(shí)時(shí)接收，與數據的顯示工作，并提供統一的標準，減少水電管理的難度。

1.1 中間件設計

通過(guò)中間件提供標準化、規范化的遠程調用接口以及業(yè)務(wù)功能實(shí)現，以簡(jiǎn)約客戶(hù)端的應用。該中間件提供歷史數據服務(wù)、實(shí)時(shí)接收數據服務(wù)及消息數據服務(wù)，實(shí)現服務(wù)的統一發(fā)布管理。該系統之間的中間件的數據交互通過(guò)三個(gè)總線(xiàn)來(lái)完成，總線(xiàn)的功能是完成與軟件之間的交互?？偩€(xiàn)具體為：歷史數據總線(xiàn)，主要為業(yè)務(wù)應用提供簡(jiǎn)單的函數調用方式，簡(jiǎn)化系統的開(kāi)發(fā)難度；實(shí)時(shí)數據總線(xiàn)，采取統一采集、統一發(fā)布的模式，為系統提供實(shí)時(shí)數據；消息總線(xiàn)，為系統提供開(kāi)發(fā)模式，實(shí)現各模塊之間的信息發(fā)布 。

1.2 顯示模塊設計

基于顯示模塊設計，采用寢室用電監測器對學(xué)生用水用電的情況進(jìn)行監測。該顯示模塊由單片機、液晶顯示屏、外部存儲器及通信模塊等組成。該顯示模塊是實(shí)現數據顯示的重要途徑，根據提示與警示需要顯示不同顏色的文字信號，對學(xué)生用水用電情況進(jìn)行顯示；利用分時(shí)技術(shù)讓顯示與寫(xiě)入數據同時(shí)進(jìn)行，采用 UY897 型顯示器。監測時(shí)，寢室樓層的用電監測器按照時(shí)序要求對顯示模塊進(jìn)行設計，定時(shí)向脈沖計數模塊發(fā)送數據傳輸的命令，以收集各個(gè)通道之間的電表數據。對用電設備以及相關(guān)控制設備實(shí)時(shí)檢測，將檢測的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲，并發(fā)送到計算機設備，方便工作人員控制用電情況。通過(guò)該顯示模塊能實(shí)現對用電設備的啟動(dòng)與停止的智能控制，為校園水電管理提供數據基礎。

2基于一體化平臺的校園水電管理智能管控軟件設計

2.1 設定水電用量標準

為了更好地對校園水電用量情況進(jìn)行管理，設定水電用量標準，在水電用量超出設定的標準后，將會(huì )報警提醒，引入*小波理論進(jìn)行提醒 [5] ，計算公式為：

其中，D代表引入*小波參數je代表水電用量標準，i代表用量超出提醒參數，此次計算不做定向分析。其中，D代表引入*小波參數je代表水電用量標準，i代表用量超出提醒參數，此次計算不做定向分析。

此步驟的完成能夠提醒工作人員對用水用電情況進(jìn)行查看，查看其超出原因。對于正常使用導致的超出水電用量，則停止檢查。如果出現故障，及時(shí)通知搶修人員，對故障進(jìn)行處理。對于浪費情況，設定懲罰機制，以減少水電浪費的情況。

2.2 生成校園水電數據庫

通過(guò)系統硬件對數據進(jìn)行接收和采集，生成數據庫時(shí)要注意其中的重要信息。讀取各個(gè)終端設備或檢測設備的用電數據，通過(guò)相關(guān)記錄設備對參數進(jìn)行記錄，并對故障數據以及浪費數據進(jìn)行存儲，同時(shí)將數據傳送到數據存儲器。采集數據時(shí)，存在數據缺失或者遺漏的現象，需采用雙向公式，對采集設備發(fā)送指令，計算公式為：Gdfh = i h×v ? o rw

其中，h代表引入的處理參數，rw 代表缺失因子，O 代表發(fā)送指令參數，此次計算不做定向分析。

發(fā)送指令后，采集終端對缺失的數據重新采集，彌補缺失的采集量。

基于此，生成校園水電管理數據庫，需考慮到學(xué)校中的用電數據的預處理。對數據進(jìn)行分析運算，整體的數據量非常大，選用比較成熟的 RHGOIW 數據庫對這些數據進(jìn)行存儲、處理運算等。該數據庫提供實(shí)時(shí)數據查詢(xún)、歷史數據查詢(xún)等功能，具有強大的實(shí)時(shí)性，且實(shí)時(shí)數據滯后時(shí)間小于 5 s，能夠將歷史數據進(jìn)行壓縮與存儲，方便高校管理人員對水電的管理。

3實(shí)例分析

為了證明此次設計的系統具有實(shí)際應用意義，同時(shí)為了保證實(shí)驗的嚴謹性，將該系統與傳統的校園管理方法進(jìn)行對比，主要對比管理后的水電用量情況。實(shí)驗時(shí)，保證同樣的用水用電情況，實(shí)驗對比結果如圖 1 所示。由圖 1 可知，使用傳統方法對高校水電情況進(jìn)行管理時(shí)，水電用量較大，而本文設計的高校水電情況管理系統，水電用量較少。這是因為該系統能夠對用水用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并能對超出水電用量標準值的情況進(jìn)行報警提醒，減少了水電故障和浪費情況。

該系統還能夠對用水用電設備的啟動(dòng)與停止進(jìn)行智能控制。

4 高校綜合能效解決方案

4.1校園電力監控與運維

集成設備所有數據，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動(dòng)運維， 班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。

4.2后勤計費管理

采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )抄表付費管理技術(shù)，實(shí)現電、水、氣等能源綜合計費，實(shí)現遠程抄表、費率設置、 賬單統計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設置補貼方案。通過(guò)能源付費管理方式，培養用能群體和部門(mén)的節能意識。

4.2.1宿舍用電管理

針對學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制：可批量下發(fā)基礎用電額度和定時(shí)通斷功能；可進(jìn)行惡性負載識別，檢測違規電氣，并可獲取違規用電跳閘記錄。

4.2.2商鋪水電收費

針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個(gè)體的水電用能進(jìn)行預付費管理

4.2.3充電樁管理平臺

充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲、充"信息能源結構中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務(wù)中必*一部分。

4.2.4智能照明管理

通過(guò)對高校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實(shí)現校園內任一線(xiàn)路，任一個(gè)路燈的定時(shí) 開(kāi)關(guān)、強制開(kāi)關(guān)、亮度調節，以及定時(shí)控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和高效節能。

4.3能源管理系統

針對校園水、電、氣等各類(lèi)接入能源進(jìn)行統計分析，包含同比分析、環(huán)比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。

按校園建筑的分類(lèi)進(jìn)行采集和統計的各類(lèi)建筑耗電數據。如辦公類(lèi)建筑耗電、教學(xué)類(lèi)建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等，對數據分門(mén)別類(lèi)的分析，提供領(lǐng)導決策，提高管理效能。

構建符合校園節能監管內容及要求的數據庫，能自動(dòng)完成能耗數據的采集工作，自動(dòng)生成各種形式的報表、圖表以及系統性的能耗審計報告，能夠監測能耗設備的運行狀態(tài)，設置控制策略，達到節能目的。

4.4智慧消防系統

智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算等現代信息技術(shù)，將分散的火災自動(dòng)報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡(luò )，并對這些設備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統一的系統大平臺內運行，用戶(hù)、安保人員、監管單位都能夠通過(guò)平臺直觀(guān)地看到每一棟建筑物中各類(lèi)消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內，相關(guān)報警和事件信息通過(guò)手機短信、語(yǔ)音電話(huà)、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關(guān)人員。

6結束語(yǔ)

提出了基于一體化平臺的校園水電管理智能管控系統。該系統結合了學(xué)校的實(shí)際情況進(jìn)行設計，實(shí)現了用水用電數據的實(shí)時(shí)采集，并能夠減少水電浪費情況的發(fā)生，能夠對校園的各個(gè)用電設備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現了對校園水電的智能管理。

【參考文獻】

【1】姚圣武，基于一體化平臺的校園水電管理智能管控系統設計[J]江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院 南京工程分院，2019，10（25）：41-45.

【2】馮志強，劉志勇.基于微信開(kāi)發(fā)的校園智能通信系統設計[J].現代電子技術(shù)，2017，40（22）：45-47.

【3】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.

【4】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)選型手冊2021.10版.