摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)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(tái)的校園水電管理智能管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過中間件設(shè)計(jì)和顯示模塊設(shè)計(jì)對(duì)校園的水電情況進(jìn)行采集與顯示，設(shè)定水電用量標(biāo)準(zhǔn)，在水電用量超出設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)后，將會(huì)報(bào)警提醒，減少水電浪費(fèi)情況，并生成校園水電數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理。實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果表明，該系統(tǒng)比傳統(tǒng)的水電管理方法管理能力高，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。

 

關(guān)鍵詞：一體化平臺(tái)；水電管理；智能管控

 

0引言

 

校園中，水電數(shù)據(jù)非常大，傳統(tǒng)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(fèi)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(cuò)誤?；诖?，提出了基于一體化平臺(tái)的校園水電管理智能管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。一體化平臺(tái)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(duì)其中涉及的數(shù)據(jù)模型、應(yīng)用服務(wù)及人機(jī)界面等進(jìn)行了統(tǒng)一地設(shè)計(jì)，以減輕手工勞動(dòng)壓力，減少錯(cuò)誤的發(fā)生，更快捷、高效地完成工作。

 

1基于一體化平臺(tái)的校園水電管理智能管控硬件設(shè)計(jì)

 

此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收，與數(shù)據(jù)的顯示工作，并提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，減少水電管理的難度。

 

1.1 中間件設(shè)計(jì)

 

通過中間件提供標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的遠(yuǎn)程調(diào)用接口以及業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)約客戶端的應(yīng)用。該中間件提供歷史數(shù)據(jù)服務(wù)、實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)服務(wù)及消息數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的統(tǒng)一發(fā)布管理。該系統(tǒng)之間的中間件的數(shù)據(jù)交互通過三個(gè)總線來完成，總線的功能是完成與軟件之間的交互。總線具體為：歷史數(shù)據(jù)總線，主要為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供簡(jiǎn)單的函數(shù)調(diào)用方式，簡(jiǎn)化系統(tǒng)的開發(fā)難度；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)總線，采取統(tǒng)一采集、統(tǒng)一發(fā)布的模式，為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；消息總線，為系統(tǒng)提供開發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)各模塊之間的信息發(fā)布 。

 

1.2 顯示模塊設(shè)計(jì)

 

基于顯示模塊設(shè)計(jì)，采用寢室用電監(jiān)測(cè)器對(duì)學(xué)生用水用電的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。該顯示模塊由單片機(jī)、液晶顯示屏、外部存儲(chǔ)器及通信模塊等組成。該顯示模塊是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示的重要途徑，根據(jù)提示與警示需要顯示不同顏色的文字信號(hào)，對(duì)學(xué)生用水用電情況進(jìn)行顯示；利用分時(shí)技術(shù)讓顯示與寫入數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，采用 UY897 型顯示器。監(jiān)測(cè)時(shí)，寢室樓層的用電監(jiān)測(cè)器按照時(shí)序要求對(duì)顯示模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，定時(shí)向脈沖計(jì)數(shù)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿?，以收集各個(gè)通道之間的電表數(shù)據(jù)。對(duì)用電設(shè)備以及相關(guān)控制設(shè)備實(shí)時(shí)檢測(cè)，將檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，并發(fā)送到計(jì)算機(jī)設(shè)備，方便工作人員控制用電情況。通過該顯示模塊能實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備的啟動(dòng)與停止的智能控制，為校園水電管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

 

2基于一體化平臺(tái)的校園水電管理智能管控軟件設(shè)計(jì)

 

2.1 設(shè)定水電用量標(biāo)準(zhǔn)

 

為了更好地對(duì)校園水電用量情況進(jìn)行管理，設(shè)定水電用量標(biāo)準(zhǔn)，在水電用量超出設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)后，將會(huì)報(bào)警提醒，引入*小波理論進(jìn)行提醒 [5] ，計(jì)算公式為：

 

 

其中，D代表引入*小波參數(shù)je代表水電用量標(biāo)準(zhǔn)，i代表用量超出提醒參數(shù)，此次計(jì)算不做定向分析。其中，D代表引入*小波參數(shù)je代表水電用量標(biāo)準(zhǔn)，i代表用量超出提醒參數(shù)，此次計(jì)算不做定向分析。

 

此步驟的完成能夠提醒工作人員對(duì)用水用電情況進(jìn)行查看，查看其超出原因。對(duì)于正常使用導(dǎo)致的超出水電用量，則停止檢查。如果出現(xiàn)故障，及時(shí)通知搶修人員，對(duì)故障進(jìn)行處理。對(duì)于浪費(fèi)情況，設(shè)定懲罰機(jī)制，以減少水電浪費(fèi)的情況。

 

2.2 生成校園水電數(shù)據(jù)庫

 

通過系統(tǒng)硬件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和采集，生成數(shù)據(jù)庫時(shí)要注意其中的重要信息。讀取各個(gè)終端設(shè)備或檢測(cè)設(shè)備的用電數(shù)據(jù)，通過相關(guān)記錄設(shè)備對(duì)參數(shù)進(jìn)行記錄，并對(duì)故障數(shù)據(jù)以及浪費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。采集數(shù)據(jù)時(shí)，存在數(shù)據(jù)缺失或者遺漏的現(xiàn)象，需采用雙向公式，對(duì)采集設(shè)備發(fā)送指令，計(jì)算公式為：Gdfh = i h×v − o rw

 

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

 

發(fā)送指令后，采集終端對(duì)缺失的數(shù)據(jù)重新采集，彌補(bǔ)缺失的采集量。

 

基于此，生成校園水電管理數(shù)據(jù)庫，需考慮到學(xué)校中的用電數(shù)據(jù)的預(yù)處理。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算，整體的數(shù)據(jù)量非常大，選用比較成熟的 RHGOIW 數(shù)據(jù)庫對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理運(yùn)算等。該數(shù)據(jù)庫提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，具有強(qiáng)大的實(shí)時(shí)性，且實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)滯后時(shí)間小于 5 s，能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮與存儲(chǔ)，方便高校管理人員對(duì)水電的管理。

 

3實(shí)例分析

 

為了證明此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有實(shí)際應(yīng)用意義，同時(shí)為了保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，將該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的校園管理方法進(jìn)行對(duì)比，主要對(duì)比管理后的水電用量情況。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保證同樣的用水用電情況，實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如圖 1 所示。由圖 1 可知，使用傳統(tǒng)方法對(duì)高校水電情況進(jìn)行管理時(shí)，水電用量較大，而本文設(shè)計(jì)的高校水電情況管理系統(tǒng)，水電用量較少。這是因?yàn)樵撓到y(tǒng)能夠?qū)τ盟秒娗闆r進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并能對(duì)超出水電用量標(biāo)準(zhǔn)值的情況進(jìn)行報(bào)警提醒，減少了水電故障和浪費(fèi)情況。

 

該系統(tǒng)還能夠?qū)τ盟秒娫O(shè)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(jiān)控與運(yùn)維

 

集成設(shè)備所有數(shù)據(jù)，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運(yùn)行，集中調(diào)控，集中監(jiān)控，數(shù)字化巡檢，移動(dòng)運(yùn)維， 班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。

 

 

4.2后勤計(jì)費(fèi)管理

 

采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)抄表付費(fèi)管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計(jì)費(fèi)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、費(fèi)率設(shè)置、 賬單統(tǒng)計(jì)匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設(shè)置補(bǔ)貼方案。通過能源付費(fèi)管理方式，培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識(shí)。

 

4.2.1宿舍用電管理

針對(duì)學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制：可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時(shí)通斷功能；可進(jìn)行惡性負(fù)載識(shí)別，檢測(cè)違規(guī)電氣，并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。

 

 

4.2.2商鋪水電收費(fèi)

 

針對(duì)校園超市、商鋪、食堂及其他針對(duì)個(gè)體的水電用能進(jìn)行預(yù)付費(fèi)管理

 

 

4.2.3充電樁管理平臺(tái)

 

充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充”信息能源結(jié)構(gòu)中是必不可缺的。充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中必不可缺的一部分。

 

 

4.2.4智能照明管理

 

通過對(duì)高校路燈的全局監(jiān)測(cè)，提供對(duì)路燈靈活智能的管理，實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)任一線路，任一個(gè)路燈的定時(shí) 開關(guān)、強(qiáng)制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)，以及定時(shí)控制方案靈活設(shè)置，確保路燈照明的智能控制和高效節(jié)能。

 

 

4.3能源管理系統(tǒng)

 

針對(duì)校園水、電、氣等各類接入能源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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。

 

按校園建筑的分類進(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學(xué)類建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等，對(duì)數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供領(lǐng)導(dǎo)決策，提高管理效能。

 

構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫，能自動(dòng)完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作，自動(dòng)生成各種形式的報(bào)表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計(jì)報(bào)告，能夠監(jiān)測(cè)能耗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置控制策略，達(dá)到節(jié)能目的。

 

 

4.4智慧消防系統(tǒng)

 

智慧消防云平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測(cè)器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識(shí)別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火情報(bào)警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺(tái)內(nèi)運(yùn)行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺(tái)直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內(nèi)，相關(guān)報(bào)警和事件信息通過手機(jī)短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達(dá)相關(guān)人員。

 

 

5平臺(tái)部署硬件選型

 

5.1電力監(jiān)控與運(yùn)維平臺(tái)

 

 

 

5.2后勤計(jì)費(fèi)管理

 

5.2.1宿舍/商業(yè)預(yù)付費(fèi)平臺(tái)

 

5.2.2充電樁管理平臺(tái)

5.2.3智能照明管理

5.3能源管理系統(tǒng)

5.4智慧消防系統(tǒng)

 

5.4.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

 

 

5.4.2消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

 

 

5.4.3防火門監(jiān)控系統(tǒng)

 

 

 

 

5.4.4消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

 

 

6結(jié)束語

 

提出了基于一體化平臺(tái)的校園水電管理智能管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合了學(xué)校的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了用水用電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并能夠減少水電浪費(fèi)情況的發(fā)生，能夠?qū)π@的各個(gè)用電設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)校園水電的智能管理。

 

【參考文獻(xiàn)】

 

【1】姚圣武，基于一體化平臺(tái)的校園水電管理智能管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[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(qiáng)，劉志勇.基于微信開發(fā)的校園智能通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)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(cè)2021.10版.