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更新時間：2023-05-30
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摘 要：針對傳統(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的校園水電管理智能管控系統(tǒng)設計。通過中間件設計和顯示模塊設計對校園的水電情況進行采集與顯示，設定水電用量標準，在水電用量超出設定標準后，將會報警提醒，減少水電浪費情況，并生成校園水電數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲與處理。實驗對比結(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(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。這種管理方式耗費了大量的人力和時間，不僅工作效率低，而且容易發(fā)生錯誤；诖耍岢隽嘶谝惑w化平臺的校園水電管理智能管控系統(tǒng)設計。一體化平臺立足于水電的實際情況，充分考慮學生用水用電的需求，對其中涉及的數(shù)據(jù)模型、應用服務及人機界面等進行了統(tǒng)一地設計，以減輕手工勞動壓力，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(tǒng)硬件主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時接收，與數(shù)據(jù)的顯示工作，并提供統(tǒng)一的標準，減少水電管理的難度。
1.1 中間件設計
通過中間件提供標準化、規(guī)范化的遠程調(diào)用接口以及業(yè)務功能實現(xiàn)，以簡約客戶端的應用。該中間件提供歷史數(shù)據(jù)服務、實時接收數(shù)據(jù)服務及消息數(shù)據(jù)服務，實現(xiàn)服務的統(tǒng)一發(fā)布管理。該系統(tǒng)之間的中間件的數(shù)據(jù)交互通過三個總線來完成，總線的功能是完成與軟件之間的交互？偩具體為：歷史數(shù)據(jù)總線，主要為業(yè)務應用提供簡單的函數(shù)調(diào)用方式，簡化系統(tǒng)的開發(fā)難度；實時數(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)提供實時數(shù)據(jù)；消息總線，為系統(tǒng)提供開發(fā)模式，實現(xiàn)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(jiān)測器對學生用水用電的情況進行監(jiān)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，對學生用水用電情況進行顯示；利用分時技術(shù)讓顯示與寫入數(shù)據(jù)同時進行，采用 UY897 型顯示器。監(jiān)測時，寢室樓層的用電監(jiān)測器按照時序要求對顯示模塊進行設計，定時向脈沖計數(shù)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿，以收集各個通道之間的電表數(shù)據(jù)。對用電設備以及相關(guān)控制設備實時檢測，將檢測的數(shù)據(jù)進行實時存儲，并發(fā)送到計算機設備，方便工作人員控制用電情況。通過該顯示模塊能實現(xiàn)對用電設備的啟動與停止的智能控制，為校園水電管理提供數(shù)據(jù)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，將會報警提醒，引入*小波理論進行提醒 [5] ，計算公式為：
其中，D代表引入*小波參數(shù)je代表水電用量標準，i代表用量超出提醒參數(shù)，此次計算不做定向分析。其中，D代表引入*小波參數(shù)je代表水電用量標準，i代表用量超出提醒參數(shù)，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(xiàn)故障，及時通知搶修人員，對故障進行處理。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(shù)據(jù)庫
通過系統(tǒng)硬件對數(shù)據(jù)進行接收和采集，生成數(shù)據(jù)庫時要注意其中的重要信息。讀取各個終端設備或檢測設備的用電數(shù)據(jù)，通過相關(guān)記錄設備對參數(shù)進行記錄，并對故障數(shù)據(jù)以及浪費數(shù)據(jù)進行存儲，同時將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)存儲器。采集數(shù)據(jù)時，存在數(shù)據(jù)缺失或者遺漏的現(xiàn)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(shù)，rw 代表缺失因子，O 代表發(fā)送指令參數(shù)，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(shù)據(jù)重新采集，彌補缺失的采集量。
基于此，生成校園水電管理數(shù)據(jù)庫，需考慮到學校中的用電數(shù)據(jù)的預處理。對數(shù)據(jù)進行分析運算，整體的數(shù)據(jù)量非常大，選用比較成熟的 RHGOIW 數(shù)據(jù)庫對這些數(shù)據(jù)進行存儲、處理運算等。該數(shù)據(jù)庫提供實時數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，具有強大的實時性，且實時數(shù)據(jù)滯后時間小于 5 s，能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進行壓縮與存儲，方便高校管理人員對水電的管理。
3 實例分析
為了證明此次設計的系統(tǒng)具有實際應用意義，同時為了保證實驗的嚴謹性，將該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的校園管理方法進行對比，主要對比管理后的水電用量情況。實驗時，保證同樣的用水用電情況，實驗對比結(jié)果如圖 1 所示。由圖 1 可知，使用傳統(tǒng)方法對高校水電情況進行管理時，水電用量較大，而本文設計的高校水電情況管理系統(tǒng)，水電用量較少。這是因為該系統(tǒng)能夠?qū)τ盟秒娗闆r進行實時采集，并能對超出水電用量標準值的情況進行報警提醒，減少了水電故障和浪費情況。
該系統(tǒng)還能夠?qū)τ盟秒娫O備的啟動與停止進行智能控制。
4 高校綜合能效解決方案
4.1 校園電力監(jiān)控與運維
集成設備所有數(shù)據(jù)，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行，集中調(diào)控，集中監(jiān)控，數(shù)字化巡檢，移動運維， 班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。
4.2 后勤計費管理
采用先進的網(wǎng)絡抄表付費管理技術(shù)，實現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計費，實現(xiàn)遠程抄表、費率設置、 賬單統(tǒng)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。通過能源付費管理方式，培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識。
針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發(fā)基礎用電額度和定時通斷功能；可進行惡性負載識別，檢測違規(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
針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理
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(jié)構(gòu)中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必*一部分。
4.2.4 智能照明管理
通過對高校路燈的全局監(jiān)測，提供對路燈靈活智能的管理，實現(xiàn)校園內(nèi)任一線路，任一個路燈的定時 開關(guān)、強制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)，以及定時控制方案靈活設置，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)
針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統(tǒng)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。
按校園建筑的分類進行采集和統(tǒng)計的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供領(lǐng)導決策，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，能自動完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計報告，能夠監(jiān)測能耗設備的運行狀態(tài)，設置控制策略，達到節(jié)能目的。
4.4 智慧消防系統(tǒng)
智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)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，并對這些設備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關(guān)報警和事件信息通過手機短信、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相關(guān)人員。
5 平臺部署硬件選型
5.1 電力監(jiān)控與運維平臺
5.2 后勤計費管理
5.2.1 宿舍/商業(yè)預付費平臺
5.2.2 充電樁管理平臺
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 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)
5.4.2 消防設備電源監(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的校園水電管理智能管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合了學校的實際情況進行設計，實現(xiàn)了用水用電數(shù)據(jù)的實時采集，并能夠減少水電浪費情況的發(fā)生，能夠?qū)π@的各個用電設備的工作狀態(tài)進行實時控制，實現(xiàn)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(tǒng)設計[J]江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學院 南京工程分院，2019，10（25）：41-45.
【2】馮志強，劉志勇.基于微信開發(fā)的校園智能通信系統(tǒng)設計[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2021.10版.
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