基于一体化平台的校园水电管理管控系统的设计与应用方案

更新日期：2023-05-30 浏览量：203

摘要：针对传统的校园水电管理方法管理能力低的情况，提出了一种基于一体化平台的校园水电管理智能管控系统设计。通过中间件设计和显示模块设计对校园的水电情况进行采集与显示，设定水电用量标准，在水电用量超出设定标准后，将会报警提醒，减少水电浪费情况，并生成校园水电数据库，实现对数据的存储与处理。实验对比结果表明，该系统比传统的水电管理方法管理能力高，具有一定的实际应用意义。

关键词：一体化平台；水电管理；智能管控

0 引言

校园中，水电数据非常大，传统的水电管理方式是利用手工管理的方式。这种管理方式耗费了大量的人力和时间，不仅工作效率低，而且容易发生错误。基于此，提出了基于一体化平台的校园水电管理智能管控系统设计。一体化平台立足于水电的实际情况，充分考虑学生用水用电的需求，对其中涉及的数据模型、应用服务及人机界面等进行了统一地设计，以减轻手工劳动压力，减少错误的发生，更快捷、高效地完成工作。

1 基于一体化平台的校园水电管理智能管控硬件设计

此次设计的系统硬件主要实现数据的实时接收，与数据的显示工作，并提供统一的标准，减少水电管理的难度。

1.1 中间件设计

通过中间件提供标准化、规范化的远程调用接口以及业务功能实现，以简约客户端的应用。该中间件提供历史数据服务、实时接收数据服务及消息数据服务，实现服务的统一发布管理。该系统之间的中间件的数据交互通过三个总线来完成，总线的功能是完成与软件之间的交互。总线具体为：历史数据总线，主要为业务应用提供简单的函数调用方式，简化系统的开发难度；实时数据总线，采取统一采集、统一发布的模式，为系统提供实时数据；消息总线，为系统提供开发模式，实现各模块之间的信息发布。

1.2 显示模块设计

基于显示模块设计，采用寝室用电监测器对学生用水用电的情况进行监测。该显示模块由单片机、液晶显示屏、外部存储器及通信模块等组成。该显示模块是实现数据显示的重要途径，根据提示与警示需要显示不同颜色的文字信号，对学生用水用电情况进行显示；利用分时技术让显示与写入数据同时进行，采用 UY897 型显示器。监测时，寝室楼层的用电监测器按照时序要求对显示模块进行设计，定时向脉冲计数模块发送数据传输的命令，以收集各个通道之间的电表数据。对用电设备以及相关控制设备实时检测，将检测的数据进行实时存储，并发送到计算机设备，方便工作人员控制用电情况。通过该显示模块能实现对用电设备的启动与停止的智能控制，为校园水电管理提供数据基础。

2 基于一体化平台的校园水电管理智能管控软件设计

2.1 设定水电用量标准

为了更好地对校园水电用量情况进行管理，设定水电用量标准，在水电用量超出设定的标准后，将会报警提醒，引入*小波理论进行提醒 [5] ，计算公式为：

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其中，D代表引入*小波参数je代表水电用量标准，i代表用量超出提醒参数，此次计算不做定向分析。其中，D代表引入*小波参数je代表水电用量标准，i代表用量超出提醒参数，此次计算不做定向分析。

此步骤的完成能够提醒工作人员对用水用电情况进行查看，查看其超出原因。对于正常使用导致的超出水电用量，则停止检查。如果出现故障，及时通知抢修人员，对故障进行处理。对于浪费情况，设定惩罚机制，以减少水电浪费的情况。

2.2 生成校园水电数据库

通过系统硬件对数据进行接收和采集，生成数据库时要注意其中的重要信息。读取各个终端设备或检测设备的用电数据，通过相关记录设备对参数进行记录，并对故障数据以及浪费数据进行存储，同时将数据传送到数据存储器。采集数据时，存在数据缺失或者遗漏的现象，需采用双向公式，对采集设备发送指令，计算公式为：Gdfh = i h×v ? o rw

其中，h代表引入的处理参数，rw 代表缺失因子，O 代表发送指令参数，此次计算不做定向分析。

发送指令后，采集终端对缺失的数据重新采集，弥补缺失的采集量。

基于此，生成校园水电管理数据库，需考虑到学校中的用电数据的预处理。对数据进行分析运算，整体的数据量非常大，选用比较成熟的 RHGOIW 数据库对这些数据进行存储、处理运算等。该数据库提供实时数据查询、历史数据查询等功能，具有强大的实时性，且实时数据滞后时间小于 5 s，能够将历史数据进行压缩与存储，方便高校管理人员对水电的管理。

3 实例分析

为了证明此次设计的系统具有实际应用意义，同时为了保证实验的严谨性，将该系统与传统的校园管理方法进行对比，主要对比管理后的水电用量情况。实验时，保证同样的用水用电情况，实验对比结果如图 1 所示。由图 1 可知，使用传统方法对高校水电情况进行管理时，水电用量较大，而本文设计的高校水电情况管理系统，水电用量较少。这是因为该系统能够对用水用电情况进行实时采集，并能对超出水电用量标准值的情况进行报警提醒，减少了水电故障和浪费情况。

该系统还能够对用水用电设备的启动与停止进行智能控制。

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4 高校综合能效解决方案

4.1 校园电力监控与运维

集成设备所有数据，综合分析、协同控制、优化运行，集中调控，集中监控，数字化巡检，移动运维，班组重新优化整合，减少人力配置。

4.2 后勤计费管理

采用先进的网络抄表付费管理技术，实现电、水、气等能源综合计费，实现远程抄表、费率设置、账单统计汇总等，支持微信、支付宝、一卡通等充值支付方式，可设置补贴方案。通过能源付费管理方式，培养用能群体和部门的节能意识。

4.2.1 宿舍用电管理

针对学生宿舍用电进行管理控制：可批量下发基础用电额度和定时通断功能；可进行恶性负载识别，检测违规电气，并可获取违规用电跳闸记录。

4.2.2 商铺水电收费

针对校园超市、商铺、食堂及其他针对个体的水电用能进行预付费管理

4.2.3 充电桩管理平台

充电桩在“源、网、荷、储、充"信息能源结构中是必*。充电桩应用管理同样是校园生活服务中必*一部分。

4.2.4 智能照明管理

通过对高校路灯的全局监测，提供对路灯灵活智能的管理，实现校园内任一线路，任一个路灯的定时开关、强制开关、亮度调节，以及定时控制方案灵活设置，确保路灯照明的智能控制和高效节能。

4.3 能源管理系统

针对校园水、电、气等各类接入能源进行统计分析，包含同比分析、环比分分析、损耗分析等。了解用能总量和能源流向。

按校园建筑的分类进行采集和统计的各类建筑耗电数据。如办公类建筑耗电、教学类建筑耗电、学生宿舍耗电等，对数据分门别类的分析，提供领导决策，提高管理效能。

构建符合校园节能监管内容及要求的数据库，能自动完成能耗数据的采集工作，自动生成各种形式的报表、图表以及系统性的能耗审计报告，能够监测能耗设备的运行状态，设置控制策略，达到节能目的。

4.4 智慧消防系统

智慧消防云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化"、“智能化"、“系统化"需求。从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。