梁鐵 郝真鳴

(河北大學(xué)新校區(qū)管理與建設(shè)辦公室河北保定071002)

1 引言

電能是高校中使用最為廣泛的一種能源，涉及到校園建設(shè)管理的所有領(lǐng)域和師生員工生活的方方面面。自然，在構(gòu)建節(jié)約型社會的新時期如何做好電能的有效節(jié)約，也就成為了實現(xiàn)節(jié)約型校園的當(dāng)務(wù)之急。而如何將電能損耗控制在一個比較合理的水平，很大程度上取決于用電的管理水平。高校的用電管理問題,一直是擺在管理者面前的一道難題。傳統(tǒng)的以手工操作為主的用電管理方式,信息反饋慢、工作效率低、管理質(zhì)量差。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,這種落后的管理方式已經(jīng)顯得格格不入[1-3]。

因此,對校園用電實行智能化、信息化管理成為加強(qiáng)后勤管理建設(shè),提高后勤管理服務(wù)水平的必然要求，也是進(jìn)一步實現(xiàn)校園節(jié)能減排大勢所趨。遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)是近年來發(fā)展迅速的的新興行業(yè)，由于其具有的操作簡便，管理先進(jìn)，維護(hù)方便等特點，集中抄表的出現(xiàn)為用電規(guī)范化管理提供了新的手段，可以廣泛應(yīng)用于各行業(yè)[4]。

針對河北大學(xué)校園用電管理方面遇到的實際問題，在借鑒國內(nèi)外遠(yuǎn)程集中抄表技術(shù)的相關(guān)理論及研究成果基礎(chǔ)上，經(jīng)過深入研究分析，河北大學(xué)新校區(qū)管理與建設(shè)辦公室在已有研究工作基礎(chǔ)上，依托河北大學(xué)節(jié)能技術(shù)研發(fā)中心，反復(fù)論證，設(shè)計實現(xiàn)了基于C/S和B/S混合結(jié)構(gòu)的高校遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)[5,6]。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計

考慮到大學(xué)各校區(qū)內(nèi)用電單位數(shù)量多，用電情況復(fù)雜，涉及到管理成本較高的實際情況，為方便管理部門隨時采集終端工作狀態(tài)以及了解校區(qū)各單位用電情況，以便統(tǒng)籌管理，開發(fā)設(shè)計了基于C/S和B/S混合結(jié)構(gòu)的高校遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。整個系統(tǒng)開發(fā)工作包括數(shù)據(jù)采集終端的軟硬件開發(fā)、數(shù)據(jù)庫程序編制、水電管理網(wǎng)站建設(shè)等。

系統(tǒng)所有綜合數(shù)據(jù)采集終端機(jī)通過網(wǎng)線由安裝于服務(wù)器上的軟件統(tǒng)一控制。系統(tǒng)的硬件部分為綜合數(shù)據(jù)采集終端，軟件部分分為數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊2部分，整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)由安裝于各教學(xué)樓配電室的綜合數(shù)據(jù)采集終端實時采集各用電單位用電量，通過已有的校園網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)端的服務(wù)器，服務(wù)器將數(shù)據(jù)處理分析后通過架設(shè)于服務(wù)器的網(wǎng)站將數(shù)據(jù)公布于互聯(lián)網(wǎng)，以便于用戶查詢。

3 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端的設(shè)計

系統(tǒng)的前端硬件部分主要是完成電度表脈沖數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算及遠(yuǎn)程傳輸。針對大學(xué)校園水電管理的實際需求以及整個大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程，采用超低功耗高性能的嵌入式處理器設(shè)計開發(fā)了綜合數(shù)據(jù)采集終端。

綜合數(shù)據(jù)采集終端具體實現(xiàn)了以下功能：

①為方便系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，不斷滿足校園管理遇到新問題而提出的新要求，本終端主板預(yù)留了這32路數(shù)字接口，通過預(yù)留的數(shù)字接口，可以同時完成水表數(shù)、電表數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、溫度、濕度、告警信號和照明等現(xiàn)場信息的實時采集，并且能保證工作互不干擾；

②遠(yuǎn)程設(shè)定表底，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)和電度表數(shù)據(jù)保持一致;電度表倍率設(shè)置，確保相對用電量大的單位的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；

③實現(xiàn)時間自動同步，確保網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)的傳輸同步性，從而滿足對數(shù)據(jù)一致性可靠性的要求；

④為了方便數(shù)據(jù)傳輸以及合理利用已有的校園設(shè)施，終端內(nèi)部集成了以太網(wǎng)模塊，可以通過設(shè)定相應(yīng)的IP地址，利用河北大學(xué)已有校園網(wǎng)進(jìn)行所采集數(shù)據(jù)的高速高質(zhì)傳輸。

根據(jù)校區(qū)各用電單位實際用電情況，系統(tǒng)將前端數(shù)據(jù)采集終端合理的分布在各用電樓宇，實現(xiàn)了對不同現(xiàn)場情況的實時監(jiān)控管理。

4 基于C/S和B/S混合結(jié)構(gòu)的管理系統(tǒng)設(shè)計

通過分析研究，C/S結(jié)構(gòu)具有服務(wù)器消耗資源少、響應(yīng)快以及響應(yīng)時時性好等優(yōu)點，但是開發(fā)成本較高，并且隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大會增加系統(tǒng)維護(hù)的開銷。B/S的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在管理維護(hù)方便，開發(fā)成本低以及用戶使用方便等方面。充分考慮到這兩種結(jié)構(gòu)的特點，在數(shù)據(jù)采集模塊采用C/S結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理子模塊采用B/S結(jié)構(gòu)[7,8]。

數(shù)據(jù)采集模塊的主要功能包括：遠(yuǎn)程設(shè)置終端機(jī)采集參數(shù)、向終端機(jī)發(fā)布數(shù)據(jù)回傳命令并接受回傳數(shù)據(jù)和監(jiān)控終端機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)并記錄系統(tǒng)運(yùn)行日志等?；谄涔δ芴攸c，此系統(tǒng)必須持續(xù)高效運(yùn)行以確保采集終端正常穩(wěn)定工作?；谝陨闲枨?，系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集部分采用C/S結(jié)構(gòu)。充分利用系統(tǒng)兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢，將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來實現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開銷，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

校園管理人員可以通過該模塊對所有數(shù)據(jù)采集終端機(jī)實現(xiàn)在線狀態(tài)監(jiān)控。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將迅速給出報警通知管理人員，管理人員通過網(wǎng)站就能在第一時間了解故障相關(guān)信息，例如故障發(fā)生地點和時間，真正實現(xiàn)了智能化用電管理，大大節(jié)約了管理成本。

數(shù)據(jù)處理模塊主要功能是對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總處理，并將處理結(jié)果以圖表形式呈現(xiàn)給用戶?？紤]到其功能特點，此部分必須要能支持較大的并發(fā)數(shù)以滿足大量用戶的查詢需求，并且隨著用戶的不斷增多，其維護(hù)不能過于復(fù)雜昂貴。另外，在滿足基本的查詢需求的同時，良好的用戶體驗也非常重要?；谝陨峡紤]，系統(tǒng)在此部分采用B/S結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)后期的開發(fā)維護(hù)和使用?？蛻魴C(jī)上只需安裝一個瀏覽器，就能實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交互。通過將每次查詢的運(yùn)行結(jié)果保存于服務(wù)器端以減少不必要的重復(fù)計算，大大地提高了系統(tǒng)地查詢速度，增大了并發(fā)服務(wù)數(shù)，減少了運(yùn)行費(fèi)用。

為方便用戶查詢管理，系統(tǒng)使用asp.net開發(fā)平臺、C#語言和SQL server2005數(shù)據(jù)庫開發(fā)完成了水電管理網(wǎng)站，網(wǎng)站通過校園網(wǎng)進(jìn)行水電信息的公布。asp.net是開發(fā)Web應(yīng)用程序的基礎(chǔ)架構(gòu)，除了它內(nèi)部的運(yùn)作方法外，對外也顯露了許多的開發(fā)支持，讓開發(fā)人員可以利用它來發(fā)展出許多強(qiáng)大的Web應(yīng)用程序解決方案。而C#是微軟公司發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮?、運(yùn)行于.NETFramework之上的高級程序設(shè)計語言。針對系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲量大小，選用了SQL server 2005數(shù)據(jù)庫進(jìn)行水電數(shù)據(jù)的存儲,使用上述環(huán)境和語言進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)十分高效便利。

系統(tǒng)網(wǎng)站將綜合數(shù)據(jù)采集終端采集到的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，然后通過圖表的形式直觀的將各單位用電量情況按年月日為單位分別反應(yīng)，并且提供了各時段用電情況的對比，最后通過網(wǎng)頁形式將結(jié)果公布。管理人員以及一般用戶通過登錄該網(wǎng)站就可以隨時在線查詢各單位不同時段用電情況。此外，為方便學(xué)校進(jìn)行用電的成本核算與定額，管理人員通過網(wǎng)站可為各用電單位設(shè)置獨立的用戶賬號，建立諸如電器名稱、數(shù)量、使用時間等基本信息檔案，系統(tǒng)依據(jù)這些基本信息先期設(shè)定數(shù)據(jù)指標(biāo)，結(jié)合系統(tǒng)前端采集到的數(shù)據(jù)，從而自動生成該用電單位的用電計劃量。

5 結(jié)束語

隨著人們對對校園節(jié)能減排的不斷重視，高校管理者迫切需要一種采用最新現(xiàn)代技術(shù)的，能夠及時、準(zhǔn)確、全面地反映用電情況，且投資較少，安裝及維護(hù)方便，通訊可靠，計量準(zhǔn)確的電能遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)解決方案，來解決日益復(fù)雜的高校用電戶的管理問題，提高管理部門的效率、效益和自動化管理水平。

針對大學(xué)用電管理出現(xiàn)的實際問題，設(shè)計實現(xiàn)了基于C/S和B/S混合結(jié)構(gòu)的高校遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)，并已成功在某大學(xué)新校區(qū)科技教育園區(qū)所有教學(xué)樓進(jìn)行了推廣，系統(tǒng)至今運(yùn)行良好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，實現(xiàn)了監(jiān)控管理校區(qū)各單位水電耗能情況的預(yù)期目標(biāo)。

[1]趙曉珊．淺談高校水電管理的問題與對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008,1(15):105-107.

[2]薛彩芳.創(chuàng)建“節(jié)約型”高校的思路與對策[J].中國科技信息，2006(16):47-48.

[3]金會全.對高校用電管理工作的幾點思考[J].本溪冶金高等專科學(xué)校學(xué)報,2002,4(1):70-71.

[4]劉嘉泉.基于以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)[D].杭州：浙江大學(xué),2005.

[5]馬海菊.基于Web S ervice的嵌入式遠(yuǎn)程抄表監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].青島:青島科技大學(xué),2008.

[6]王 琦.基于嵌入式操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程抄表監(jiān)控終端設(shè)計[D].青島:中國海洋大學(xué),2005.

[7]劉 惠.基于C/S與B/S的煤礦安全監(jiān)察信息管理系統(tǒng)研究[D].西安：西安科技大學(xué),2005.

[8]張小剛.基于C/S與B/S混合結(jié)構(gòu)的自動測控平臺軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計[D].山東：中國石油大學(xué)，2008.