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(huì)的新時(shí)期如何做好電能的有效節(jié)約，也就成為了實(shí)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(gè)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(wèn)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(duì)校園用電實(shí)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(shí)現(xiàn)校園節(jié)能減排大勢(shì)所趨。遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)是近年來(lái)發(fā)展迅速的的新興行業(yè)，由于其具有的操作簡(jiǎn)便，管理先進(jìn)，維護(hù)方便等特點(diǎn)，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(duì)河北大學(xué)校園用電管理方面遇到的實(shí)際問(wèn)題，在借鑒國(guó)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(guò)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(jì)實(shí)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(jì)

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(shí)際情況，為方便管理部門(mén)隨時(shí)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(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)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(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作包括數(shù)據(jù)采集終端的軟硬件開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)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(gè)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(shí)時(shí)采集各用電單位用電量，通過(guò)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(guò)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(jì)

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(duì)大學(xué)校園水電管理的實(shí)際需求以及整個(gè)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(jì)開(kāi)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(shí)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(wèn)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(guò)預(yù)留的數(shù)字接口，可以同時(shí)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(hào)和照明等現(xiàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)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(duì)用電量大的單位的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；

③實(shí)現(xiàn)時(shí)間自動(dòng)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(duì)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(guò)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(shí)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(shí)現(xiàn)了對(duì)不同現(xiàn)場(chǎng)情況的實(shí)時(shí)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(jì)

通過(guò)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(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)，但是開(kāi)發(fā)成本較高，并且隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大會(huì)增加系統(tǒng)維護(hù)的開(kāi)銷(xiāo)。B/S的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在管理維護(hù)方便，開(kāi)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(diǎn)，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。基于其功能特點(diǎn)，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(shì)，將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來(lái)實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開(kāi)銷(xiāo)，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

校園管理人員可以通過(guò)該模塊對(duì)所有數(shù)據(jù)采集終端機(jī)實(shí)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(bào)警通知管理人員，管理人員通過(guò)網(wǎng)站就能在第一時(shí)間了解故障相關(guān)信息，例如故障發(fā)生地點(diǎn)和時(shí)間，真正實(shí)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(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)匯總處理，并將處理結(jié)果以圖表形式呈現(xiàn)給用戶。考慮到其功能特點(diǎn)，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(guò)于復(fù)雜昂貴。另外，在滿足基本的查詢需求的同時(shí)，良好的用戶體驗(yàn)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(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)后期的開(kāi)發(fā)維護(hù)和使用。客戶機(jī)上只需安裝一個(gè)瀏覽器，就能實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交互。通過(guò)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(jì)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(kāi)發(fā)平臺(tái)、C#語(yǔ)言和SQL server2005數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)完成了水電管理網(wǎng)站，網(wǎng)站通過(guò)校園網(wǎng)進(jìn)行水電信息的公布。asp.net是開(kāi)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(duì)外也顯露了許多的開(kāi)發(fā)支持，讓開(kāi)發(fā)人員可以利用它來(lái)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(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。針對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大小，選用了SQL server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行水電數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),使用上述環(huán)境和語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)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(guò)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(shí)段用電情況的對(duì)比，最后通過(guò)網(wǎng)頁(yè)形式將結(jié)果公布。管理人員以及一般用戶通過(guò)登錄該網(wǎng)站就可以隨時(shí)在線查詢各單位不同時(shí)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(guò)網(wǎng)站可為各用電單位設(shè)置獨(dú)立的用戶賬號(hào)，建立諸如電器名稱(chēng)、數(shù)量、使用時(shí)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(dòng)生成該用電單位的用電計(jì)劃量。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著人們對(duì)對(duì)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(shí)、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(jì)量準(zhǔn)確的電能遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)解決方案，來(lái)解決日益復(fù)雜的高校用電戶的管理問(wèn)題，提高管理部門(mén)的效率、效益和自動(dòng)化管理水平。

針對(duì)大學(xué)用電管理出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)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(wèn)題與對(duì)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(duì)策[J].中國(guó)科技信息，2006(16):47-48.

[3]金會(huì)全.對(duì)高校用電管理工作的幾點(diǎn)思考[J].本溪冶金高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2002,4(1):70-71.

[4]劉嘉泉.基于以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)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(jì)與實(shí)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(jì)[D].青島:中國(guó)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(dòng)測(cè)控平臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D].山東：中國(guó)石油大學(xué)，2008.