蔣紅梅

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學院 無錫交通分院，江蘇 無錫 214000）

0 系統(tǒng)的研究背景

當今社會，不可再生資源越來越缺乏，節(jié)水節(jié)能已經(jīng)成為全世界的焦點話題。目前，江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術(shù)學校錢榮校區(qū)的用水量統(tǒng)計方式還是傳統(tǒng)的年度抄表方法，僅是對南北校園的兩個進水總閥分別進行抄表，自來水公司是一年來校抄表一次，結(jié)賬方式是年終與校財務(wù)結(jié)賬。而且平時想了解學校用水情況，后勤專門安排人員每月去抄表，很是辛苦和繁瑣。這種傳統(tǒng)又落后的水資源使用管理辦法已經(jīng)遠遠不能適應(yīng)現(xiàn)代社會對水資源節(jié)約的要求。基于無線傳感網(wǎng)的校園水控系統(tǒng)是利用自動控制技術(shù)、無線傳感技術(shù)及計算機技術(shù)等現(xiàn)代先進技術(shù)的整合，對各樓棟的用水信息進行實時遠程采集和傳輸，并對用水量進行計量與監(jiān)控。

1 系統(tǒng)的可行性研究要求

本校園水控系統(tǒng)的研究和設(shè)計，擬采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在學?，F(xiàn)有軟硬件資源配備下進行組網(wǎng)，搭建一個校園用水監(jiān)控平臺，對校園內(nèi)各樓棟用水情況實現(xiàn)不間斷實時監(jiān)控的同時，能實現(xiàn)應(yīng)急預警和處理。

1.1 運行環(huán)境要求

為確保本系統(tǒng)正常運行，特對系統(tǒng)運行環(huán)境提出一下基本要求：

（1）操作系統(tǒng) ：Win2000/2003/XP

（2）Web Server：Tomcat 5.0 或以上

（3）瀏覽器 ：Internet Explorer

1.2 主要功能要求

系統(tǒng)的基本功能要求：能夠?qū)崿F(xiàn)用戶（即：各樓棟管理員）對樓棟用水量的實時登陸查詢，對樓棟出現(xiàn)用水異常監(jiān)控并及時預警，若異常情況在延時時限內(nèi)仍然存在，各樓棟及監(jiān)控平臺同時聲光報警，樓棟管理員可立即對異常情況進行核查，若屬于非人為因素導致的水源浪費，立即關(guān)閉總閥。若異常情況發(fā)生在夜間等無人在崗時段，報警延時一定時間，電磁閥將自行動作，等待維修人員到達管理員到位，以免水源繼續(xù)被浪費。

（1）前臺應(yīng)用實現(xiàn)功能：用戶注冊和登錄；各樓棟用水計量查詢；前臺頁面管理。

（2）后臺管理實現(xiàn)功能：用戶注冊信息管理；數(shù)據(jù)庫信息修改管理功能；用水信息信息管理；用水計量查詢比較功能。

（3）系統(tǒng)功能描述：主要有用戶管理（用戶注冊、用戶查詢、更新用戶）、水量管理（樓棟用水計量管理、用水計量狀態(tài)）、系統(tǒng)管理（權(quán)限管理、模塊管理、數(shù)據(jù)管理和前后臺界面管理）等。系統(tǒng)能及時有效的將用戶的用水信息更新到監(jiān)控平臺上，系統(tǒng)具備一定的大數(shù)據(jù)分析與處理能力。

1.3 系統(tǒng)研究目標

方便用戶實時查詢用水信息；便于用戶及時反饋用水信息；實現(xiàn)根據(jù)季節(jié)對數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)信息進行修改；從“技術(shù)防”途徑上實現(xiàn)校園節(jié)水目的。

2 系統(tǒng)的可行性研究方案

為實現(xiàn)以上可行性研究要求，提出了一種基于無線傳感技術(shù)的新型水量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)平臺，來替代原有傳統(tǒng)的一年結(jié)算一次水量水費的土辦法。致力于將無線傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)及計算機技術(shù)等先進技術(shù)進行整合，設(shè)計出結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉的校園用水情況監(jiān)控系統(tǒng)，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)，為穩(wěn)定、可靠地監(jiān)控校園內(nèi)宿舍區(qū)、辦公區(qū)及教學區(qū)等區(qū)域樓棟的用水量提供有力的保障，進一步提高全體師生的節(jié)水意識，形成良性的校園節(jié)能文化氛圍。

基于無線傳感網(wǎng)的校園水控系統(tǒng)總體方案框圖如圖1所示。

圖1 校園水控系統(tǒng)總體方案框圖

2.1 節(jié)點處設(shè)計思路

系統(tǒng)將在節(jié)點采用渦輪流能量傳感器進行用水信息的采集。在日常生活中，人們也經(jīng)常能夠看到它的應(yīng)用，比如說飲水機或者咖啡機等。它是通過記單位時間的脈沖數(shù)來測量流量渦輪旋轉(zhuǎn)的速度，從而換算出流量的。系統(tǒng)還需要外加一個計數(shù)芯片或者采用具有計數(shù)功能的單片機。

用戶終端即信息采集節(jié)點處模塊設(shè)計成如圖2所示：

圖2 信息采集模塊

2.2 無線通信網(wǎng)絡(luò)需求分析

考慮到系統(tǒng)的實時性和實用性需求，采用具有路由功能的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，選用的是具有可擴展性、較好的數(shù)據(jù)融合性的TEEN協(xié)議，能對應(yīng)急情況可以做出迅速反應(yīng)。計時設(shè)備選用的是具有較高性價比的晶體振蕩器。系統(tǒng)可對來自各節(jié)點感知到的數(shù)據(jù)進行存儲融合后再轉(zhuǎn)發(fā)給平臺。

2.3 系統(tǒng)軟件需求分析

本系統(tǒng)可實現(xiàn)系統(tǒng)各節(jié)點用水量的查詢、超標預警、節(jié)點水量控制等，具體執(zhí)行過程則需軟件程序來順利實現(xiàn)與單片機的數(shù)據(jù)通訊以及界面的設(shè)計工作。

（1）PC機主要負責數(shù)據(jù)信息的收集、存儲和管理。

（2）需設(shè)計一個簡單美觀的軟件界面，前臺網(wǎng)頁設(shè)計采用asp.net進行網(wǎng)站開發(fā)。相關(guān)網(wǎng)頁上有按鈕、查詢菜單等設(shè)計，各樓棟工作人員通過相關(guān)網(wǎng)頁進行信息的定期查詢、跟蹤和反饋。

（3）系統(tǒng)為了便于數(shù)據(jù)管理和操作方便，同時考慮到與windows操作系統(tǒng)的良好兼容性，本系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫管理通過sql server2005完成記錄和處理相關(guān)信息，如完成閾值比對同時進行操作者身份的識別等。數(shù)據(jù)庫里可以建立多個表格，如用于存儲PC機接收數(shù)據(jù)的表名為“water”，還有記錄網(wǎng)站基本信息的表“myconfig”，用戶信息表“user”等。

（4）系統(tǒng)將各樓棟信息存儲在監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)庫中，便于實時比對。如遇到用水計量異常，系統(tǒng)立即在平臺終端上有異常顯示；若異常值在一定時限內(nèi)仍未消除，則平臺聲光報警的同時控制該樓棟的電磁閥動作，關(guān)閉樓棟總閥。

3 系統(tǒng)的可行性研究結(jié)果

經(jīng)過對系統(tǒng)可行性方案的設(shè)計與研究，得出該系統(tǒng)在該校的應(yīng)用是可行的，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）環(huán)境上的可行性 該校需要用水情況監(jiān)控的樓棟不足10幢，本系統(tǒng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的搭建不是特別復雜。而且，現(xiàn)有的軟硬件資源較豐富，且兼容性好，系統(tǒng)運行壞境良好。

（2）技術(shù)上的可行性 項目組成員均來自于本校計算機及自動控制專業(yè)方向研究的資深老師，對系統(tǒng)開發(fā)的工具相當熟悉，熟悉軟件開發(fā)生命周期的運用，同時，能熟練編寫sql語句，完全具備數(shù)據(jù)庫的書寫能力，掌握傳感裝置、電磁閥以及單片機等工作過程的靈活操作。

（3）操作上的可行性 在校園里，用水容易出現(xiàn)浪費的區(qū)域主要集中在學生宿舍區(qū)。學生宿舍區(qū)均有管理員24小時輪崗值班，滿足了本系統(tǒng)對信息實時反饋的基本服務(wù)要求；后臺管理員可以根據(jù)實際情況調(diào)整數(shù)據(jù)庫內(nèi)初始值。

（4）節(jié)能上的可行性 樓棟用水計量采用無線傳輸方式，可以減少有線網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)費用；系統(tǒng)使用后可解決傳統(tǒng)的用水計量方法的時滯問題，并且無需后勤人員每月查看總表，節(jié)約了人力做好平臺管理和信息服務(wù)工作；系統(tǒng)實時跟蹤用水情況，避免了水源的不必要浪費。

4 結(jié)語

綜上所述，本系統(tǒng)是運用了無線傳感技術(shù)、計算機技術(shù)等先進技術(shù)知識與理念開發(fā)設(shè)計的，設(shè)計緊緊結(jié)合校園的實際用水情況，對于校園用水情況監(jiān)控有著深遠的現(xiàn)實意義。從運行壞境、技術(shù)運用、節(jié)水效能等方面綜合進行分析，確定了基于無線傳感網(wǎng)的校園水控系統(tǒng)是適合監(jiān)控該校各樓棟的用水情況的，為開創(chuàng)校園節(jié)能新局面奠定了良好的基礎(chǔ)。

［1］黃昆彪,饒偉云.電能遙測計量監(jiān)控的可行性方案[J].電力需求側(cè)管理,2002.

［2］謝偉,李英奎.校園網(wǎng)上書店管理系統(tǒng)可行性研究報告[J].計算機與信息技術(shù),2013.

［3］吳雪琴.無線傳感網(wǎng)的校園水控系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技傳播,2014.