基于校園網(wǎng)絡的電能計量管理系統(tǒng)設計

中原工學院 李世曉

基于校園網(wǎng)絡的電能計量管理系統(tǒng)設計

中原工學院 李世曉

針對目前高校電能計量管理中普遍存在的問題，本文設計了一種基于校園網(wǎng)絡的智能電能計量管理系統(tǒng)，并且闡述了該系統(tǒng)的結構和功能，以及軟、硬件設計方案，給出了硬件配置圖和基于VC軟件的監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有傳輸速率高、數(shù)據(jù)實時、運行可靠和管理科學的優(yōu)點,可以較好地實現(xiàn)電能的計量與管理。

一、電能計量管理系統(tǒng)概述

電能計量管理系統(tǒng)是集電能數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、電量計費及用電檢測和分析等功能于一體的智能管理系統(tǒng)。隨著高校辦學規(guī)模的不斷擴大和師生人數(shù)的不斷增多，建立與高校實際情況相適應的電能計量管理系統(tǒng)，采用信息技術來提高高校電能計量的管理水平，提高服務質量和效率，具有十分重要的意義。

二、采用電能計量管理系統(tǒng)的必要性

近年來，隨著高校的不斷發(fā)展和辦學規(guī)模的逐漸擴大，在校師生人數(shù)也越來越多，學校承載的水、電等資源方面的壓力也越來越大。特別是國家在倡導建設和諧社會的同時，也提出了加快建設節(jié)約型社會的要求。這就要求高校在建設節(jié)約型校園、加強節(jié)能工作力度和宣傳教育的同時，也要不斷探索節(jié)能工作新途徑。

1.高校電能計量管理的現(xiàn)狀。許多高校近些年來都陸續(xù)安裝了電能計量設備和其他一些節(jié)能產(chǎn)品，來實現(xiàn)用電收費和安全管理，并且取得了一定的成效。但很多高校在進行電能計量的統(tǒng)計時還不科學、不全面，許多高校除了在經(jīng)營性場所和學生宿舍安裝了電表外，在辦公樓、教學樓和校內其他等部門都沒有安裝電表，使用電計量工作沒有達到節(jié)能管理的要求。由于計量工作的不到位，相應的能耗分析和能效分析工作便無法得到落實，這對學校有限的資源是一種極大的浪費，也不符合現(xiàn)在所積極倡導的創(chuàng)建節(jié)約型校園的政策。

以上現(xiàn)象的存在，同高校無法進行精確計量統(tǒng)計、能效分析工作不到位和電能管理系統(tǒng)建設滯后等有著很大的聯(lián)系。因此，加強依法計量和能耗檢測、加強制度監(jiān)督職能的建設是做好高校節(jié)電工作的基礎。

2.采用電能計量管理系統(tǒng)的必要性。智能用電管理系統(tǒng)就是基于以上用電現(xiàn)狀和管理需求而量身定制的系統(tǒng)，它不僅適用于辦公教學樓的用電指標管理、學生公寓的用電收費和安全管理，而且還適用于學校二級電表的抄收和數(shù)據(jù)的分析管理，校內商業(yè)用戶電表的抄收和收費管理等。可及時、準確地將全校的電表使用數(shù)據(jù)反映在智能管理中心的計算機上，使高校后勤用電管理部門享受到計算機處理所帶來的便利。

三、系統(tǒng)方案設計

1.方案總體設計。隨著信息技術的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)在當今高校校園中已相當普及，基本上每所高校都建立了校園網(wǎng)。校園網(wǎng)將各種不同應用的信息資源通過高性能的網(wǎng)絡設備相互連接起來，形成校園的內部局域網(wǎng)系統(tǒng)，對外通過路由設備接入廣域網(wǎng)中。它集合了辦公自動化、計算機輔助教學以及其他教學、科研和管理工作的需要，具有高度的安全可靠性、良好的開放性、可擴展性以及建設經(jīng)濟性。因此，采用基于校園網(wǎng)的智能電能管理系統(tǒng)，不僅可以加強用電管理，而且還可以方便、直觀地獲取學校各個區(qū)域的用電信息，從而實現(xiàn)科學和高效的智能用電管理功能。

從結構上講，智能用電管理系統(tǒng)是集用電系統(tǒng)、校園網(wǎng)絡、主站服務系統(tǒng)和查詢系統(tǒng)與一體的，實現(xiàn)校園網(wǎng)內用戶電能數(shù)據(jù)的自動采集、分析與計費等功能。

2.系統(tǒng)的硬件配置和功能。該系統(tǒng)的硬件主要包括電能采集終端、校園網(wǎng)絡和服務器等3個部分，硬件配置如圖1所示。

本系統(tǒng)的電能采集終端由智能電表和帶電能計量儀構成。智能電表作為電能計量單元，將各個位置的電流、電壓量轉換成與有功功率成比例的脈沖，實現(xiàn)電能的計量。并將終端用戶的電能數(shù)據(jù)由電能計量儀采集并通過校園網(wǎng)絡傳至服務器端。

校園網(wǎng)絡主要起到數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽ㄟ^在校內各個區(qū)域分布的網(wǎng)絡終端，可以將校內各個用電終端的電能數(shù)據(jù)通過校園網(wǎng)絡傳輸?shù)椒掌魃线M行數(shù)據(jù)的備份和分析。

服務器由數(shù)據(jù)庫服務器和Web服務器組成。數(shù)據(jù)庫服務器可以將校內各個樓宇的用電信息進行數(shù)據(jù)的存儲和備份。Web服務器通過校內網(wǎng)絡可以對采集過來的各種電能數(shù)據(jù)進行查詢、分析和分類，甚至可以對用電場所進行控制，而外網(wǎng)也可以通過登錄Web服務器對電能信息進行查看。

3.系統(tǒng)的軟件配置和特點。系統(tǒng)的軟件設計包括數(shù)據(jù)通信部分和后臺數(shù)據(jù)管理部分，采用VC軟件來設計，VC作為可視化編程軟件，功能強大，具有很好的可維護性和擴充性，較好的數(shù)據(jù)庫管理功能。

（1）數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)通信包括電能數(shù)據(jù)的獲取、查詢和電表參數(shù)的設置。它可以完成查詢電表內各種計量信息的主要任務。參數(shù)設置主要用于電表內的各種參數(shù)的設置，包括設置自動抄表的起始時間和結束時間、設置查詢抄表日期及指定電表地址等設置。

（2）后臺數(shù)據(jù)管理。后臺數(shù)據(jù)管理主要包括3個模塊：信息檔案管理模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊和數(shù)據(jù)管理模塊。可為校內所有電能計量終端進行編號和建立檔案，并可設置不同登錄用戶的權限。用戶可以通過校園網(wǎng)注冊登錄或者在外網(wǎng)通過Web服務器來查詢個人用電信息。管理人員可以通過管理賬號登錄，進行數(shù)據(jù)完整性分析、用量統(tǒng)計分析和用量等級分析等各種數(shù)據(jù)分析操作。

四、智能電能管理系統(tǒng)的特點

1.智能化程度高，集電能計量、收費管理、用電過程管理等功能于一體。在用電高峰期，可根據(jù)實時數(shù)據(jù)進行錯峰調節(jié)，改變了以往僅憑經(jīng)驗判斷的工作方式，運作更加科學，管理也更加精細。

2.按需生成各種統(tǒng)計報表，完善了管理功能，大大減少了日常人為工作的錯誤和弊端。

3.可實現(xiàn)日、月、季、年用電總量、分路電量統(tǒng)計和查詢功能，并可對用電量進行比較和分析。

4.能夠實現(xiàn)遠程遙控斷、送電和定時斷、送電功能。

5.根據(jù)設定的最大功率限值實現(xiàn)超負荷斷送電，并可進行違章電器的智能識別，實現(xiàn)用電的安全管理。

6.支持先用電后買電功能和預付費功能，具備免費電量設置功能和語音繳費警告功能，實現(xiàn)了便捷的用電收費管理。

基于校園網(wǎng)絡的高校智能電能管理系統(tǒng)涉及軟件、硬件設計的各個環(huán)節(jié)，是一個復雜的系統(tǒng)。本文提出的基于校園網(wǎng)絡的高校電能管理解決方案，可以提供準確和可靠的電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和管理功能，通過采取科學的電能管理模式和手段，推動節(jié)約型校園的建設工作，制定合理的校園節(jié)約管理體系，更好的促進高校的健康、和諧、可持續(xù)發(fā)展。

電能計量是一項長期和基礎性的生產(chǎn)工作，涉及各方的經(jīng)濟利益和社會效益，而且隨著今后技術的發(fā)展和計量工作要求的提高，電能計量管理系統(tǒng)也將不斷地進行完善。通過這個系統(tǒng)積累豐富的計量器具原始運行信息，這將是我們開展高級應用分析研究工作的基礎。