大學實驗室的節水減耗是高校管理的重要環節

吳俊

摘 要 我國理工類大學實驗室長期執行水電的松散管理，以至于實驗室用水耗電缺乏基準管理數據。有必要實現晝夜遠程自動監控用水耗電狀況，并采用大數據分析技術掌握各個實驗室的信息。這種先進技術的提升應用，有利大學教育教學及科學研究。

關鍵詞 實驗室；物聯網；校務管理

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）20-0152-02

1 前言

理工類大學的實驗室較多，各類專業大部分以樓為單元，進行水電的松散性管理，沒有細化計量。以蘇州科技大學為例，校內環境學院和化工學院備有兩幢相鄰的實驗大樓，實驗室數量多達100多個（包括每個樓層的廁所）。水電的管理長期處于粗放狀態，每個房間的自來水使用和電能消耗都是開放型的。因此，自來水滴跑漏的浪費普遍存在，學生實驗隨意浪費現象時有發生。據不完全統計，水浪費約占全月20%以上。另外，大學實驗室電能的浪費也是驚人的，經常出現忘關設備及忘關電燈等事情。總而言之，學校存在不正常的耗水耗電狀況，缺乏有力的技術制約和管理監督。

目前，社會供應的水電價格高漲，學校的水電費用也占據了教育成本相當的比例，因此，杜絕水電浪費也應是教育改革的重要內容。首先，要在觀念上對學生及教師實施厲行節約的教育；其次，需要跟上時代步伐，進行必要的技術升級和技術改造。筆者認為，目前花費較少的資金投入，實現水電的自動監測與管理，達到智慧型的實驗室監管是很有必要的。物聯網是當今先進的信息網絡技術，它的全面傳感和可靠傳輸的特點，完全可以移植應用到實驗室的水電數字化管理中來，這也是大學教育改革務實的先進方向，體現校務管理的正能量。

2 實驗室水電的全面傳感應用

實驗室實現節水耗能智能性管理，應該首先采用傳感器技術，在每個水龍頭及耗電房間加裝監控傳感頭。管道自來水的翼輪式微型傳感單元（以磁電霍爾元件的脈沖信號輸出）目前市場價格相當低廉（15元/個），質量穩定可靠，已開始應用在一些工業現場。因此，學校實驗室的每個水龍頭的管道上配接這樣的傳感器是相當合適的。讓它隨時靈敏地監測實驗室用水情況，并在夜晚無人值守情況下預警水的泄漏，可隨時將數字信號傳輸到遠程服務器。經過多次試驗，證明效果較好。

同理，實驗室中耗電量的瞬時及累積計測，也可以采用智能電量表，實現電能消耗的記錄。這種智能電量儀表目前也很普及（100元/個），儀表的通信串口能自動完成數字電量的信號輸出，并能將電能數據實現遠程傳輸。

總之，將每個實驗室的耗水耗電數據挖掘出來，才能實現耗水耗電的細化管理。

3 大樓樓層單元的自動監測

據粗略統計，蘇州科技大學實驗大樓每個樓層單元設有20多個實驗室（包括廁所），作為樓層體系單元，可以實施統一的智能化自動監測管理，策劃采用國產PLC模塊裝置（可編程控制器），進行傳感器的信號接入。對于各個實驗室水龍頭的傳感信號數據，可以用有線布局接入到PLC的各個輸入口，每個樓層可采用一套PLC裝置進行智能化管理，PLC能依據設定程序自動晝夜運行，以編號方式采集到各節點自來水流量的信息數據，并能將這些數據處理后存儲起來，可以每日定時將數據通過GPRS短信的方式，自動迅速傳輸到遠端服務器。

4 監控發現異變的水龍頭數據

傳感器的安裝可以挖掘耗費水電的數據，進行科學管理。另一方面，可避免突發事故，應急災難。某實驗室一旦出現滴跑漏的水浪費現象，水龍頭流量數據會發生異變。如夜晚或中午期間，傳感的水流仍然在活動，流量依然在遞增，突發出現不正常現象，遠程計算機會及時捕捉到這些不正常的數據信息，及時預警跟蹤，對實驗室提出質疑和重點檢查，有利于積極開展教學設備安全維護工作。當出現嚴重的自來水災難事故，傳感器數據特別異常，已經超越預設紅線，PLC自動控制器自動關閉實驗室的電磁水閥，及時切斷供水，達到智能控制安全維護的目的。

5 實驗室的細化記錄和大數據分析

遠程服務器每日不斷收到各個編號的實驗室耗水用電的數據信息，進行快速數據分析。計算機采用大數據的聚類分析方法，在空間上找出與其他實驗室不同的異常現象，在時間上查出數據異變的耗水用電問題。這種智慧的細化計量管理，找到了科學水電管理的考量標準，也為我國教育改革及進一步的開放實驗室打下基礎。

6 智慧實驗室管理的投入產出分析

目前，學校沒有制定措施對基層專業（院、系）的水電額度進行限制，也沒有頒布各種獎懲規定，導致某些基層領導不把水電浪費當回事，并且普遍存在一些錯誤觀念，如：“浪費一點兒有何關系？”假如從大學管理的投入產出分析，水電問題也是大學實驗室不可避免的重要基礎問題，只有智慧型地管好它，才能搞好高校教育、大學科研及開放實驗室的改革。

智慧管理的經濟核算 仔細分析實驗大樓數十個實驗房間（包括廁所）的水電物聯網管理，其軟硬件的資金投放不是很大，只需花費幾萬元經費即能有效改造整座大樓工程，這些經費比一年的水電浪費資金少很多。但是很多基層領導不會經濟核算，不關心這種精細的技術改造，平時反而熱衷于將財力放在大樓的裝潢上。這種經濟的不對稱投入現象不應再出現。

智慧管理激發師生厲行節約觀念 今后實現每個實驗室節水減耗的定量管理，一定會促進師生在各個環節的節約工作，一定會更加關注設備的使用及維護，一定會避免突發事故的發生。師生細心關注水電耗用記錄及獎懲的激勵制度，當然也就促進了實驗室節水減耗發展。從學校方面來說，各個大樓的水電數據匯總，可以從物聯網的統籌信息高度進行大數據聚類分析，實施全局性學校水務平衡及能耗規劃。

智能管理促進實驗設備的改進 實驗室水務及能耗進行定量有效管理，可以提高師生杜絕浪費的觀念，促進大家對耗水費電的實驗設備進行有效改進。如蘇州科技大學環保實驗大樓，普遍進行水污染參數COD的測定實驗，實驗中的回流加熱要采用自來水連續幾小時的冷卻，為此將白白流走許多自來水，而且學生人手一套實驗裝置，浪費相當驚人。

學校教師發明創造一種COD實驗裝置，采用先進的風冷技術取代自來水冷卻，并能達到很好的實驗效果。但這種教育發明措施長期閑置、不被重視，被人們認為是可用可不用的多余改造。這種情況確實耐人尋味，大學節水節電改造措施真的難以推廣嗎？所以，一旦學校環保樓今后實施物聯網智慧管理和嚴厲的獎懲制度，這種浪費水的現象勢必會被制止。

7 結束語

大學實驗室面向教育教學、科學研究和實驗開放，它的建設任務極其繁重。智慧型的水電管理是基礎性數字化的定量工作，當今物聯網技術（全面傳感、網絡傳輸、數據應用）的應用能夠改換其面貌，改進其工作。對此進一步呼吁，實驗室的水電管理技術改進應該納入大學管理的重要內容，大學實驗室無人關注的水電浪費應該迅速制止，科學的節水減耗措施應當積極實施。

參考文獻

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