基于一體化平臺的校園水電管理智能管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

姚圣武

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院 南京工程分院，江蘇 南京 210000）

0 引 言

校園中，水電數(shù)據(jù)非常大，傳統(tǒng)的水電管理方式是利用手工管理的方式。這種管理方式耗費(fèi)了大量的人力和時(shí)間，不僅工作效率低，而且容易發(fā)生錯(cuò)誤。基于此，提出了基于一體化平臺的校園水電管理智能管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。一體化平臺立足于水電的實(shí)際情況，充分考慮學(xué)生用水用電的需求，對其中涉及的數(shù)據(jù)模型、應(yīng)用服務(wù)及人機(jī)界面等進(jìn)行了統(tǒng)一地設(shè)計(jì)，以減輕手工勞動(dòng)壓力，減少錯(cuò)誤的發(fā)生，更快捷、高效地完成工作[1]。

1 基于一體化平臺的校園水電管理智能管控硬件設(shè)計(jì)

此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收，與數(shù)據(jù)的顯示工作，并提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，減少水電管理的難度[2]。

1.1 中間件設(shè)計(jì)

通過中間件提供標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的遠(yuǎn)程調(diào)用接口以及業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)，以簡約客戶端的應(yīng)用。該中間件提供歷史數(shù)據(jù)服務(wù)、實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)服務(wù)及消息數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的統(tǒng)一發(fā)布管理。該系統(tǒng)之間的中間件的數(shù)據(jù)交互通過三個(gè)總線來完成，總線的功能是完成與軟件之間的交互。總線具體為：歷史數(shù)據(jù)總線，主要為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供簡單的函數(shù)調(diào)用方式，簡化系統(tǒng)的開發(fā)難度；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)總線，采取統(tǒng)一采集、統(tǒng)一發(fā)布的模式，為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；消息總線，為系統(tǒng)提供開發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)各模塊之間的信息發(fā)布[3]。

1.2 顯示模塊設(shè)計(jì)

基于顯示模塊設(shè)計(jì)，采用寢室用電監(jiān)測器對學(xué)生用水用電的情況進(jìn)行監(jiān)測。該顯示模塊由單片機(jī)、液晶顯示屏、外部存儲器及通信模塊等組成[4]。

該顯示模塊是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示的重要途徑，根據(jù)提示與警示需要顯示不同顏色的文字信號，對學(xué)生用水用電情況進(jìn)行顯示；利用分時(shí)技術(shù)讓顯示與寫入數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，采用UY897型顯示器。監(jiān)測時(shí)，寢室樓層的用電監(jiān)測器按照時(shí)序要求對顯示模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，定時(shí)向脈沖計(jì)數(shù)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿睿允占鱾€(gè)通道之間的電表數(shù)據(jù)。對用電設(shè)備以及相關(guān)控制設(shè)備實(shí)時(shí)檢測，將檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲，并發(fā)送到計(jì)算機(jī)設(shè)備，方便工作人員控制用電情況。通過該顯示模塊能實(shí)現(xiàn)對用電設(shè)備的啟動(dòng)與停止的智能控制，為校園水電管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 基于一體化平臺的校園水電管理智能管控軟件設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)定水電用量標(biāo)準(zhǔn)

為了更好地對校園水電用量情況進(jìn)行管理，設(shè)定水電用量標(biāo)準(zhǔn)，在水電用量超出設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)后，將會報(bào)警提醒，引入最小波理論進(jìn)行提醒[5]，計(jì)算公式為：

其中，D代表引入最小波參數(shù)，je代表水電用量標(biāo)準(zhǔn)，i代表用量超出提醒參數(shù)，此次計(jì)算不做定向分析。

此步驟的完成能夠提醒工作人員對用水用電情況進(jìn)行查看，查看其超出原因。對于正常使用導(dǎo)致的超出水電用量，則停止檢查。如果出現(xiàn)故障，及時(shí)通知搶修人員，對故障進(jìn)行處理。對于浪費(fèi)情況，設(shè)定懲罰機(jī)制，以減少水電浪費(fèi)的情況。

2.2 生成校園水電數(shù)據(jù)庫

通過系統(tǒng)硬件對數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和采集，生成數(shù)據(jù)庫時(shí)要注意其中的重要信息。讀取各個(gè)終端設(shè)備或檢測設(shè)備的用電數(shù)據(jù)，通過相關(guān)記錄設(shè)備對參數(shù)進(jìn)行記錄，并對故障數(shù)據(jù)以及浪費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)存儲器。采集數(shù)據(jù)時(shí)，存在數(shù)據(jù)缺失或者遺漏的現(xiàn)象，需采用雙向公式，對采集設(shè)備發(fā)送指令，計(jì)算公式為：

其中，h代表引入的處理參數(shù)，rw代表缺失因子，O代表發(fā)送指令參數(shù)，此次計(jì)算不做定向分析。

發(fā)送指令后，采集終端對缺失的數(shù)據(jù)重新采集，彌補(bǔ)缺失的采集量。

基于此，生成校園水電管理數(shù)據(jù)庫，需考慮到學(xué)校中的用電數(shù)據(jù)的預(yù)處理。對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算，整體的數(shù)據(jù)量非常大，選用比較成熟的RHGOIW數(shù)據(jù)庫對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理運(yùn)算等。該數(shù)據(jù)庫提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，具有強(qiáng)大的實(shí)時(shí)性，且實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)滯后時(shí)間小于5 s，能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮與存儲，方便高校管理人員對水電的管理。

3 實(shí)例分析

為了證明此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有實(shí)際應(yīng)用意義，同時(shí)為了保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，將該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的校園管理方法進(jìn)行對比，主要對比管理后的水電用量情況。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保證同樣的用水用電情況，實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，使用傳統(tǒng)方法對高校水電情況進(jìn)行管理時(shí)，水電用量較大，而本文設(shè)計(jì)的高校水電情況管理系統(tǒng)，水電用量較少。這是因?yàn)樵撓到y(tǒng)能夠?qū)τ盟秒娗闆r進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并能對超出水電用量標(biāo)準(zhǔn)值的情況進(jìn)行報(bào)警提醒，減少了水電故障和浪費(fèi)情況。該系統(tǒng)還能夠?qū)τ盟秒娫O(shè)備的啟動(dòng)與停止進(jìn)行智能控制。

圖1 管理能力對比

4 結(jié) 論

提出了基于一體化平臺的校園水電管理智能管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合了學(xué)校的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了用水用電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并能夠減少水電浪費(fèi)情況的發(fā)生，能夠?qū)π@的各個(gè)用電設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)了對校園水電的智能管理。