淺析智能水電表在學(xué)校工程中的應(yīng)用

（中建八局第二建設(shè)有限公司，山東濟(jì)南市，250000） 羅先豪 張?jiān)起?/p>

能源短缺問(wèn)題一直以來(lái)都是一個(gè)世界性的問(wèn)題，我國(guó)一直都是一個(gè)缺水缺電的國(guó)家。學(xué)校是一個(gè)集體生活的場(chǎng)所，匯聚著大量的學(xué)生和教職工，在生活上與作息上具有一定的規(guī)律性，有著應(yīng)用智能水電表的優(yōu)勢(shì)條件。伴隨著學(xué)生用水過(guò)程中所用水電費(fèi)的不透明現(xiàn)象，以及學(xué)生用水過(guò)程中的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象日益引起社會(huì)的關(guān)注，為了使學(xué)生能夠?qū)τ谧陨碓谒奚崴褂玫乃娰M(fèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)的快捷的查詢(xún)，減少在水電資源上的人為浪費(fèi)，形成節(jié)省水電費(fèi)的環(huán)保意識(shí)，也為了方便于學(xué)校更好的對(duì)于學(xué)生所用水電費(fèi)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，保障學(xué)校后勤管理的安全以及優(yōu)化后勤管理的效率，在學(xué)校中普遍應(yīng)用智能水電表已經(jīng)成為了當(dāng)前學(xué)校工程的一大趨勢(shì)，智能水電表應(yīng)用在學(xué)校工程之中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)校后勤管理效率的優(yōu)化，保證安全，也能夠提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，達(dá)到節(jié)約資源的目的。

本文將對(duì)于智能水電表在學(xué)校工程之中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述，對(duì)于當(dāng)前學(xué)校應(yīng)用的智能水電表的應(yīng)用原理進(jìn)行相應(yīng)的闡述，對(duì)于智能水表達(dá)到的效果與特點(diǎn)進(jìn)行分析，闡述智能水表的優(yōu)越性。

1 智能水電表概述

智能水電表是為了使得學(xué)生能夠?qū)崟r(shí)的查看自身的水電使用情況，后勤管理部門(mén)更方便的監(jiān)控校園內(nèi)部的水電使用情況而設(shè)計(jì)出的一個(gè)表，該系統(tǒng)運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等技術(shù)，覆蓋學(xué)校的辦公室，教學(xué)樓，宿舍樓等全部角度，能夠支持抄表、控制，具有預(yù)付費(fèi)功能。當(dāng)前，被較多的應(yīng)用于學(xué)校工程中的水電智能表系統(tǒng)，主要是基于LORA（依托于擴(kuò)頻技術(shù)的無(wú)線傳輸通訊）實(shí)現(xiàn)，該種模式的智能水電表能夠規(guī)避傳統(tǒng)的水電表在人力資源成本上花費(fèi)較多、系統(tǒng)不穩(wěn)定、傳輸數(shù)據(jù)容易受到干擾等諸多不足之處，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳輸，特別適合在學(xué)校內(nèi)使用。

1.1 智能水電表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能水電表依據(jù)由下而上的順序，總共分為三個(gè)層次，最下層為數(shù)據(jù)計(jì)量以及采集層次，中層為服務(wù)層面，最上層為用戶(hù)端層。三個(gè)層面各有不同的功能，其中數(shù)據(jù)計(jì)量采集成主要的功能為采集水表和電表的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)匯聚至終端，而通過(guò)服務(wù)器層面，這些數(shù)據(jù)將會(huì)通過(guò)校園內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，再由系統(tǒng)內(nèi)部的服務(wù)器對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，用戶(hù)端將通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，使得用戶(hù)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行操作和查詢(xún)。

1.1.1 數(shù)據(jù)計(jì)量采集層

當(dāng)前市面上的大多數(shù)智能水電表，該層面主要是采用RS485 協(xié)議，RS485 協(xié)議會(huì)通過(guò)自動(dòng)輪詢(xún)的工作模式，進(jìn)行定時(shí)的表計(jì)數(shù)據(jù)收集，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

1.1.2 服務(wù)器層

服務(wù)器層面主要是對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。只要在任何一臺(tái)電腦中都可以使用相應(yīng)的地址到達(dá)服務(wù)器，輸入密碼后即可登錄系統(tǒng)，從而進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢(xún)，技術(shù)、統(tǒng)計(jì)、操作功能。服務(wù)器場(chǎng)面通常包括登錄模塊、實(shí)施水電信息模塊、水電用度模塊、水電價(jià)格模塊、區(qū)域設(shè)置模塊等等。

1.1.3 用戶(hù)層

根據(jù)學(xué)校內(nèi)部不同用戶(hù)的角色，通常可以將用戶(hù)層分為學(xué)校和學(xué)生個(gè)人端倆端，不同的用戶(hù)有著不同的需求，通常而言，學(xué)校用戶(hù)端的主要需求包括查看學(xué)生個(gè)人的用水用的電量、查看某一區(qū)域內(nèi)的用水用電量、用水用電量超過(guò)閾值的預(yù)警設(shè)置。學(xué)生個(gè)人端也主要包括首頁(yè)、我的兩個(gè)層面，通常來(lái)講，首頁(yè)中一般記錄著學(xué)生自己的消費(fèi)情況，該種消費(fèi)情況按照月展示也可以進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，從而設(shè)置為日、月、年，不同的設(shè)置情況將反映出不同的表格。在我的頁(yè)面中，將顯示學(xué)生的充值繳費(fèi)以及余額。

基于LORA 的智能水電表，主要是添加LORA智能硬件到一般的水電表中，硬件耗能低，可以直接將其用于舊水電表的改裝之中，并且能夠即使在沒(méi)有能源補(bǔ)充的條件下，也能夠維持較長(zhǎng)時(shí)間的刷新以及控制功能。

基于LORA 的智能水電表具有LORA 集中器、電表終端、硬件地址，集中器能夠接收到，若干個(gè)水表以及終端的信號(hào)，將信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為能夠被接收到的數(shù)據(jù)，傳遞到服務(wù)層，再傳遞到用戶(hù)中心。

1.2 智能水電表的特點(diǎn)

1.2.1 耗能低

基于LORA的智能水電表可以不用依賴(lài)于有線網(wǎng)絡(luò)，消耗的能源較少，僅僅只需要采用電池供電即可，系統(tǒng)在線的時(shí)間會(huì)極大延長(zhǎng)，維護(hù)成本大大降低，在學(xué)校中，即使是在寒暑假也可以維持較長(zhǎng)時(shí)間的使用，由于耗能低改裝方便，也可以直接用于舊水電表中的改裝。

1.2.2 數(shù)據(jù)透明

在使用水電表的過(guò)程之中，水表將直接在機(jī)械字中顯現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)表端的電子顯示屏，用戶(hù)可以直接在使用的過(guò)程中看到水表的變化，整個(gè)水表讀數(shù)與上傳的數(shù)據(jù)會(huì)完全一致，用戶(hù)可以在用水的過(guò)程中實(shí)時(shí)查看用水情況。

1.2.3 檢修便利

基于LORA 的智能水電表有自動(dòng)報(bào)警功能，當(dāng)智能水電表的某一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障之時(shí)，在智能手表的液晶顯示屏上將顯示出故障信息，電池會(huì)直接對(duì)于報(bào)警器產(chǎn)生壓迫，報(bào)警器會(huì)散發(fā)出強(qiáng)烈的干擾信息，阻止LORA模塊的正常運(yùn)行，從而使得當(dāng)報(bào)警器響起時(shí)，維修人員能夠迅速的排除故障，進(jìn)行相應(yīng)的檢修工作。

1.2.4 防干擾功能較強(qiáng)

基于LORA的智能水電表具有較強(qiáng)的防磁干擾功能，當(dāng)感受到磁干擾時(shí)，水表會(huì)斷開(kāi)閥門(mén)，停止供水，只有當(dāng)干擾磁力消失以后，水電表才會(huì)正常，進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)量。

1.2.5 遠(yuǎn)程控制

基于LORA的智能水電表能夠僅僅使用電腦實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，只需要在管理系統(tǒng)之中放開(kāi)權(quán)限，并不需要進(jìn)行人工操作，便可以打開(kāi)相應(yīng)的閥門(mén)，直接實(shí)行遠(yuǎn)程操作。

2 智能水電表工作模式

2.1 自動(dòng)輪詢(xún)

該種工作模式之下，智能水電表系統(tǒng)能夠僅僅通過(guò)指令，自動(dòng)進(jìn)行輪詢(xún)，不必通過(guò)服務(wù)器進(jìn)行指令的下達(dá)，通過(guò)該種工作方式，可以最大程度的節(jié)省服務(wù)器傳送過(guò)程中發(fā)生的流量，因此，能夠一定程度上減輕服務(wù)器的壓力，并且該種工作模式的設(shè)置并不復(fù)雜，較多的被應(yīng)用到學(xué)校之中。

2.2 透?jìng)鲾?shù)據(jù)

由于LORA 自身具備的特點(diǎn)，可以直接實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊之間的透?jìng)鲾?shù)據(jù)，并且在整個(gè)特權(quán)數(shù)據(jù)的過(guò)程之中，并不需要進(jìn)行有線網(wǎng)絡(luò)的連接，LORA本身可以直接與服務(wù)器工作，不需要再借助于其他的應(yīng)用程序。

2.3 定時(shí)上報(bào)

該種工作模式主要是通過(guò)在LORA硬件之上設(shè)置各個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)智商定性時(shí)間設(shè)置，當(dāng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)之時(shí)，在相應(yīng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)之內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行喚醒服務(wù)，對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行喚醒進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)。

在學(xué)校工程中，對(duì)于基于LORA 的智能水電表三種工作模式的使用，主要是采用的自動(dòng)輪詢(xún)，該種模式能夠盡可能的減少功耗。在該種模式之下，智能水電表在大多數(shù)情況之下都處于并不會(huì)對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)上報(bào)的狀態(tài)，只有當(dāng)LORA 集中器發(fā)出指令之時(shí)，信號(hào)接收器才會(huì)接受到信號(hào)，從而喚醒智能水電表，并且在喚醒的過(guò)程之中，水電表會(huì)根據(jù)條件進(jìn)行比對(duì)，只有當(dāng)?shù)刂沸畔?、用?hù)信息、時(shí)間信息等信息完全一致時(shí)，集中器才會(huì)發(fā)射相應(yīng)的信號(hào)到時(shí)間表之中，這時(shí)智能終端將接受到水電表發(fā)送的信息，然后再進(jìn)行地址與指令的比對(duì)，假如二者與情況不符，該條件也不會(huì)被執(zhí)行，只有當(dāng)服務(wù)器接收到集中器發(fā)送信號(hào)，并且條件比對(duì)一致后，數(shù)據(jù)才能夠進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，計(jì)費(fèi)等功能才會(huì)啟動(dòng)。

3 智能水電表應(yīng)用到學(xué)校工程之中的必要性

學(xué)校由于其人群密集的特點(diǎn)，很大程度上有著直接應(yīng)用智能水電表的先決條件，在校園之中應(yīng)用智能水電表，不僅能夠節(jié)省人力物力開(kāi)支，也能夠提高安全性。基于LORA的智能水電表與傳統(tǒng)的水電表管理方式的對(duì)比表，如下表1所示：

表1 基于LORA 的智能水電表與傳統(tǒng)的水電表管理方式的對(duì)比表

從上表可以看出，相較于傳統(tǒng)的智能水電表，基于LORA的智能水電表在付費(fèi)方式、交易結(jié)算、智能管理、欠費(fèi)提醒等4 個(gè)方面都具有相當(dāng)大的優(yōu)越性，能夠有效的規(guī)避以往的人工抄表，浪費(fèi)人力物力，財(cái)力，并且得到結(jié)果誤差大的缺點(diǎn)，也有利于學(xué)校更好的掌控整個(gè)校園內(nèi)的用水用電情況，制定相應(yīng)的后續(xù)計(jì)劃，有效的減少學(xué)校中常見(jiàn)的浪費(fèi)水資源以及電力資源的現(xiàn)象。

對(duì)比人工抄表等傳統(tǒng)的抄表方式，基于LORA的智能水電表傳達(dá)的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，不會(huì)帶有人工抄表產(chǎn)生的誤差，同時(shí)，也具有較強(qiáng)的抗干擾性，還能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，可以使得學(xué)校更好的對(duì)于學(xué)校內(nèi)部的水電系統(tǒng)進(jìn)行控制。在學(xué)校實(shí)際應(yīng)用智能水電表的過(guò)程之中，也能夠排除一些不必要的人為浪費(fèi)水電資源的現(xiàn)象，例如，當(dāng)前的很多學(xué)校管道修建時(shí)間較長(zhǎng)，可能會(huì)隨時(shí)發(fā)生漏水等現(xiàn)象，漏水可能是隱藏的，無(wú)人知曉的，但是安裝了該系統(tǒng)之后，就能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)管道產(chǎn)生的問(wèn)題，概述者的發(fā)現(xiàn)，主要是通過(guò)與其他時(shí)段的數(shù)據(jù)對(duì)比進(jìn)行，假如在某一天某管道的水表，長(zhǎng)期有一定的流量，并且該天的流量值與其他天的流量值有一定的差距，就可以判斷出是否有發(fā)生漏水現(xiàn)象。同時(shí)，不關(guān)水龍頭的問(wèn)題造成的資源浪費(fèi)，也能夠得到及時(shí)的解決。

4 結(jié)論

當(dāng)前在學(xué)校工程之中，基于LORA 的智能水電表已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，基于LORA 的智能水電表不僅在安裝和維護(hù)上具有較大的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也極好，也無(wú)需借助有線網(wǎng)絡(luò)，可有效的保證信號(hào)傳輸。同時(shí)，該系統(tǒng)由于耗能低，可以?xún)H依靠電池能源便能維持好運(yùn)轉(zhuǎn)，因此也可以保證在學(xué)生的寒暑假期間，也不會(huì)因?yàn)閿嗨嚯姸l(fā)生任何的故障，但使重新開(kāi)學(xué)時(shí)，依然能夠正常啟動(dòng)，應(yīng)用到學(xué)校工程之中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。總而言之，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，基于學(xué)校的現(xiàn)實(shí)要求以及基于LORA 的智能水電表具備的功能上的優(yōu)越性，基于LORA 的智能水電表，已經(jīng)較大的普及到了學(xué)校工程之中，在學(xué)校工程之中得到了廣泛的應(yīng)用。