梁铁 郝真鸣
(河北大学新校区管理与建设办公室河北保定071002)
电能是高校中使用最为广泛的一种能源,涉及到校园建设管理的所有领域和师生员工生活的方方面面。自然,在构建节约型社会的新时期如何做好电能的有效节约,也就成为了实现节约型校园的当务之急。而如何将电能损耗控制在一个比较合理的水平,很大程度上取决于用电的管理水平。高校的用电管理问题,一直是摆在管理者面前的一道难题。传统的以手工操作为主的用电管理方式,信息反馈慢、工作效率低、管理质量差。在科学技术飞速发展的今天,这种落后的管理方式已经显得格格不入[1-3]。
因此,对校园用电实行智能化、信息化管理成为加强后勤管理建设,提高后勤管理服务水平的必然要求,也是进一步实现校园节能减排大势所趋。远程集中抄表系统是近年来发展迅速的的新兴行业,由于其具有的操作简便,管理先进,维护方便等特点,集中抄表的出现为用电规范化管理提供了新的手段,可以广泛应用于各行业[4]。
针对河北大学校园用电管理方面遇到的实际问题,在借鉴国内外远程集中抄表技术的相关理论及研究成果基础上,经过深入研究分析,河北大学新校区管理与建设办公室在已有研究工作基础上,依托河北大学节能技术研发中心,反复论证,设计实现了基于C/S和B/S混合结构的高校远程抄表系统[5,6]。
考虑到大学各校区内用电单位数量多,用电情况复杂,涉及到管理成本较高的实际情况,为方便管理部门随时采集终端工作状态以及了解校区各单位用电情况,以便统筹管理,开发设计了基于C/S和B/S混合结构的高校远程抄表系统。整个系统开发工作包括数据采集终端的软硬件开发、数据库程序编制、水电管理网站建设等。
系统所有综合数据采集终端机通过网线由安装于服务器上的软件统一控制。系统的硬件部分为综合数据采集终端,软件部分分为数据采集模块和数据处理模块2部分,整个系统的结构图如图1所示。
图1 系统整体结构图
系统由安装于各教学楼配电室的综合数据采集终端实时采集各用电单位用电量,通过已有的校园网络将数据上传至远端的服务器,服务器将数据处理分析后通过架设于服务器的网站将数据公布于互联网,以便于用户查询。
系统的前端硬件部分主要是完成电度表脉冲数据的采集、运算及远程传输。针对大学校园水电管理的实际需求以及整个大学校园网络化进程,采用超低功耗高性能的嵌入式处理器设计开发了综合数据采集终端。
综合数据采集终端具体实现了以下功能:
①为方便系统功能的扩展,不断满足校园管理遇到新问题而提出的新要求,本终端主板预留了这32路数字接口,通过预留的数字接口,可以同时完成水表数、电表数、设备运行状态、温度、湿度、告警信号和照明等现场信息的实时采集,并且能保证工作互不干扰;
②远程设定表底,确保系统数据和电度表数据保持一致;电度表倍率设置,确保相对用电量大的单位的数据准确性;
③实现时间自动同步,确保网络通信数据的传输同步性,从而满足对数据一致性可靠性的要求;
④为了方便数据传输以及合理利用已有的校园设施,终端内部集成了以太网模块,可以通过设定相应的IP地址,利用河北大学已有校园网进行所采集数据的高速高质传输。
根据校区各用电单位实际用电情况,系统将前端数据采集终端合理的分布在各用电楼宇,实现了对不同现场情况的实时监控管理。
通过分析研究,C/S结构具有服务器消耗资源少、响应快以及响应时时性好等优点,但是开发成本较高,并且随着系统规模的不断扩大会增加系统维护的开销。B/S的优势主要体现在管理维护方便,开发成本低以及用户使用方便等方面。充分考虑到这两种结构的特点,在数据采集模块采用C/S结构,数据处理子模块采用B/S结构[7,8]。
数据采集模块的主要功能包括:远程设置终端机采集参数、向终端机发布数据回传命令并接受回传数据和监控终端机的运行状态并记录系统运行日志等。基于其功能特点,此系统必须持续高效运行以确保采集终端正常稳定工作。基于以上需求,系统数据采集部分采用C/S结构。充分利用系统两端硬件环境的优势,将任务合理分配到Client端和Server端来实现,降低了系统的通讯开销,提高系统的响应速度。
校园管理人员可以通过该模块对所有数据采集终端机实现在线状态监控。一旦设备出现故障,系统将迅速给出报警通知管理人员,管理人员通过网站就能在第一时间了解故障相关信息,例如故障发生地点和时间,真正实现了智能化用电管理,大大节约了管理成本。
数据处理模块主要功能是对采集到的数据进行分类汇总处理,并将处理结果以图表形式呈现给用户。考虑到其功能特点,此部分必须要能支持较大的并发数以满足大量用户的查询需求,并且随着用户的不断增多,其维护不能过于复杂昂贵。另外,在满足基本的查询需求的同时,良好的用户体验也非常重要。基于以上考虑,系统在此部分采用B/S结构,将系统功能实现的核心部分集中到服务器上,简化了系统后期的开发维护和使用。客户机上只需安装一个浏览器,就能实现与数据库的数据交互。通过将每次查询的运行结果保存于服务器端以减少不必要的重复计算,大大地提高了系统地查询速度,增大了并发服务数,减少了运行费用。
为方便用户查询管理,系统使用asp.net开发平台、C#语言和SQL server2005数据库开发完成了水电管理网站,网站通过校园网进行水电信息的公布。asp.net是开发Web应用程序的基础架构,除了它内部的运作方法外,对外也显露了许多的开发支持,让开发人员可以利用它来发展出许多强大的Web应用程序解决方案。而C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NETFramework之上的高级程序设计语言。针对系统数据存储量大小,选用了SQL server 2005数据库进行水电数据的存储,使用上述环境和语言进行系统的开发十分高效便利。
系统网站将综合数据采集终端采集到的用电数据进行汇总分析,然后通过图表的形式直观的将各单位用电量情况按年月日为单位分别反应,并且提供了各时段用电情况的对比,最后通过网页形式将结果公布。管理人员以及一般用户通过登录该网站就可以随时在线查询各单位不同时段用电情况。此外,为方便学校进行用电的成本核算与定额,管理人员通过网站可为各用电单位设置独立的用户账号,建立诸如电器名称、数量、使用时间等基本信息档案,系统依据这些基本信息先期设定数据指标,结合系统前端采集到的数据,从而自动生成该用电单位的用电计划量。
随着人们对对校园节能减排的不断重视,高校管理者迫切需要一种采用最新现代技术的,能够及时、准确、全面地反映用电情况,且投资较少,安装及维护方便,通讯可靠,计量准确的电能远程集中抄表系统解决方案,来解决日益复杂的高校用电户的管理问题,提高管理部门的效率、效益和自动化管理水平。
针对大学用电管理出现的实际问题,设计实现了基于C/S和B/S混合结构的高校远程集中抄表系统,并已成功在某大学新校区科技教育园区所有教学楼进行了推广,系统至今运行良好,数据准确,实现了监控管理校区各单位水电耗能情况的预期目标。
[1]赵晓珊.浅谈高校水电管理的问题与对策[J].现代农业科学,2008,1(15):105-107.
[2]薛彩芳.创建“节约型”高校的思路与对策[J].中国科技信息,2006(16):47-48.
[3]金会全.对高校用电管理工作的几点思考[J].本溪冶金高等专科学校学报,2002,4(1):70-71.
[4]刘嘉泉.基于以太网的远程自动抄表系统[D].杭州:浙江大学,2005.
[5]马海菊.基于Web S ervice的嵌入式远程抄表监控系统的设计与实现[D].青岛:青岛科技大学,2008.
[6]王 琦.基于嵌入式操作系统的远程抄表监控终端设计[D].青岛:中国海洋大学,2005.
[7]刘 惠.基于C/S与B/S的煤矿安全监察信息管理系统研究[D].西安:西安科技大学,2005.
[8]张小刚.基于C/S与B/S混合结构的自动测控平台软件结构设计[D].山东:中国石油大学,2008.