基于校園網絡的電能計量管理系統設計

中原工學院 李世曉

基于校園網絡的電能計量管理系統設計

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絡的智能電能計量管理系統，并且闡述了該系統的結構和功能，以及軟、硬件設計方案，給出了硬件配置圖和基于VC軟件的監控管理系統。該系統具有傳輸速率高、數據實時、運行可靠和管理科學的優點,可以較好地實現電能的計量與管理。

一、電能計量管理系統概述

電能計量管理系統是集電能數據采集、數據傳輸、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。隨著高校辦學規模的不斷擴大和師生人數的不斷增多，建立與高校實際情況相適應的電能計量管理系統，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的必要性

近年來，隨著高校的不斷發展和辦學規模的逐漸擴大，在校師生人數也越來越多，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約型社會的要求。這就要求高校在建設節約型校園、加強節能工作力度和宣傳教育的同時，也要不斷探索節能工作新途徑。

1.高校電能計量管理的現狀。許多高校近些年來都陸續安裝了電能計量設備和其他一些節能產品，來實現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計時還不科學、不全面，許多高校除了在經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，也不符合現在所積極倡導的創建節約型校園的政策。

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

2.采用電能計量管理系統的必要性。智能用電管理系統就是基于以上用電現狀和管理需求而量身定制的系統，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據的分析管理，校內商業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據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、系統方案設計

1.方案總體設計。隨著信息技術的發展，互聯網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。校園網將各種不同應用的信息資源通過高性能的網絡設備相互連接起來，形成校園的內部局域網系統，對外通過路由設備接入廣域網中。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濟性。因此，采用基于校園網的智能電能管理系統，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域的用電信息，從而實現科學和高效的智能用電管理功能。

從結構上講，智能用電管理系統是集用電系統、校園網絡、主站服務系統和查詢系統與一體的，實現校園網內用戶電能數據的自動采集、分析與計費等功能。

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

本系統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，實現電能的計量。并將終端用戶的電能數據由電能計量儀采集并通過校園網絡傳至服務器端。

校園網絡主要起到數據傳輸的功能，通過在校內各個區域分布的網絡終端，可以將校內各個用電終端的電能數據通過校園網絡傳輸到服務器上進行數據的備份和分析。

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

3.系統的軟件配置和特點。系統的軟件設計包括數據通信部分和后臺數據管理部分，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，較好的數據庫管理功能。

（1）數據通信。數據通信包括電能數據的獲取、查詢和電表參數的設置。它可以完成查詢電表內各種計量信息的主要任務。參數設置主要用于電表內的各種參數的設置，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）后臺數據管理。后臺數據管理主要包括3個模塊：信息檔案管理模塊、數據查詢模塊和數據管理模塊。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注冊登錄或者在外網通過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，進行數據完整性分析、用量統計分析和用量等級分析等各種數據分析操作。

四、智能電能管理系統的特點

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，可根據實時數據進行錯峰調節，改變了以往僅憑經驗判斷的工作方式，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.可實現日、月、季、年用電總量、分路電量統計和查詢功能，并可對用電量進行比較和分析。

4.能夠實現遠程遙控斷、送電和定時斷、送電功能。

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

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，實現了便捷的用電收費管理。

基于校園網絡的高校智能電能管理系統涉及軟件、硬件設計的各個環節，是一個復雜的系統。本文提出的基于校園網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據統計、分析和管理功能，通過采取科學的電能管理模式和手段，推動節約型校園的建設工作，制定合理的校園節約管理體系，更好的促進高校的健康、和諧、可持續發展。

電能計量是一項長期和基礎性的生產工作，涉及各方的經濟利益和社會效益，而且隨著今后技術的發展和計量工作要求的提高，電能計量管理系統也將不斷地進行完善。通過這個系統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。