基于C/S與B/S混合結構的高校遠程抄表系統

梁鐵 郝真鳴

(河北大學新校區管理與建設辦公室河北保定071002)

1 引言

電能是高校中使用最為廣泛的一種能源，涉及到校園建設管理的所有領域和師生員工生活的方方面面。自然，在構建節約型社會的新時期如何做好電能的有效節約，也就成為了實現節約型校園的當務之急。而如何將電能損耗控制在一個比較合理的水平，很大程度上取決于用電的管理水平。高校的用電管理問題,一直是擺在管理者面前的一道難題。傳統的以手工操作為主的用電管理方式,信息反饋慢、工作效率低、管理質量差。在科學技術飛速發展的今天,這種落后的管理方式已經顯得格格不入[1-3]。

因此,對校園用電實行智能化、信息化管理成為加強后勤管理建設,提高后勤管理服務水平的必然要求，也是進一步實現校園節能減排大勢所趨。遠程集中抄表系統是近年來發展迅速的的新興行業，由于其具有的操作簡便，管理先進，維護方便等特點，集中抄表的出現為用電規范化管理提供了新的手段，可以廣泛應用于各行業[4]。

針對河北大學校園用電管理方面遇到的實際問題，在借鑒國內外遠程集中抄表技術的相關理論及研究成果基礎上，經過深入研究分析，河北大學新校區管理與建設辦公室在已有研究工作基礎上，依托河北大學節能技術研發中心，反復論證，設計實現了基于C/S和B/S混合結構的高校遠程抄表系統[5,6]。

2 系統整體設計

考慮到大學各校區內用電單位數量多，用電情況復雜，涉及到管理成本較高的實際情況，為方便管理部門隨時采集終端工作狀態以及了解校區各單位用電情況，以便統籌管理，開發設計了基于C/S和B/S混合結構的高校遠程抄表系統。整個系統開發工作包括數據采集終端的軟硬件開發、數據庫程序編制、水電管理網站建設等。

系統所有綜合數據采集終端機通過網線由安裝于服務器上的軟件統一控制。系統的硬件部分為綜合數據采集終端，軟件部分分為數據采集模塊和數據處理模塊2部分，整個系統的結構圖如圖1所示。

圖1 系統整體結構圖

系統由安裝于各教學樓配電室的綜合數據采集終端實時采集各用電單位用電量，通過已有的校園網絡將數據上傳至遠端的服務器，服務器將數據處理分析后通過架設于服務器的網站將數據公布于互聯網，以便于用戶查詢。

3 遠程數據采集終端的設計

系統的前端硬件部分主要是完成電度表脈沖數據的采集、運算及遠程傳輸。針對大學校園水電管理的實際需求以及整個大學校園網絡化進程，采用超低功耗高性能的嵌入式處理器設計開發了綜合數據采集終端。

綜合數據采集終端具體實現了以下功能：

①為方便系統功能的擴展，不斷滿足校園管理遇到新問題而提出的新要求，本終端主板預留了這32路數字接口，通過預留的數字接口，可以同時完成水表數、電表數、設備運行狀態、溫度、濕度、告警信號和照明等現場信息的實時采集，并且能保證工作互不干擾；

②遠程設定表底，確保系統數據和電度表數據保持一致;電度表倍率設置，確保相對用電量大的單位的數據準確性；

③實現時間自動同步，確保網絡通信數據的傳輸同步性，從而滿足對數據一致性可靠性的要求；

④為了方便數據傳輸以及合理利用已有的校園設施，終端內部集成了以太網模塊，可以通過設定相應的IP地址，利用河北大學已有校園網進行所采集數據的高速高質傳輸。

根據校區各用電單位實際用電情況，系統將前端數據采集終端合理的分布在各用電樓宇，實現了對不同現場情況的實時監控管理。

4 基于C/S和B/S混合結構的管理系統設計

通過分析研究，C/S結構具有服務器消耗資源少、響應快以及響應時時性好等優點，但是開發成本較高，并且隨著系統規模的不斷擴大會增加系統維護的開銷。B/S的優勢主要體現在管理維護方便，開發成本低以及用戶使用方便等方面。充分考慮到這兩種結構的特點，在數據采集模塊采用C/S結構，數據處理子模塊采用B/S結構[7,8]。

數據采集模塊的主要功能包括：遠程設置終端機采集參數、向終端機發布數據回傳命令并接受回傳數據和監控終端機的運行狀態并記錄系統運行日志等。基于其功能特點，此系統必須持續高效運行以確保采集終端正常穩定工作?；谝陨闲枨?，系統數據采集部分采用C/S結構。充分利用系統兩端硬件環境的優勢，將任務合理分配到Client端和Server端來實現，降低了系統的通訊開銷，提高系統的響應速度。

校園管理人員可以通過該模塊對所有數據采集終端機實現在線狀態監控。一旦設備出現故障，系統將迅速給出報警通知管理人員，管理人員通過網站就能在第一時間了解故障相關信息，例如故障發生地點和時間，真正實現了智能化用電管理，大大節約了管理成本。

數據處理模塊主要功能是對采集到的數據進行分類匯總處理，并將處理結果以圖表形式呈現給用戶。考慮到其功能特點，此部分必須要能支持較大的并發數以滿足大量用戶的查詢需求，并且隨著用戶的不斷增多，其維護不能過于復雜昂貴。另外，在滿足基本的查詢需求的同時，良好的用戶體驗也非常重要?；谝陨峡紤]，系統在此部分采用B/S結構，將系統功能實現的核心部分集中到服務器上，簡化了系統后期的開發維護和使用。客戶機上只需安裝一個瀏覽器，就能實現與數據庫的數據交互。通過將每次查詢的運行結果保存于服務器端以減少不必要的重復計算，大大地提高了系統地查詢速度，增大了并發服務數，減少了運行費用。

為方便用戶查詢管理，系統使用asp.net開發平臺、C#語言和SQL server2005數據庫開發完成了水電管理網站，網站通過校園網進行水電信息的公布。asp.net是開發Web應用程序的基礎架構，除了它內部的運作方法外，對外也顯露了許多的開發支持，讓開發人員可以利用它來發展出許多強大的Web應用程序解決方案。而C#是微軟公司發布的一種面向對象的、運行于.NETFramework之上的高級程序設計語言。針對系統數據存儲量大小，選用了SQL server 2005數據庫進行水電數據的存儲,使用上述環境和語言進行系統的開發十分高效便利。

系統網站將綜合數據采集終端采集到的用電數據進行匯總分析，然后通過圖表的形式直觀的將各單位用電量情況按年月日為單位分別反應，并且提供了各時段用電情況的對比，最后通過網頁形式將結果公布。管理人員以及一般用戶通過登錄該網站就可以隨時在線查詢各單位不同時段用電情況。此外，為方便學校進行用電的成本核算與定額，管理人員通過網站可為各用電單位設置獨立的用戶賬號，建立諸如電器名稱、數量、使用時間等基本信息檔案，系統依據這些基本信息先期設定數據指標，結合系統前端采集到的數據，從而自動生成該用電單位的用電計劃量。

5 結束語

隨著人們對對校園節能減排的不斷重視，高校管理者迫切需要一種采用最新現代技術的，能夠及時、準確、全面地反映用電情況，且投資較少，安裝及維護方便，通訊可靠，計量準確的電能遠程集中抄表系統解決方案，來解決日益復雜的高校用電戶的管理問題，提高管理部門的效率、效益和自動化管理水平。

針對大學用電管理出現的實際問題，設計實現了基于C/S和B/S混合結構的高校遠程集中抄表系統，并已成功在某大學新校區科技教育園區所有教學樓進行了推廣，系統至今運行良好，數據準確，實現了監控管理校區各單位水電耗能情況的預期目標。

[1]趙曉珊．淺談高校水電管理的問題與對策[J].現代農業科學，2008,1(15):105-107.

[2]薛彩芳.創建“節約型”高校的思路與對策[J].中國科技信息，2006(16):47-48.

[3]金會全.對高校用電管理工作的幾點思考[J].本溪冶金高等?？茖W校學報,2002,4(1):70-71.

[4]劉嘉泉.基于以太網的遠程自動抄表系統[D].杭州：浙江大學,2005.

[5]馬海菊.基于Web S ervice的嵌入式遠程抄表監控系統的設計與實現[D].青島:青島科技大學,2008.

[6]王 琦.基于嵌入式操作系統的遠程抄表監控終端設計[D].青島:中國海洋大學,2005.

[7]劉 惠.基于C/S與B/S的煤礦安全監察信息管理系統研究[D].西安：西安科技大學,2005.

[8]張小剛.基于C/S與B/S混合結構的自動測控平臺軟件結構設計[D].山東：中國石油大學，2008.