物聯網在高校能源管理中的應用

長沙衛生職業學院 曹 旭

物聯網是新一代信息技術中的重要組成部分，實際上就是物物相連的互聯網，實際上有兩層含義，其一，其核心與基礎仍是互聯網，是互聯網的擴展可延伸網絡；其二，用戶擴展和延伸到了任何物品之間，在物品與物品之間實現信息的交換與通信。近年來隨著物聯網技術的不斷發展，“智慧地球”概念開始被提出，因此引發了世界各國對物聯網的追捧。物聯網在高校中應用目前已經成為學校建設的一個重要組成部分，促進了教學、管理及科研等方面現代化的實現，成為高校信息發展的一種必然發展趨勢。

1 物聯網自動抄表系統的架構

1.1 自動抄表系統

在高校節能工作中，綜合能源管理系統的建立是其中非常重要的組成部分，該系統建立以后，管理部門就可以對學校中的能源使用情況進行系統、全面的了解，清楚的根據新裝節能設備結算出節能比，并針對區域內的能源使用情況展開統籌分析。物聯網自動抄表系統是物聯網系統的一個重要分支，將用戶的的具體需求及相關資金投入作為工作的出發點，將相關技術綜合在一起展開實際應用，然后將分離的儀表采集終端聯接起來，在完成水、電、熱等能源計量的過程中，能源計量終端還能將計量數據上傳到系統平臺中，并利用系統平臺針對相關網絡數據進行收集和存儲，從而實現系統計量表的抄、查等相關功能。

1.2 自動抄表系統的組成

物聯網自動抄表系統的整體組成共有能源管理系統、集中器以及智能儀表等部分組成，將互聯網或者局域網與大量的智能計量終端連接起來，對產品穩定性及成本因素等多種相關因素進行分析，并不是將GPRS模塊、以太網模塊等通訊模塊融合到每一臺計量終端中，而是在二級系統架構模式的背景下，下行信道中選取的成本非常低廉，同時可靠性、專業性也更高一些，將這樣的計量終端信道接入到集中器中，并利用GPRS模塊、以太網模塊等模塊將這些信息傳到能源管理系統中。

1.3 自動抄表系統中組網方式

下行信道采集主要有載波、無線以及總線等幾種通信方式，其中，載波通信架構與電力線上，在電表中使用，通信性能比較好，但是在水表、熱表中，電力線卻體現出很多弊端，例如載波通信因為高噪聲等特征，其可靠性、實時性被制約，難以勝任實施抄讀的任務；無線通信利用無線電波方式進行數據傳輸，對環境要求比較高，同時模塊成本也比較高；總線通信在水、電、熱、氣表集抄中適用，其實時性和可靠性都不言而喻，但是在具體應用中也暴露出了一些缺點，例如RS485總線標準化時間較長，一度被市場壟斷，加上其抗干擾能力比較弱，在實際應用中很難展現其優勢。

因為高校地理位置存在差異，網絡資源配置也不同，利用單一的通信技術展開組網勢必會出現一些不合理問題，因此，必須多樣化共同組網，從而體現出不同環境中各自的優勢。

2 智能儀表功能特點

在校園節能建設過程中，主要將以能源監控平臺作為能源使用及驗收的指標，所有相關數據都來自物聯網中的智能表具，這樣一來這些表具計量的準確性以及傳輸過程中的可靠性就成為了人們判定能源使用量的主要依據，為此為基礎建立了能源管理系統數據平臺。因此，智能儀表的特點主要可以通過以下幾方面展開分析。

2.1 型號和規格的完整性

現在的物聯網自動抄表系統已經覆蓋了很多不同的能源領域，水、電、熱、氣4個種類目前均已經涵蓋，該系統可以針對水、電、熱、氣四類能源展開監控和計量。這種智能儀表還能對能源的使用量進行高精度的測量，比方說利用電表可以針對用戶的用電量等相關數據進行測量，這類智能儀表在工作中主要通過LCD將儀表顯示出測量參數，還可以對多種費用展開結算等。

2.2 控制功能

要想建設出智能化的校園，那么就必須對能源展開有效的控制，通過對智能儀表的利用，可以針對程序中的參數及時間等參數進行設定，并充分利用這些量值控制這些值。例如可以利用電表中的相關功能（惡性負載識別）對學生宿舍中的加熱棒等大功率負載進行有效識別，并及時斷電報警。這種功能可以對學生宿舍中違章電器的使用進行有效限制，從最大程度上消除隱患，對學校師生的生命財產安全進行保證。除此之外，如果智能表具中設定了負荷值、使用時間，這時檢測中使用能源已經超過了這一負荷值，那么也可以對其表具進行自動斷電。

2.3 通訊功能的可靠性

通訊功能非常完善是這種智能儀表最為顯著的特征之一，不同類型儀表中通訊模塊是不同的，主要利用來實現載波通訊，并利用總線對儀表總線類的產品中的數據進行傳輸。現階段在我國高校能源管理中，對通訊進行應用可以對當前儀表的狀態、量值以及異常信息準確的傳回到系統中，這樣系統就可以對這些數據和信息進行進一步的分析與評估。

3 選擇物聯網自動抄表系統的組網方式

從集中器到智能儀表之間部分的通訊屬于下行信道的采集工作，載波、無線以及總線三種通信方式是市場主流的方式，下面我們針對這幾種不同方式展開分析。

3.1 載波通信

載波通信需要以電力線為基礎進行架構，多數情況下在電表中使用，特別是高校新型家屬樓以及教學樓中的應用，其通訊性能比較好，但是從氣表、水表以及熱表等方面來看，電線的弊病主要可以從以下方面分析：第一，氣表、水表以及熱表周圍沒有適合通信的電力線；第二，載波通信本身的噪聲非常高，衰減也比較高，因此，其可靠性和實時性受到了嚴重的制約，很難實現實時抄讀和閥門控制等方面的工作；第三，載波模塊的方式是氣表、水表以及熱表主要采用的方式，其成本非常高，每只表分攤的成本也非常高，所以，由于氣表、水表以及熱表針對實時數據的采集提出了較高要求，因此不會將載波通信作為理想的信道。

3.2 無線通信

無線通信是指利用無線電波的方式傳輸數據和信息，這種傳輸技術對環境條件的要求非常高，其成本也比較高，因此氣表、水表以及熱表等智能表中使用并不適合。首先，無線通信在工作中需要進行供電，電池的使用壽命遠遠不能滿足頻繁的控制及抄讀需要的，為了解決這一問題，需要在表外部增加一些供電設備，這樣一來并沒有起到應有的效果；同時，通產會將這些智能表安裝在用戶管井、表箱等位置，而管井、表箱等位置又是無線通信的死角，所以，無線通信的可靠性并不強。

3.3 總線通信

對于氣表、水表以及熱表來說，讀表抄表是計量終端的主要作用之一，總線通信方式是可靠終端采集的位移有效信道，其實時性和可靠性是不言而喻的。現階段我們可以在市場中看到很多的總線，RS485總線及MBUS總線經過多年來的沉淀目前已經成為市場中的主流，RS485總線生產廠家非常多，其標準化的時間也比較長，所以一度被市場壟斷，后來因為受到總線自身特性的影響，其抗干擾能力和線路拓撲性都比較弱，在應用過程中其優勢很難得到體現。MBUS總線專門應用于表計終端計量控制中，同時MBUS總線具有一定的供電能力，因此，對水表進行抄讀非常安全、可靠，還能實現對閥門供電的控制。

因為高校地理位置存在一定差異，同時網絡資源配置等因素也不同，利用單一通信技術組網合理性并不強，所以，必須兼顧多樣化的特點選擇組網方式，最終選擇出與實際情況相符合的組網方式。

4 結語

綜上所述，物聯網自動抄表系統為高校能源管理提供了重要的數據分析依據，未來的高效能源預算和能耗配比將會更加合理、科學。本文針對物聯網自動手表系統的相關理論以及在高校能源管理中的運用展開了分析，同時提出了通訊模塊的智能儀表利用計量、監控等方式，與信道一同構成自動抄表系統，充分實現了對能源計量與監控的準確性，此外還對能源使用情況展開了分析，高校能源管理的智能化及系統化均得到了提高，為高校中能源管理工作的順利進行提供了重要依據。

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