基于微信小程序框架的智能能耗監測系統設計

周博文 顧晨曦 梁倩茹

摘? ?要：近年來，隨著移動互聯網的發展以及網絡普及度增高，網絡傳輸速率加快，基于互聯網的遠程終端控制，遠程監測，遠程操作的設備技術更加成熟，遠程監測控制系統的價值也逐漸凸顯。此類設備能夠連接互聯網，通過云服務器進行數據交互，可以通過手機或者電腦設備進行遠程的數據查看和硬件操作，在電力管理中，電量數據的采集和分析是最重要的一部分，在此基礎上能夠減少查詢電量數據的人力消耗，加強電量查詢的精準度，為電力管理提供更科學的方法。微信小程序的出現改變了手機軟件的形態，其不一定獨立存在，可以包含在微信中，十分方便。文章利用微信小程序作為客戶端依托設計，設計一套基于遠程控制裝置的能耗監測系統。

關鍵詞：智能;能耗;監控;遠程;微信小程序

1? ? 高校的電量管理現狀

在學校生活中，每個宿舍都有大大小小的用電器，功率有高有低，但是一般情況下宿舍都是嚴禁使用大功率電器的，這類大功率用電器大多不安全，在宿舍使用容易引發火災等一系列人員傷亡事故，而且違章電器雖然明令禁止，但還是有宿舍偷偷使用，這是一大安全隱患。

在南京郵電大學通達學院周圍學校的電力管理中，每個宿舍的電量查詢，往往通過宿舍管理者對每一間宿舍進行抄表，這種抄表方式消耗人力，不僅效率低而且有錯誤的可能性，造成不必要損失。

每天的宿舍斷電都是通過宿管手動的拉電閘，效率低而且安全性不是很可靠。如果某間宿舍斷了電，需要學生找宿管反映，然后宿管帶電房鑰匙幫學生去打開，假如宿管有事情不在，這樣也不能及時地供電，會造成一定的損失。

2? ? 智能能耗監測系統

電量管理是學校管理的重要一環。人工管理不再是最方便的一種方法，智能管理更加可靠、快捷、精確。智能能耗監測系統分為電量采集和數據管理應用兩部分，能夠實現電量的采集、監控、查詢、數據統計、用電狀況提示等功能。將此系統運用在高校電量管理上，將會大大減少人力開銷，方便管理者和學生用戶查詢實時用電，提升電量管理質量[1]。

智能能耗監測系統盡力擺脫人工，使電量管理更加智能化，從宿舍電量到社會上公司電量管理、小區電量管理都可以使用，它是集電表、電量實時采集、數據實時通信、電量數據分析為一體的智能化系統。利用本校所學的數據庫編程、電工電子電路設計、數據傳輸技術、微信小程序編程技術實現用電量實時監控、電量使用統計、用電情況提示以及是否使用違章電器或用電是否正常的多功能程序系統。整個智能能耗監測系統結構完整、功能全面，有效地實現其在電力管理中的重要角色，對于改善學校的電力管理方面扮演重要角色。

智能能耗監測系統在實際的使用中，將查詢用電量的方式進行的大幅的簡化，同時也提高了抄表的精確程度。在人力抄表的過程，難免會遇到一定問題，如宿舍門打不開、電表在偏僻的地方、影響宿舍的正常活動等情況。遠程抄表能解決這些客觀因素，提高電量統計的效率。能夠使宿舍管理的人力資源得到合理的利用。

3? ? 遠程電量監測和控制模塊

遠程電量監測和控制模塊主要包括電源模塊、繼電器開關模塊、通信模塊、電量模塊以及主控模塊。

3.1? 電源模塊

電源模塊作為硬件設備的通斷電，為裝置提供12 V，5 V，3.3 V電源，輸入為220 V，使模塊能夠正常運行。

3.2? 繼電器開關模塊

根據用戶通過通訊模塊發送通斷指令給主控，主控進行分析將對繼電器開關模塊進行控制，完成用戶對電源的通斷操作。

3.3? 通信模塊

收發網絡數據、用戶指令和返回數據都是都通過通信模塊進行傳輸，用戶在客戶端進行指令發送，通信模塊進行數據轉化，將指令發送給主控模塊，或者將電量采集模塊所返回的信息回給用戶客戶端，實現用電數據的傳送和相關控制功能。

3.4? 電量模塊

通過電流取樣電路和電壓取樣電路的輸出端連接計量芯片的輸入端，計量芯片的輸出端通過引線接線孔設置連接計度器輸出模塊和脈沖輸出模塊，計量芯片連接電源模塊的輸出端。電源模塊對交流電進行降壓穩壓后供給整機使用。電流取樣電路和電壓取樣電路分別采集電流信號和電壓信號輸送到計量芯片，計量芯片內部進行信號處理。將采集信息給主控模塊，主控模塊通過通信模塊發送至用戶客戶端。

3.5? 主控模塊

根據通信模塊傳送的消息指令進行操作。讀取電量數據，通過網絡接口發送至遠程主機;同時接收主機指令，實現繼電器開關控制。

封裝外殼的裝置和裝置內部結構如圖1—2所示。

4? ? 依托微信小程序的監測系統設計

4.1? 注冊登錄

當點擊智能能耗監測系統小程序，就會彈出進入系統畫面，微信授權后，用戶可以通過自己的學號注冊成為使用者，選擇對應系統，用戶名和密碼匹配后就能使用監測系統，如圖3所示。

4.2? 系統管理分析

智能能耗監測系統主要是兩類管理權限。一類是單位個人的電量查詢，這類用戶可以查詢自己的單位、宿舍用電，以及自己宿舍當時的用電是否正常，如圖4—5所示。還有一類就是管理員身份，管理員權限可以查看每個宿舍的用電量，而且可以查看宿舍的用電狀況是否正常，如果查看到不正常用電的宿舍，就可以到具體的宿舍進行檢查，方便宿舍管理。

4.3? 電量數據采集功能和用電狀況的顯示

在智能能耗監測系統的實際使用中，能夠根據使用需求提供用戶登錄、電量查詢、用電情況等多元化功能。通過成熟的通信聯網模塊USR-TCP232-T2實現RJ45網口與TTL串口之間的數據透明傳輸[2]。根據電量采集模塊的電流取樣計算和電壓取樣計算采集用電量和電路情況對數據進行實時的采集。通過智能能耗監測系統可以對數據進行監控以及對電量的通斷進行控制，一旦用電情況異常，用戶也能及時的發現，方便通知管理人員能夠及時斷電，然后對問題進行排查，及時處理。該系統運行穩定可靠，提高了用電管理的效率，如圖6所示。

4.4? 信息的實時傳輸

智能能耗監測系統具備實時抄表的功能，該功能能夠根據用戶的意愿進行實時的查詢，這種電量采集不受時間和空間的影響，任意時間在任意的地方都可以查詢自己單位的用電量和用電是否正常，具備即時性。當用電量使用完的時候，電力也會停止輸送，這對學校的電力供應也是一種保障，對宿舍用戶用電的合理管控。對于學校的電力管理優化方面大有裨益。

5? ? 結語

智能能耗監測系統是互聯網時代發展的產物，是實現互聯網技術代替人工技術的體現，是智能化管理的成果，通過遠程電量監測與控制裝置和監測平臺的結合，更加科學合理地管理學校宿舍的電量，節約了宿舍管理的人力資源消耗，也提升信息數據的智能化，對電力使用提供穩定的保障[3]。同時也加快社會智能化的進步。

[參考文獻]

[1]呂云翔，田旺，朱子彧，等.小程序，大未來：微信小程序開發[M].北京：電子工業出版社，2018.

[2]基思，桑布爾斯.JavaScript DOM編程藝術[M].2版.楊濤，王建橋，楊曉云，等，譯.北京：人民郵電出版社，2011.

[3]李苗，王超君.電量采集系統相關技術的應用與分析[J].機電信息，2012（18）：119-120.