淺析智能水電表在學(xué)校工程中的應(yīng)用

（中建八局第二建設(shè)有限公司，山東濟南市，250000） 羅先豪 張云皓

能源短缺問題一直以來都是一個世界性的問題，我國一直都是一個缺水缺電的國家。學(xué)校是一個集體生活的場所，匯聚著大量的學(xué)生和教職工，在生活上與作息上具有一定的規(guī)律性，有著應(yīng)用智能水電表的優(yōu)勢條件。伴隨著學(xué)生用水過程中所用水電費的不透明現(xiàn)象，以及學(xué)生用水過程中的水資源浪費現(xiàn)象日益引起社會的關(guān)注，為了使學(xué)生能夠?qū)τ谧陨碓谒奚崴褂玫乃娰M進行實時的快捷的查詢，減少在水電資源上的人為浪費，形成節(jié)省水電費的環(huán)保意識，也為了方便于學(xué)校更好的對于學(xué)生所用水電費的情況進行實時的監(jiān)測，保障學(xué)校后勤管理的安全以及優(yōu)化后勤管理的效率，在學(xué)校中普遍應(yīng)用智能水電表已經(jīng)成為了當前學(xué)校工程的一大趨勢，智能水電表應(yīng)用在學(xué)校工程之中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)校后勤管理效率的優(yōu)化，保證安全，也能夠提高學(xué)生的環(huán)保意識，達到節(jié)約資源的目的。

本文將對于智能水電表在學(xué)校工程之中的應(yīng)用進行簡要的闡述，對于當前學(xué)校應(yīng)用的智能水電表的應(yīng)用原理進行相應(yīng)的闡述，對于智能水表達到的效果與特點進行分析，闡述智能水表的優(yōu)越性。

1 智能水電表概述

智能水電表是為了使得學(xué)生能夠?qū)崟r的查看自身的水電使用情況，后勤管理部門更方便的監(jiān)控校園內(nèi)部的水電使用情況而設(shè)計出的一個表，該系統(tǒng)運用了計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等技術(shù)，覆蓋學(xué)校的辦公室，教學(xué)樓，宿舍樓等全部角度，能夠支持抄表、控制，具有預(yù)付費功能。當前，被較多的應(yīng)用于學(xué)校工程中的水電智能表系統(tǒng)，主要是基于LORA（依托于擴頻技術(shù)的無線傳輸通訊）實現(xiàn)，該種模式的智能水電表能夠規(guī)避傳統(tǒng)的水電表在人力資源成本上花費較多、系統(tǒng)不穩(wěn)定、傳輸數(shù)據(jù)容易受到干擾等諸多不足之處，同時能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離的傳輸，特別適合在學(xué)校內(nèi)使用。

1.1 智能水電表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能水電表依據(jù)由下而上的順序，總共分為三個層次，最下層為數(shù)據(jù)計量以及采集層次，中層為服務(wù)層面，最上層為用戶端層。三個層面各有不同的功能，其中數(shù)據(jù)計量采集成主要的功能為采集水表和電表的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)匯聚至終端，而通過服務(wù)器層面，這些數(shù)據(jù)將會通過校園內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，再由系統(tǒng)內(nèi)部的服務(wù)器對于數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計匯總，用戶端將通過物聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)進行傳輸，使得用戶能夠?qū)?shù)據(jù)進行操作和查詢。

1.1.1 數(shù)據(jù)計量采集層

當前市面上的大多數(shù)智能水電表，該層面主要是采用RS485 協(xié)議，RS485 協(xié)議會通過自動輪詢的工作模式，進行定時的表計數(shù)據(jù)收集，通過移動網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)進行傳輸。

1.1.2 服務(wù)器層

服務(wù)器層面主要是對于數(shù)據(jù)進行存儲。只要在任何一臺電腦中都可以使用相應(yīng)的地址到達服務(wù)器，輸入密碼后即可登錄系統(tǒng)，從而進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢，技術(shù)、統(tǒng)計、操作功能。服務(wù)器場面通常包括登錄模塊、實施水電信息模塊、水電用度模塊、水電價格模塊、區(qū)域設(shè)置模塊等等。

1.1.3 用戶層

根據(jù)學(xué)校內(nèi)部不同用戶的角色，通常可以將用戶層分為學(xué)校和學(xué)生個人端倆端，不同的用戶有著不同的需求，通常而言，學(xué)校用戶端的主要需求包括查看學(xué)生個人的用水用的電量、查看某一區(qū)域內(nèi)的用水用電量、用水用電量超過閾值的預(yù)警設(shè)置。學(xué)生個人端也主要包括首頁、我的兩個層面，通常來講，首頁中一般記錄著學(xué)生自己的消費情況，該種消費情況按照月展示也可以進行相應(yīng)的設(shè)置，從而設(shè)置為日、月、年，不同的設(shè)置情況將反映出不同的表格。在我的頁面中，將顯示學(xué)生的充值繳費以及余額。

基于LORA 的智能水電表，主要是添加LORA智能硬件到一般的水電表中，硬件耗能低，可以直接將其用于舊水電表的改裝之中，并且能夠即使在沒有能源補充的條件下，也能夠維持較長時間的刷新以及控制功能。

基于LORA 的智能水電表具有LORA 集中器、電表終端、硬件地址，集中器能夠接收到，若干個水表以及終端的信號，將信號進行轉(zhuǎn)換，使其成為能夠被接收到的數(shù)據(jù)，傳遞到服務(wù)層，再傳遞到用戶中心。

1.2 智能水電表的特點

1.2.1 耗能低

基于LORA的智能水電表可以不用依賴于有線網(wǎng)絡(luò)，消耗的能源較少，僅僅只需要采用電池供電即可，系統(tǒng)在線的時間會極大延長，維護成本大大降低，在學(xué)校中，即使是在寒暑假也可以維持較長時間的使用，由于耗能低改裝方便，也可以直接用于舊水電表中的改裝。

1.2.2 數(shù)據(jù)透明

在使用水電表的過程之中，水表將直接在機械字中顯現(xiàn)出來，通過表端的電子顯示屏，用戶可以直接在使用的過程中看到水表的變化，整個水表讀數(shù)與上傳的數(shù)據(jù)會完全一致，用戶可以在用水的過程中實時查看用水情況。

1.2.3 檢修便利

基于LORA 的智能水電表有自動報警功能，當智能水電表的某一個環(huán)節(jié)發(fā)生故障之時，在智能手表的液晶顯示屏上將顯示出故障信息，電池會直接對于報警器產(chǎn)生壓迫，報警器會散發(fā)出強烈的干擾信息，阻止LORA模塊的正常運行，從而使得當報警器響起時，維修人員能夠迅速的排除故障，進行相應(yīng)的檢修工作。

1.2.4 防干擾功能較強

基于LORA的智能水電表具有較強的防磁干擾功能，當感受到磁干擾時，水表會斷開閥門，停止供水，只有當干擾磁力消失以后，水電表才會正常，進行相應(yīng)的計量。

1.2.5 遠程控制

基于LORA的智能水電表能夠僅僅使用電腦實現(xiàn)遠程控制，只需要在管理系統(tǒng)之中放開權(quán)限，并不需要進行人工操作，便可以打開相應(yīng)的閥門，直接實行遠程操作。

2 智能水電表工作模式

2.1 自動輪詢

該種工作模式之下，智能水電表系統(tǒng)能夠僅僅通過指令，自動進行輪詢，不必通過服務(wù)器進行指令的下達，通過該種工作方式，可以最大程度的節(jié)省服務(wù)器傳送過程中發(fā)生的流量，因此，能夠一定程度上減輕服務(wù)器的壓力，并且該種工作模式的設(shè)置并不復(fù)雜，較多的被應(yīng)用到學(xué)校之中。

2.2 透傳數(shù)據(jù)

由于LORA 自身具備的特點，可以直接實現(xiàn)各個模塊之間的透傳數(shù)據(jù)，并且在整個特權(quán)數(shù)據(jù)的過程之中，并不需要進行有線網(wǎng)絡(luò)的連接，LORA本身可以直接與服務(wù)器工作，不需要再借助于其他的應(yīng)用程序。

2.3 定時上報

該種工作模式主要是通過在LORA硬件之上設(shè)置各個節(jié)點，每個節(jié)點智商定性時間設(shè)置，當節(jié)點到達之時，在相應(yīng)的時間節(jié)點之內(nèi)，系統(tǒng)會自動進行喚醒服務(wù)，對于系統(tǒng)進行喚醒進行數(shù)據(jù)上報。

在學(xué)校工程中，對于基于LORA 的智能水電表三種工作模式的使用，主要是采用的自動輪詢，該種模式能夠盡可能的減少功耗。在該種模式之下，智能水電表在大多數(shù)情況之下都處于并不會對于數(shù)據(jù)進行實時上報的狀態(tài)，只有當LORA 集中器發(fā)出指令之時，信號接收器才會接受到信號，從而喚醒智能水電表，并且在喚醒的過程之中，水電表會根據(jù)條件進行比對，只有當?shù)刂沸畔ⅰ⒂脩粜畔ⅰr間信息等信息完全一致時，集中器才會發(fā)射相應(yīng)的信號到時間表之中，這時智能終端將接受到水電表發(fā)送的信息，然后再進行地址與指令的比對，假如二者與情況不符，該條件也不會被執(zhí)行，只有當服務(wù)器接收到集中器發(fā)送信號，并且條件比對一致后，數(shù)據(jù)才能夠進入數(shù)據(jù)庫，計費等功能才會啟動。

3 智能水電表應(yīng)用到學(xué)校工程之中的必要性

學(xué)校由于其人群密集的特點，很大程度上有著直接應(yīng)用智能水電表的先決條件，在校園之中應(yīng)用智能水電表，不僅能夠節(jié)省人力物力開支，也能夠提高安全性。基于LORA的智能水電表與傳統(tǒng)的水電表管理方式的對比表，如下表1所示：

表1 基于LORA 的智能水電表與傳統(tǒng)的水電表管理方式的對比表

從上表可以看出，相較于傳統(tǒng)的智能水電表，基于LORA的智能水電表在付費方式、交易結(jié)算、智能管理、欠費提醒等4 個方面都具有相當大的優(yōu)越性，能夠有效的規(guī)避以往的人工抄表，浪費人力物力，財力，并且得到結(jié)果誤差大的缺點，也有利于學(xué)校更好的掌控整個校園內(nèi)的用水用電情況，制定相應(yīng)的后續(xù)計劃，有效的減少學(xué)校中常見的浪費水資源以及電力資源的現(xiàn)象。

對比人工抄表等傳統(tǒng)的抄表方式，基于LORA的智能水電表傳達的數(shù)據(jù)更加準確，不會帶有人工抄表產(chǎn)生的誤差，同時，也具有較強的抗干擾性，還能夠進行遠程控制，可以使得學(xué)校更好的對于學(xué)校內(nèi)部的水電系統(tǒng)進行控制。在學(xué)校實際應(yīng)用智能水電表的過程之中，也能夠排除一些不必要的人為浪費水電資源的現(xiàn)象，例如，當前的很多學(xué)校管道修建時間較長，可能會隨時發(fā)生漏水等現(xiàn)象，漏水可能是隱藏的，無人知曉的，但是安裝了該系統(tǒng)之后，就能夠及時的發(fā)現(xiàn)管道產(chǎn)生的問題，概述者的發(fā)現(xiàn)，主要是通過與其他時段的數(shù)據(jù)對比進行，假如在某一天某管道的水表，長期有一定的流量，并且該天的流量值與其他天的流量值有一定的差距，就可以判斷出是否有發(fā)生漏水現(xiàn)象。同時，不關(guān)水龍頭的問題造成的資源浪費，也能夠得到及時的解決。

4 結(jié)論

當前在學(xué)校工程之中，基于LORA 的智能水電表已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，基于LORA 的智能水電表不僅在安裝和維護上具有較大的優(yōu)勢，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也極好，也無需借助有線網(wǎng)絡(luò)，可有效的保證信號傳輸。同時，該系統(tǒng)由于耗能低，可以僅依靠電池能源便能維持好運轉(zhuǎn)，因此也可以保證在學(xué)生的寒暑假期間，也不會因為斷水、斷電而發(fā)生任何的故障，但使重新開學(xué)時，依然能夠正常啟動，應(yīng)用到學(xué)校工程之中具有較強的優(yōu)勢。總而言之，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，基于學(xué)校的現(xiàn)實要求以及基于LORA 的智能水電表具備的功能上的優(yōu)越性，基于LORA 的智能水電表，已經(jīng)較大的普及到了學(xué)校工程之中，在學(xué)校工程之中得到了廣泛的應(yīng)用。