基于高校校園電控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘要： 本文在分析傳統(tǒng)集中式電控系統(tǒng)存在缺陷的基礎(chǔ)上，運(yùn)用校園卡通平臺(tái)擴(kuò)展應(yīng)用的開(kāi)發(fā)模式，采用三方系統(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)了對(duì)公寓電控系統(tǒng)的無(wú)縫集成。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性和成熟性。該集成模式不僅為高校學(xué)生公寓用電的管理探索了條新途徑，而且對(duì)拓展校園卡通新的應(yīng)用具有定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞: 數(shù)字化校園；校園卡通平臺(tái)；集中式電控系統(tǒng)

0引言
隨著時(shí)代的進(jìn)步，高校學(xué)生公寓用電管理出現(xiàn)個(gè)性化發(fā)展趨勢(shì)。摒棄舊的用電管理模式，采用現(xiàn)代管理理念和技術(shù)從根本上滿足個(gè)性化需求已顯得十分迫切。校園卡通系統(tǒng)是數(shù)字校園的基礎(chǔ)性工程，旨在為廣大師生員工的教學(xué)、科研和生活提供方便、快捷的電子化服務(wù)，從根本上實(shí)現(xiàn)“卡在手，走遍校園”的設(shè)想。隨著校園卡通應(yīng)用領(lǐng)域的不斷推廣，將公寓用電管理納入卡通系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了用電管理智能化，而且對(duì)建設(shè)節(jié)約型校園有十分積極的促進(jìn)作用。

1校園卡通系統(tǒng)及傳統(tǒng)學(xué)生公寓用電管理現(xiàn)狀
1.1 校園卡通系統(tǒng)基本框架
校園卡通系統(tǒng)構(gòu)建于數(shù)字校園的統(tǒng)身份認(rèn)證、中央共享數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)信息門(mén)戶等基礎(chǔ)平臺(tái)之上，支撐學(xué)校教學(xué)、科研、管理和生活開(kāi)展的應(yīng)用系統(tǒng)。它與學(xué)校其他業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交換，是數(shù)字化校園的重要信息采集網(wǎng)絡(luò)，能夠?yàn)閷W(xué)校決策層提供實(shí)時(shí)可靠的基礎(chǔ)信息。其系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 校園卡通系統(tǒng)基本框架
由此可見(jiàn)，校園卡通系統(tǒng)在學(xué)校的各個(gè)方面得到了廣泛應(yīng)用。特別是卡通系統(tǒng)的消費(fèi)管理和身份認(rèn)證模式，已成為高校日常管理的主要手段。因此以卡為媒介，基于校園卡通系統(tǒng)平臺(tái)，開(kāi)展學(xué)生公寓用電計(jì)量計(jì)費(fèi)管理在技術(shù)上是可行的。
1.2傳統(tǒng)學(xué)生公寓用電管理現(xiàn)狀
高校學(xué)生公寓用電大多實(shí)行粗放式管理。由于缺乏有效的管理手段，用電浪費(fèi)大、安全隱患多等問(wèn)題突顯。隨著學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)和生活環(huán)境要求的提高，用電需求多樣化并呈現(xiàn)個(gè)性化發(fā)展。簡(jiǎn)單的開(kāi)放式用電管理不僅使學(xué)校難以承受巨大的開(kāi)支，學(xué)生的個(gè)性化需求也得不到滿足。
為了解決這種矛盾，部分高校開(kāi)始在公寓用電管理方面引入了IC卡用電管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)用電管理的計(jì)量化。但是該系統(tǒng)獨(dú)立于學(xué)校數(shù)字校園基礎(chǔ)平臺(tái)之外，不能與學(xué)校的業(yè)務(wù)系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，不能實(shí)現(xiàn)學(xué)校層面的數(shù)據(jù)共享，難以為學(xué)校提供實(shí)時(shí)可靠的數(shù)據(jù)信息，形成了又個(gè)校園信息孤島。

2基于校園卡通平臺(tái)的集中式電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 校園卡通擴(kuò)展應(yīng)用的開(kāi)發(fā)模式
為了便于對(duì)其他應(yīng)用系統(tǒng)的集成，校園卡通平臺(tái)采用通用接口與學(xué)?，F(xiàn)有的各種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，其系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式如圖2所示。
進(jìn)行系統(tǒng)集成時(shí)只需開(kāi)發(fā)相應(yīng)的同步程序。該同步程序調(diào)用相應(yīng)的 DLL 動(dòng)態(tài)庫(kù)，定期從卡通數(shù)據(jù)中心下載黑白名單。該黑白名單信息和數(shù)字校園基礎(chǔ)平臺(tái)相關(guān)信息進(jìn)行融合建立卡通擴(kuò)展應(yīng)用的身份識(shí)別基礎(chǔ)身份信息庫(kù)。通過(guò)定期運(yùn)行同步程序，來(lái)更新身份識(shí)別基礎(chǔ)身份庫(kù)，實(shí)現(xiàn)黑白名單的更新，為端應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)身份認(rèn)證提供有效的信息保障。端應(yīng)用程序在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮在需要查詢輸入條件的時(shí)候，通過(guò)校園卡的ID號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)應(yīng)用相關(guān)信息的調(diào)用。程序通過(guò)將校園卡ID號(hào)發(fā)送到身份識(shí)別基礎(chǔ)身份庫(kù)，來(lái)驗(yàn)證該校園卡的有效性。如果有效則會(huì)將應(yīng)用程序所需的身份信息返回到應(yīng)用程序。如果在黑名單中，則將會(huì)在應(yīng)用程序調(diào)用界面中報(bào)告相關(guān)錯(cuò)誤。在安裝應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)上安裝通用射頻讀卡器，學(xué)生在使用該系統(tǒng)時(shí)通過(guò)刷卡即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的本地應(yīng)用。

2.2系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)
集中式電控系統(tǒng)與校園卡通平臺(tái)采用三方系統(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。集中式電控系統(tǒng)硬件由電控系統(tǒng)服務(wù)器、電控單元管理機(jī)、電控單元三大部分組成；軟件系統(tǒng)則包括電控系統(tǒng)管理軟件、電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，電控單元管理機(jī)應(yīng)用與控制軟件?；谛@卡通系統(tǒng)的集中式電控系統(tǒng)的架構(gòu)如圖3所示。

圖3 基于校園卡通平臺(tái)的集中式電控系統(tǒng)構(gòu)架
2.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)公寓用電管理的特點(diǎn)，硬件控制系統(tǒng)采用集中式控制，每間宿舍采用路供電，獨(dú)立分配個(gè)電量計(jì)量模塊；對(duì)每層樓設(shè)置個(gè)電控箱，各控制部件集中安裝在樓層電控箱中，硬件控制系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 硬件控制系統(tǒng)
計(jì)量電控單元通過(guò)數(shù)據(jù)線與中繼板相連，是個(gè)有電能計(jì)量控制功能的單元裝置；中繼板與主板相連，向各計(jì)量控制單元傳達(dá)命令并進(jìn)行地址解析；電源板向主板、中繼板、顯示板等控制電路部分提供工作電源；主板負(fù)責(zé)傳達(dá)電控管理機(jī)動(dòng)作命令，通過(guò)中繼板采集、存儲(chǔ)各計(jì)量控電單元的用電量和當(dāng)控電狀態(tài)；顯示板與主板相連，用以顯示各計(jì)量控電單元用電狀態(tài)及用電量；電控管理機(jī)存儲(chǔ)電控管理服務(wù)器下達(dá)的信息，通過(guò)RS485通訊線與電控單元連接，下達(dá)控制命令，從各個(gè)電控單元中采集、存儲(chǔ)電能并上傳給電控管理服務(wù)器；電控管理服務(wù)器是臺(tái)安裝了電控管理軟件的計(jì)算機(jī)，它用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理與控制。
2.4 軟件功能設(shè)計(jì)
根據(jù)系統(tǒng)需求以及軟件系統(tǒng)的初始化和運(yùn)行維護(hù)需要，電控系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。

2.4.1基本信息維護(hù)
該模塊的功能主要體現(xiàn)在卡片設(shè)置，后臺(tái)服務(wù)器設(shè)置，系統(tǒng)工作參數(shù)設(shè)置三個(gè)部分。
2.4.2房間設(shè)置
房間設(shè)置的對(duì)象是對(duì)用電部門(mén)的設(shè)置，對(duì)房間類(lèi)型的設(shè)置，對(duì)房間信息的設(shè)置三個(gè)部分。
2.4.3房間管理
房間管理的對(duì)象是房間通斷電管理，電費(fèi)管理，房間電控單位開(kāi)戶管理，房間電控單位的撤戶管理，各個(gè)房間固定補(bǔ)助額度的設(shè)定和發(fā)放管理幾個(gè)部分。房間通斷電管理遵循公式：
A. 當(dāng)0<剩余補(bǔ)助電量+當(dāng)剩余消費(fèi)電量<=報(bào)警電量，則報(bào)警催繳電費(fèi)；
B. 當(dāng)剩余補(bǔ)助電量+當(dāng)剩余消費(fèi)電量=0，則報(bào)警催繳電費(fèi)并通知電控單元管理機(jī)對(duì)相應(yīng)房間斷電。
2.4.4電控柜管理
電控柜管理主要包括管理機(jī)管理，管理機(jī)操作員的設(shè)置，電控柜的設(shè)置，電控單元的設(shè)置，電控單元與房間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的設(shè)置幾個(gè)部分。
2.4.5報(bào)表管理
報(bào)表管理主要包括報(bào)表管理和房間操作記錄管理兩個(gè)方面。報(bào)表管理主要有結(jié)算報(bào)表管理，如日結(jié)算報(bào)表，月結(jié)算報(bào)表，年結(jié)算報(bào)表，任意時(shí)間段報(bào)表管理等。
2.4.6系統(tǒng)維護(hù)
系統(tǒng)維護(hù)主要為軟件管理者提供臨時(shí)鎖定系統(tǒng)，操作員管理，口令修改，日志管理，黑名單維護(hù)，智能檢索，啟動(dòng)停止網(wǎng)絡(luò)查詢工作等。另外，當(dāng)電控后臺(tái)服務(wù)器與電控單元管理機(jī)之間因?yàn)椴豢煽褂蛟斐赏ㄐ胖袛嗷蚓W(wǎng)絡(luò)查詢?yōu)橥Ｖ範(fàn)顟B(tài)時(shí)，電控單元管理機(jī)可以存儲(chǔ)由電控單元采集提交來(lái)的剩余補(bǔ)助電量、當(dāng)剩余消費(fèi)電量、當(dāng)已用電量、當(dāng)電流、可用電流、報(bào)警電流電量等信息。當(dāng)系統(tǒng)通信恢復(fù)或網(wǎng)絡(luò)查詢被啟動(dòng)時(shí)，再由電控單元管理機(jī)將電控單元提交上來(lái)的各種信息發(fā)送給電控系統(tǒng)服務(wù)器。

3結(jié)論及效益分析
本文運(yùn)用校園卡通擴(kuò)展應(yīng)用的開(kāi)發(fā)模式，采用三方系統(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)了對(duì)集中式電控系統(tǒng)的無(wú)縫集成。設(shè)計(jì)了基于校園卡通平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)，改進(jìn)了軟件系統(tǒng)的功能。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性和成熟性。
在經(jīng)濟(jì)效益方面，2008年我校對(duì)旺園學(xué)生公寓進(jìn)行了電控試點(diǎn)改造，把公寓電控納入了校園卡通系統(tǒng)管理。如表所示為西北工業(yè)大學(xué)旺園學(xué)生公寓使用卡通電控系統(tǒng)后的兩年數(shù)據(jù)對(duì)比。
表 西北工業(yè)大學(xué)旺園學(xué)生公寓用電情況對(duì)比

項(xiàng)目改造旺園學(xué)生公寓實(shí)行放開(kāi)用電，平均每宿舍每月耗電105度，年電費(fèi)消耗77.5萬(wàn)元，該費(fèi)用全額由學(xué)校補(bǔ)貼；項(xiàng)目改造后學(xué)校出臺(tái)了公寓用電管理辦法，辦法規(guī)定學(xué)生公寓每月每間補(bǔ)助25度電，超出部分自己承擔(dān)。該辦法實(shí)施后，學(xué)生公寓平均每宿舍每月耗電42度，年電費(fèi)消耗31萬(wàn)元（其中學(xué)校承擔(dān)18.4萬(wàn)元，學(xué)生承擔(dān)12.6萬(wàn)元）。從以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出通過(guò)對(duì)電控系統(tǒng)的改造，學(xué)校每年將節(jié)約59.1萬(wàn)元；另外，還可以計(jì)算出項(xiàng)目投資的回收期為11個(gè)月，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

4 安科瑞AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)
4.1 系統(tǒng)方案
系統(tǒng)為B/S架構(gòu)，主要包括端管理網(wǎng)站和后臺(tái)集抄服務(wù)，配合公司的預(yù)付費(fèi)電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計(jì)量箱ADF300L系列，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量和電費(fèi)管理等功能。另外可以選配遠(yuǎn)傳閥控水表組成水電體預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，達(dá)到先交費(fèi)后用水的目的，剩余水量用完自動(dòng)關(guān)閥。

4.2 系統(tǒng)功能
AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)由云平臺(tái)-網(wǎng)關(guān)-預(yù)付費(fèi)電能表組成，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)完成系統(tǒng)到表的充值、查詢、監(jiān)控、控制及短信報(bào)警等功能。
   本系統(tǒng)適用于些大集團(tuán)和大物業(yè)，往往需要將多個(gè)物業(yè)環(huán)境、分散于各地的物業(yè)集中式收費(fèi)和管理，面臨著數(shù)據(jù)公網(wǎng)傳輸，財(cái)務(wù)操作分散，在線支付，總部財(cái)務(wù)扎口等復(fù)雜的需求。

遠(yuǎn)程控制:可對(duì)任意塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理。

【參考文獻(xiàn)】
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