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1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
1.1系統(tǒng)架構(gòu)圖
本系統(tǒng)自下而上分成3個層次，*底層是具有采集數(shù)據(jù)功能的水表與電表、數(shù)據(jù)采集終端；通過校園內(nèi)局域網(wǎng)把采集到數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒⻊?wù)器層，服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分類；*上層是用戶層端，通過Ｉnｔｅｒｎｅｔ把數(shù)據(jù)傳輸給每一位用戶，可以是ＰＣ端或移動端。
1.2系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)有3部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)計量采集層，通過嵌入式ＡRM采集終端的ＲS485總線采取輪詢的方式實(shí)時或按時間間隔采集水電表計數(shù)據(jù)。服務(wù)器層：數(shù)據(jù)服務(wù)器。存儲各數(shù)據(jù)終端送過來的數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計結(jié)算功能�？蛻魧樱喊校枚耍鱡ｂ登錄及移動端ａｐｐ�？蛇M(jìn)行分類分項(xiàng)查詢、以圖形、報表等方式顯示數(shù)據(jù)，同時具有管理控制功能。
（1）數(shù)據(jù)計量采集層。包含直讀式水表、單相預(yù)付費(fèi)電表、數(shù)據(jù)采集終端，數(shù)據(jù)終端通過４８５ＭＯＤＢＵＳ協(xié)議采取輪詢的方式實(shí)時或按時間間隔采集表計數(shù)據(jù)。
（2）服務(wù)器層。服務(wù)器層由遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及數(shù)據(jù)服務(wù)器構(gòu)成。主要實(shí)現(xiàn)存儲各數(shù)據(jù)終端送過來的數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計結(jié)算功能。圖形化的界面呈現(xiàn)各宿舍水電表使用情況，提供靈活、易用、高性能的可視化分析能力，讓數(shù)據(jù)說話！
（3）客戶層。客戶層主要是系統(tǒng)的移動端，客戶層分為輔導(dǎo)員及學(xué)生ａｐｐ端。可根據(jù)需求按時段、按宿舍號、按管理宿舍進(jìn)行分類分項(xiàng)查詢、以圖形、報表等方式顯示，各大功能實(shí)現(xiàn)客戶的需求。
2系統(tǒng)功能設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
2.1數(shù)據(jù)計量采集層的實(shí)現(xiàn)
數(shù)據(jù)計量采集層使用嵌入式ＡＲＭ平臺通過ＲＳ４８５、ＭＯＤＢＵＳ協(xié)議連接直讀式水表與單相電子式預(yù)付費(fèi)電表從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集與分析。
數(shù)據(jù)采集端采用飛思卡爾的ＡＲＭ芯片ｉＭＸ６，運(yùn)行嵌入式Ｌｉｎｕｘ系統(tǒng)，使用Ｃ語言編寫的應(yīng)用程序通過ＲＳ４８５連接線ＭＯＤＢＵＳ協(xié)議采取輪詢的方式實(shí)時或按時間間隔采集表計數(shù)據(jù)，一個采集終端可連接多個水電計量表。并通過ｕｄｐ網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)送到管理層服務(wù)器端。
（1）Freescalei.MX6Quad嵌入式Linux開發(fā)平臺的搭建。采集終端是基于ｉ．ＭＸ６的ＡＲＭ芯片，應(yīng)用程序的開發(fā)針對交叉編譯器的選擇，本文選擇跟內(nèi)核編譯一樣的編譯器，這樣做的目的是為了減少編譯后程序運(yùn)行出現(xiàn)問題。首先在宿主機(jī)安裝交叉編譯器，并添加環(huán)境變量到Ｐｒｏｆｉｌｅ，這樣做的目的是方便應(yīng)用程序無論放在哪個目錄都可以進(jìn)行編譯。
（2）采集程序的編寫。采集終端是基于ＡＲＭ芯片的嵌入式Ｌｉｎｕｘ設(shè)備，在開發(fā)平臺搭建好后，我們就可以在宿主機(jī)使用交叉編譯器對編寫的程序進(jìn)行交叉編譯，編譯好的程序可以直接在采集終端運(yùn)行。由于程序的主要功能是對ＲＳ４８５總線上的水電表計量設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。所以程序的編寫，本文主要采取以下方式或流程完成。首先創(chuàng)建兩個ＲＳ４８５接口，并進(jìn)行初始化，分別對應(yīng)水表和電表，其次通過創(chuàng)建水處理線程和電處理線程。水處理線程輪詢所有水表，得到水表數(shù)據(jù)更新存儲到數(shù)據(jù)庫并上傳到服務(wù)器端；電處理線程輪詢所有掛載在４８５總線的電表，并獲取到當(dāng)前電量和剩余電量，更新數(shù)據(jù)庫存儲并發(fā)送到服務(wù)器端存儲。
（3）采集程序的運(yùn)行。編譯完成可以通過ｔｅｌｎｅｔ或者ｓｓｈ登錄到采集終端，并通過ｆｔｐ把相關(guān)可執(zhí)行程序傳輸?shù)讲杉K端，再運(yùn)行相應(yīng)程序。
2.2服務(wù)器層的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
服務(wù)器層主要是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，具有數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計結(jié)算功能。本系統(tǒng)是基于ｘ８６平臺的Ｗｅｂ開發(fā)，采用Ｃ＃語言，基于Ｂ／Ｓ結(jié)構(gòu)（Ｂｒｏｗｓｅｒ／Ｓｅｒｖｅｒ，瀏覽器／服務(wù)器模式），ＩＩＳ搭建ＷＥＢ服務(wù)器，創(chuàng)建ＳＱＬｓｅｒｖｅｒ數(shù)據(jù)庫。用戶在任何一臺可以上網(wǎng)的電腦或移動端設(shè)備打開瀏覽器，并在瀏覽器中輸入ＩＰ地址就可以登錄本系統(tǒng)搭建的服務(wù)器界面。
功能模塊分解如下：（1）登錄界面的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。“登錄”界面用于系統(tǒng)管理員的登錄，需輸入登錄賬號、登錄密碼。用戶角色可選系統(tǒng)管理員和普通管理員。添加登錄驗(yàn)證主要用于防止外人進(jìn)入修改數(shù)據(jù)。（2）實(shí)時水電信息界面的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。用戶登錄系統(tǒng)后，住戶管理欄下有實(shí)時水電信息欄，進(jìn)入后可根據(jù)關(guān)鍵字查詢信息，并可以修改或添加。有如下信息：房號、戶主姓名、電話、當(dāng)前電表數(shù)、剩余電表數(shù)和當(dāng)前水表數(shù)等。（3）用水用電一覽表。“用水用電一覽表”用于對各個宿舍的水電信息、水電費(fèi)進(jìn)行統(tǒng)計并以圖表形式顯示。（4）水價類別設(shè)置與電價類別設(shè)置界面的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。“水價類別設(shè)置”與“電價類別設(shè)置”界面用于對水價與電價類別的設(shè)置與修改。（5）區(qū)域設(shè)置界面的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。“區(qū)域設(shè)置”界面用于對各個區(qū)域進(jìn)行瀏覽，并可以查詢與修改。（6）月抄表及查詢界面的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。“月抄表及查詢”界面用于對各個宿舍的水電用量、應(yīng)交水電費(fèi)和抄表月份進(jìn)行瀏覽，同時可根據(jù)關(guān)鍵字進(jìn)行搜索查詢。（7）統(tǒng)計抄表情況界面的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。“統(tǒng)計抄表情況”界面可對各個月份的抄表次數(shù)和收費(fèi)合計進(jìn)行瀏覽。
2.3客戶層的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
客戶層主要是系統(tǒng)的移動端，客戶層分為輔導(dǎo)員及學(xué)生ａｐｐ端，如圖４所示。
可根據(jù)需求按時段、按宿舍號、按管理宿舍進(jìn)行分類分項(xiàng)查詢、以圖形、報表等方式顯示，各大功能實(shí)現(xiàn)客戶的需求。采用ＪＡＶＡ語言開發(fā)，ＳＱＬｉｔｅ數(shù)據(jù)庫。在Ａｎｄｒｏｉｄ系統(tǒng)的ａｐｐ客戶端，在用戶注冊賬號時要設(shè)定個體的身份信息，系統(tǒng)將通過注冊的賬號識別學(xué)生、輔導(dǎo)員、管理員身份，自動適配功能模塊。
2.3.1輔導(dǎo)員端ＡＰＰ的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
輔導(dǎo)員端ＡＰＰ實(shí)現(xiàn)的功能將通過首頁、水電、我的３個主頁切換展示，輔導(dǎo)員端的３個主頁通過底部導(dǎo)航＋ＶｉｅｗＰａｇｅｒ＋Ｆｒａｇｍｅｎｔ的組合來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
（1）首頁界面的設(shè)計。廣告輪播：輪番展示校園風(fēng)景。報警信息：提供跳轉(zhuǎn)入口去查看該宿舍在限定水電用量超額時的告警信息，提供給輔導(dǎo)員遠(yuǎn)程通斷控制，點(diǎn)擊后可以遠(yuǎn)程控制該宿舍開關(guān)。閑時用量：提供跳轉(zhuǎn)入口去查看設(shè)定的閑時時段該宿舍電的使用情況。電用量：通過網(wǎng)絡(luò)輸入流從服務(wù)器獲取該宿舍當(dāng)天的用電量，并且顯示出來。水用量：通過網(wǎng)絡(luò)輸入流從服務(wù)器獲取該宿舍當(dāng)天的用水量，并且顯示出來。
（2）水電界面的設(shè)計。水電界面的設(shè)計主要是方便輔導(dǎo)員實(shí)時查看管理宿舍水電用量信息。點(diǎn)擊宿舍編號，可以顯示選擇宿舍的水電量。水電主頁中將其所屬宿舍當(dāng)前的水電使用情況分別通過柱型圖的方式直觀展示出來。
（3）個人中心主要有如下幾個功能：（ａ）我的宿舍。展示輔導(dǎo)員本人所管理宿舍號，同時提供宿舍添加和刪除功能。（ｂ）閑時設(shè)置。提供跳轉(zhuǎn)入口進(jìn)入設(shè)置預(yù)期水電用量低的時間段的頁面，比如設(shè)置晚上１２點(diǎn)至早６點(diǎn)預(yù)期用量低時間段，或根據(jù)課表設(shè)置閑時時段。（ｃ）預(yù)警設(shè)置。預(yù)警管理功能目的是監(jiān)控所管理宿舍的水電使用量是否超出預(yù)期設(shè)定值，一旦水電使用量達(dá)到超額限定時系統(tǒng)將記錄下超額發(fā)生的時間點(diǎn)，功率大小及持續(xù)時間。按照管理需求，預(yù)警可以設(shè)定多個，一般情況設(shè)置兩種類型的預(yù)警情況，一個是閑時時段水電用量預(yù)警，能及時發(fā)現(xiàn)宿舍設(shè)備或其他異常情況出現(xiàn)，另外一種是間隔單位時間內(nèi)用電量預(yù)警，目的是識別或記錄下大功率電器的使用情況。
2.3.2學(xué)生端ＡＰＰ的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
學(xué)生端ＡＰＰ同樣采用３個功能將通過首頁、水電、我的３個主頁切換展示，學(xué)生端的３個主頁同樣通過底部導(dǎo)航＋ＶｉｅｗＰａｇｅｒ＋Ｆｒａｇｍｅｎｔ的組合來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
其中首頁主要記錄學(xué)生所在宿舍當(dāng)前月份水電用量信息，水電頁面通過柱型圖的方式直觀展示水電使用情況，查看方式可以設(shè)置按月，周，日進(jìn)行查看。
當(dāng)選擇按月展示時：通過網(wǎng)絡(luò)輸入流從服務(wù)器取出該宿舍當(dāng)月每天的用電用水量，并且通過柱形圖來進(jìn)行展示，即界面將呈現(xiàn)３０個單位柱圖展示１個月內(nèi)３０天水電用量變化情況。
當(dāng)選擇按周展示時：通過網(wǎng)絡(luò)輸入流從服務(wù)器取出該宿舍當(dāng)周每天的用電用水量，并且通過柱形圖來進(jìn)行展示，即界面將呈現(xiàn)７個單位柱圖展示１周內(nèi)７天水電用量變化情況。
當(dāng)選擇按日展示時：通過網(wǎng)絡(luò)輸入流從服務(wù)器取出該宿舍每天每小時的用電用水量，并且通過柱形圖來進(jìn)行展示，即界面將呈現(xiàn)２４個單位柱圖展示一天內(nèi)２４小時水電用量變化情況。
我的主頁主要有充值繳費(fèi)和余量提醒兩個功能，學(xué)生可以通過充值繳費(fèi)功能進(jìn)行遠(yuǎn)程繳費(fèi)充值，設(shè)置余量提醒功能和設(shè)置提醒值。
3 AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺
3.1平臺概述
AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決方案針對校園能源統(tǒng)計、后勤計費(fèi)管理、校園運(yùn)維管理等提供高校的信息化管理平臺。從“源、網(wǎng)、荷、儲、充”多個角度解析高校當(dāng)下及未來的用能問題及用能需求，在統(tǒng)一的需求下“實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)、信息互通”等管理模式。助力學(xué)校管理智能化、數(shù)字化、綜合化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能校園、綠色校園、低碳校園。
3.2平臺組成
AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺采用開放的分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要由設(shè)備層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層組成。平臺融合電力監(jiān)控、電能統(tǒng)計、電氣安全、電能質(zhì)量分析及治理、智能照明控制、預(yù)付費(fèi)等功能，用戶通過瀏覽器、手機(jī)APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對企業(yè)用電進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運(yùn)維，同時滿足企業(yè)用電可靠、安全、節(jié)約、高效、有序的要求。
【參考文獻(xiàn)】
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