智慧校园 方案

自物联网概念提出以来，物联网技术在 中得到了广泛的应用。结合物联网技术，提出了基于物联网三层架构的智慧校园 ，系统中感知层的电能采集终端从电气设备中采集电能参数;传输层智能数据网关完成RS485总线协议与以太网协议的协议转换，通过校园网络上传到网络层;网络层监控中心完成数据存储、分析和处理，并为客户端提供网络服务。系统设计融入了工程和模块化的设计理念。后台完成设备建模方法，实现检测设备的管理，通过组织建模完成设备组织关系的管理，满足系统对设备多维化、精细化管理的需求。

一、系统架构设计

一个完整的电能监控系统可以实时监控和远程发布电力系统中的参数。本文设计的监控系统主要分为三个层次:感知层、传输层和网络层。感知层的电能采集终端的功能是采集和转换原始电压和电流信号到模拟信号，完成电能参数数据的采集，并通过RS485总线将数据上传到智能网关。本设计的电能采集终端可提供多种电表，如三相四线电子有功电表、单相远程费控智能电表、智能能源多功能电表等。系统中的一些功能是基于特定的仪表，如电流和电压的趋势分析，相应的仪表应具有采集的电流和电压参数;功率趋势分析还需要能够提供功率变量的仪表。

传输层的功能是访问和传输来自感知层的信息，并通过校园网络传输到网络层。智能数据网关通过RS485总线接收数据，完成RS485总线协议与以太网协议之间的转换，对终端电表上传的实时动态进行本地分析，并通过校园网络将数据压缩打包上传到网络层。根据系统策略，网关分为整点数据报告、异常数据报告和修复、网关离线处理等。同时，网关还可以实现短时间数据存储。当网关与服务器断开连接时，电表报告的数据将暂时存储在网关中，当连接正常时，然后报告这些数据。

网络层的监控中心由平台服务器、数据库服务器和客户端组成。监控中心使用以太网通信协议接收智能数据网关收集的数据包，并将数据包存储在数据库服务器中。应用服务层选择B/S开发架构，平台服务器完成与智能数据网关的通信、数据收集、数据分析和数据保存，并为客户端提供Web服务。数据库服务器提供可靠的数据存储和查询任务。客户端方便用户完成网络浏览。该系统支持计算机、平板电脑、智能手机等各种客户端智能终端，供用户随时监控校园用电情况。同时，平台服务器还可以存储云数据，提供云服务，方便用户远程访问。

二、系统功能模块的构成

本设计的功能模块分为三部分：数据收集和存储芯片、前台显示模块和后台工程管理功能。后台工程管理功能支持前台显示和管理整个电能计量监控系统。

1、数据采集和存储芯片

数据采集模块完成与智能数据网关的通信、数据采集、分析和保存，采用自动和手动采集，为通信过程提供完善的日志管理、事件管理和故障检测机制。数据存储芯片根据报告的数据进行分类和分项存储。根据存储策略，平台服务器将数据存储到当地数据库服务器和远程(云存储)数据中心。客户端将请求信息发送给平台服务器，平台服务器在与数据库服务器交互后将处理结果返回给客户端。

2、前台显示模块

前台显示模块设计为实时动态显示、用电明细、用电统计、用电分析、电能定额管理、综合信息管理六个模块。

1)实时动态显示

电能实时动态显示在秒的基础上实时同步监测仪表和参数。数据显示选择可缩放矢量图形(SVG)技术设计表头和24小时数据实时显示。显示效果更真实、更直观。表头模仿真实表头、功能和液晶屏效果。表头液晶屏功能轮显示模式。多个数据可以上下显示。根据参数的不同，24小时实时动态设计分为柱图显示、饼图显示和曲线图显示。

2)用电明细

建筑用电明细可提供每栋建筑及其房间的用电明细。用户可根据条件查询房间所属部门、电表启动示数、电表停止示数、用电度数、用电类型(特点)、表格地址(倍数)、通讯时间等明细信息，并根据需要导出查询明细，导出格式为PDF、CVS等。部门能耗明细可提供各组织部门的用电明细。用户可根据条件查询部门所在房间、电表起始示数、电表停止示数、用电度数、用电类型(特点)、表格地址(倍数)、通讯时间等明细信息，并根据需要导出查询明细，导出格式为PDF、CvS等。

3)用电统计

用电统计是为了让用户更好地了解能耗的使用，为节能提供良好的保障。从用户的角度来看，系统分为建筑用电统计和部门用电统计两种统计方法。建筑用电统计以设备物理的原始位置为统计方法。部门用电统计是根据后台系统的用电特点和组织区分的统计方法，主要包括年度用电表、月度用电表、年度用电汇总、月度用电汇总等。

4)用电分析

在建筑能耗分析和部门用电分析中，通过图文结合提供查询分析，包括按建筑比较、按建筑日、按建筑月、按用电特性、按用电分项进行数据显示，使数据显示更加直观。

5)电能定额管理

电能定额管理是通过配备定额信息对能源进行定额管理的过程。它包括三个部分：定额清单、定额使用明细和能耗结构分析。定额管理包括上一级部门信息、部门信息和定额信息，通过管理部门基本信息进行能源定额分配;定额分配明细是今年部门能源分配和使用的明细;能耗结构分析反映了各种能耗类型在总能耗中的分布比例。

6)综合信息管理

系统对能耗的综合管理包括综合信息浏览和基本信息管理。综合信息浏览显示即时电表分布、今年部门电源排名等信息。基本信息管理显示电源分项配置目录、电表倍数查询目录等信息。

3、后台工程管理功能

后台工程管理是设备运行的关键和基础。软件通过设备模板建模和组织架构建模实现设备管理和组织架构管理。系统通过软件建模实现公共接口，可为第三方提供接口、二次开发和对接服务。后台工程管理功能分为设备模板、设备管理、组织架构和系统维护四个部分。

三、后台工程管理模块设计

从数据网关数据接收、数据整理、采集设备管理、设备模板配置、组织协调、系统用户权限分配、系统维护等方面完成后台工程管理。设备管理和组织协调的质量直接影响到前台数据显示的合理性和合理性，以及数据显示的效果。设备管理和组织管理的核心是设备管理建模设计和组织管理模板建模设计。

1、设备模板

设备模板是设备管理的基础，也是整个项目管理的重点。设备模板设计是否合理、全面，与整个系统的科学合理性有关。设备模板设计的核心是设备模板建模和设备变量的设计。

2、设备管理

设备管理是一种基于物理节点的树结构树，用于管理现实中的组织结构。例如，设备管理是现实学校的项目或管理者只需要根据实际项目建立目录树，添加相应的设备，并选择相应的设备模板。

3、组织架构

组织结构中系统在系统中的投影，组织结构是实际组织结构(学校、部门、部门等)在系统中的投影。通过建立组织结构，不同的组织可以分配不同的权限，并管理相应的设备。

4、系统维护

系统维护选项用于维护系统。学校系统经理查看在线网关、在线设备等，观察其运行信息，及时解决问题，及时处理;查看在线客户，观察用户登录状态信息;查看在线设备和在线网关，判断这些网关或设备的状态，调整平台上的数据库信息，查看数据库状态。

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