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王丹丹
星空体育彩票手机版下载官网最新 上海嘉定 201801
摘要：本文將物聯網、無線通信等技術引入校園後勤智能管理，建立了校園物聯網統一接入標準，搭建物聯網智慧平台，設計實施了一套基於(yu) LoRaWAN的IT智能水、電表管理係統。實現了水、電表狀態信息的自動采集和智能控製，解決(jue) 了以往人工抄表中的低效、誤差、商戶拖欠費等問題。通過和校園一卡通業(ye) 務的對接，實現了商戶線上自助繳費，提升了校園水電能計量收費管理體(ti) 係的*準性和規範性，拓展了物聯網技術在高校管理中的新應用。
關(guan) 鍵詞：LoRaWAN；IOT；電水表管理係統；網絡協議
0引言
隨著各地高等院校辦學規模的日益壯大，校園裏用水、用電設施的數量也隨之增多，售賣機、咖啡機、洗衣機等大批小型設備逐漸入駐校園，分散在辦公樓、宿舍樓等各處。傳(chuan) 統的水電能管理辦法像人工抄表、手動錄入及核算數據等耗時耗力，管理效率低下，不僅(jin) 缺乏即時性和準確性，還存在商戶欠費難追繳等一係列問題。校園後勤管理亟需一種簡單、高效的智能係統，對校內(nei) 商戶的用電、用水等進行科學化管理。基於(yu) 此種需求，本文進行了深入研究，探討將物聯網(The11116X0-ofThings，I0T)技術引入校園後勤智能管理。建立校園物聯網統一接入標準，搭建校園LoRa$LongRange)物聯網智慧平台，配合數量較少的低成本基站，設計出一套IT智能水、電表遠程管理係統。旨在實現對校園用電、用水設施的統一化管理，遠程自動抄表、智能提醒，繳費即通、欠費即停。在該係統設計中，我們(men) 對接了校園一卡通平台，並將其作為(wei) 水電費繳費渠道，實現商戶線上自助查詢和繳費，降低人力、時間等管理成本、*大的提升了管理效率。
1無線傳(chuan) 輸通訊技術的選用
針對智能水電表管理這種遠距離、低功耗、室外大規模接入的物聯網應用，目前市場上大多采用的是基於(yu) 蜂窩的窄帶物聯網技術：NB-IoT(NarrowBandIntemetofThings)，NB-IoT由運營商統一部署覆蓋全國網絡。而高校物聯網應用，除了考慮技術可行性，還需考慮成本控製、風險控製等各因素，Semech公司推出的LoRa屬於(yu) 線性擴頻的無線傳(chuan) 輸通訊技術，可以通過Mesh、星型的網絡協議和架構實現用戶自行組網，靈活性好、易於(yu) 管控。兩(liang) 種通訊技術的部署方式和相關(guan) 特點對比如表1所示。
LoRa采用的是直序擴頻，使得擴頻調製後的信號所占有的頻帶寬度遠大於(yu) 所傳(chuan) 信息*需的*小帶寬。通過融合數字信號處理和糾錯編碼等相關(guan) 技術，LoRa具備了遠距離、低功耗、以及性特點，維護和支持成本也較為(wei) 低廉，非常適合低頻度、小數據傳(chuan) 輸。
LoRaWAN是基於(yu) LoRa遠距離通信網絡設計的一套係統架構和通訊協議，按照通訊協議分層，LoRa定義(yi) 的是物理層，而LoRaWAN定義(yi) 的是MAC層。
LoRaWAN技術搭配少數成本較低的基站，即可在校園區域內(nei) 靈活部署、搭建一個(ge) 具有數百甚至上千台設備的智能網絡。它的覆蓋範圍不隻局限在寬闊的室外，還可延伸到室內(nei) 甚至地下室、地下電井等空間，從(cong) 而實現長距離、大容量、低電池消耗的傳(chuan) 感網絡係統擴展。因其使用的是非授權頻段，組建成本較低，據可，種技術部署校園物聯網的多樣化場景需求。采集小數據的LoRa傳(chuan) 感器，如路燈控製、水表、電表等，再配上適合的電池可以使用較長的時間。
基於(yu) 上述特點，本物聯網平台的搭建以及智能管理的設計上，選擇了LoRaWAN這種技術。設計實現的IOT智能水、電表管理構如圖1所示。
該架構主要由智能終端（內(nei) 置低功耗電、持LoRaWAN協議的采集器，負責收集據）、網關(guan) （G/eway，也稱為(wei) 基站，負責據、協議、數據）、絡服務器（NetwoiSever）和係統應用（本方案中即為(wei) IOT智能水、電表管理）匹組成。采集端使用供電，與(yu) LoRaWAN網關(guan) 實現雙向；網關(guan) WiFi網絡與(yu) 網絡服之間雙向，從(cong) 而實現自動抄表的數據傳(chuan) 輸。
2係統總體(ti) 方案設計
2.1需求分析設計
通過前期調研，該智能水電表管理係統需求分析設計如下：
商戶管理：對校內(nei) 商戶水、電表設施實現遠程監控和控製，並提供合同基本費率等關(guan) 鍵指標的管理。
水、電表管理：對水電的用量數據進行實時智能上報和采集。根據對水電表的初始檢測實現智能通斷電，欠費即停、繳費即通。賬戶管理：實現商戶餘(yu) 額不足提醒，設備狀態、餘(yu) 額、繳費清單等的查詢。充值繳費：實現商戶線上自助繳費、餘(yu) 額查詢，方便財務管理。
2.2係統功能設計
根據確認後的係統需求，本文設計智能水、電表管理係統對應功能模塊如圖2所示。
基礎係統模塊：實現角色的管理等基礎設置。業(ye) 務係統模塊：實現商戶的管理、關(guan) 聯水電表的狀態檢測和計量計費，自動通斷電、自助充值繳費等。
2.3繳費模塊設計
在繳費模塊的實施環節，本文特別設計了與(yu) 校園一卡通平台的無縫對接。為(wei) 每個(ge) 接入商戶開設了校一卡通賬戶，商戶關(guan) 注學校微信服務號，即可進行賬戶的信息綁定，實現線上水電自助繳費、餘(yu) 額查詢以及充值記錄的查詢等。這種充值方式即方便了商戶自助繳費，又簡化了對賬和結算流程、減輕了學校的管理壓力。
3智能水、電表的管理
3.1係統管理平台
IOT智能水電表管理係統是通過IOTP(InternetOpenTradingProtocol，網絡開放貿易協議)來讀取水、電表定時上報的電量信息，向電表發送合閘/拉閘的命令，返回其狀態值。
智能水、電表係統後台管理界麵如圖3所示。
係統後台可以實時監測每個(ge) 接入商戶的即時賬戶餘(yu) 額、合同有效期、費率、***，以及各商戶名下的水電表安裝位置、各自用量等信息。為(wei) 了簡化結算流程，本文設計將水電表的用量以商戶為(wei) 單位進行匯總統-結算。
3.2商戶費用查詢及繳納
商戶餘(yu) 額查詢：商戶可以登陸web頁麵或者通過學校微信服務號綁定其一卡通賬號，實現線上自助查詢。一卡通管理平台通過調用用電管理係統的“查詢商戶信息"接口，返回商戶的基礎信息，調用“電費充值"接口返回商戶的卡號、充值金額、*一序列號等狀態信息。接口示例如圖4所示。
通過Web管理後台，商戶可自行查詢名下所有設施的用水、電總量單項設施的即時用量及狀態，也可以通過繳費清單查詢繳費記錄，如圖5所示。
商戶費用繳納：商戶在學校微信服務號上，首先綁定為(wei) 其開設的校園一卡通賬號，對校園卡進行充值，然後使用校園卡餘(yu) 額對水電費進行自助繳納，充值頁麵同步顯示當前賬戶餘(yu) 額。充值繳費頁麵如圖6所示。
4係統測試和運行
為(wei) 了檢測係統是否滿足功能需求、商戶管理和使用過程中各環節是否運行通暢，測試期建立了測試商戶來模擬商戶使用，並在試運行期間完善了一些細節性問題如：商戶線上充值頁麵增加“當前賬戶餘(yu) 額"展示，方便商戶查詢賬戶即時信息；將單個(ge) 商戶下所有水電表的用量匯總實行統一結算，簡化結算流程；同時隨著商家的不斷入駐，在信號盲區增加基站進行補盲覆蓋。
目前這套IOT智能水電表管理係統已在校內(nei) 具體(ti) 實施數月有餘(yu) ，運行良好。從(cong) 學校後勤、財務等管理部門和使用商戶的反饋來看，此次將物聯網技術應用到校園智慧管理的初步嚐試較為(wei) 成功。
5AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平台
5.1平台概述
AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決(jue) 方案針對校園能源統計、後勤計費管理、校園運維管理等提供高校的信息化管理平台。從(cong) “源、網、荷、儲(chu) 、充"多個(ge) 角度解析高校當下及未來的用能問題及用能需求，在統一的需求下“實現能源互補、信息互通"等管理模式。助力學校管理智能化、數字化、綜合化，實現節能校園、綠色校園、低碳校園。
5.2平台組成
AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平台采用開放的分層分布式網絡結構，主要由設備層、傳(chuan) 輸層、數據層、應用層組成。平台融合電力監控、電能統計、電氣安全、電能質量分析及治理、智能照明控製、預付費等功能，用戶通過瀏覽器、手機APP獲取數據，通過一個(ge) 平台即可全局、整體(ti) 的對企業(ye) 用電進行進行集中監控、統一調度、統一運維，同時滿足企業(ye) 用電可靠、安全、節約、高效、有序的要求。
5.3平台架構
圖1 安科瑞高校綜合能效管理方案架構拓撲
6.1校園電力監控與(yu) 運維
集成設備所有數據，綜合分析、協同控製、優(you) 化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動運維，班組重新優(you) 化整合，減少人力配置。
6.2後勤計費管理
采用先進的網絡抄表付費管理技術，實現電、水、氣等能源綜合計費，實現遠程抄表、費率設置、賬單統計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設置補貼方案。通過能源付費管理方式，培養(yang) 用能群體(ti) 和部門的節能意識。
6.2.1宿舍用電管理
針對學生宿舍用電進行管理控製：可批量下發基礎用電額度和定時通斷功能；
可進行惡性負載識別，檢測違規電氣，並可獲取違規用電跳閘記錄；
6.2.2商鋪水電收費
針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個(ge) 體(ti) 的水電用能進行預付費管理
6.2.3充電樁管理平台
充電樁在“源、網、荷、儲(chu) 、充"信息能源結構中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必*一部分。
6.2.4智能照明管理
通過對高校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實現校園內(nei) 任一線路，任一個(ge) 路燈的定時開關(guan) 、強製開關(guan) 、亮度調節，以及定時控製方案靈活設置，確保路燈照明的智能控製和高效節能。
6.3能源管理係統
針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統計分析，包含同比分析、環比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。
按校園建築的分類進行采集和統計的各類建築耗電數據。如辦公類建築耗電、教學類建築耗電、學生宿舍耗電等，對數據分門別類的分析，提供領導決(jue) 策，提高管理效能。
構建符合校園節能監管內(nei) 容及要求的數據庫，能自動完成能耗數據的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及係統性的能耗審計報告，能夠監測能耗設備的運行狀態，設置控製策略，達到節能目的。
6.4智慧消防係統
智慧消防雲(yun) 平台基於(yu) 物聯網、大數據、雲(yun) 計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，並對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過雲(yun) 平台進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“係統化"需求。從(cong) 火災預防，到火情報警，再到控製聯動，在統一的係統大平台內(nei) 運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平台直觀地看到每一棟建築物中各類消防設備和傳(chuan) 感器的運行狀況，並能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nei) ，相關(guan) 報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關(guan) 人員。
7 結束語
人工管理、IC卡管理及本文設計實現的IOT智能水電表管理模式對比如表2所示。
與(yu) 以往傳(chuan) 統管理模式相比，本文通過搭建校園物聯網平台，設計了一套IOT智能水電表管理係統，對校園內(nei) 各商戶的水、電表進行統一科學化管理，遠程自動抄表、智能提醒。該係統不僅(jin) 解決(jue) 了以往人工抄表效率低、誤差大、商戶欠費難追繳等問題，還能更加準確便捷的了解用水、電情況，並根據能耗等製訂後期節能計劃。
另外，通過對接校一卡通平台，采用校園卡線上自助繳費的模式來進行水電費用的收繳，不僅(jin) 大大減輕了財務部門的管理負擔，也使得整個(ge) 水電能計量收費的管理體(ti) 係更加*準、規範，*大地提高了後勤管理的工作效率。
這套係統的成功運行充分證明了物聯網技術在校園管理方麵的積極作用。搭建的LoRa物聯網平台接下來還會(hui) 接入更多的物聯網終端設施，如智能門鎖、地磁感應、智能路燈等，開拓校園物聯網新應用，積極助力智慧校園的建設和發展。
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