大学实验室的节水减耗是高校管理的重要环节

吴俊

摘 要 我国理工类大学实验室长期执行水电的松散管理，以至于实验室用水耗电缺乏基准管理数据。有必要实现昼夜远程自动监控用水耗电状况，并采用大数据分析技术掌握各个实验室的信息。这种先进技术的提升应用，有利大学教育教学及科学研究。

关键词 实验室；物联网；校务管理

中图分类号：G642.423 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）20-0152-02

1 前言

理工类大学的实验室较多，各类专业大部分以楼为单元，进行水电的松散性管理，没有细化计量。以苏州科技大学为例，校内环境学院和化工学院备有两幢相邻的实验大楼，实验室数量多达100多个（包括每个楼层的厕所）。水电的管理长期处于粗放状态，每个房间的自来水使用和电能消耗都是开放型的。因此，自来水滴跑漏的浪费普遍存在，学生实验随意浪费现象时有发生。据不完全统计，水浪费约占全月20%以上。另外，大学实验室电能的浪费也是惊人的，经常出现忘关设备及忘关电灯等事情。总而言之，学校存在不正常的耗水耗电状况，缺乏有力的技术制约和管理监督。

目前，社会供应的水电价格高涨，学校的水电费用也占据了教育成本相当的比例，因此，杜绝水电浪费也应是教育改革的重要内容。首先，要在观念上对学生及教师实施厉行节约的教育；其次，需要跟上时代步伐，进行必要的技术升级和技术改造。笔者认为，目前花费较少的资金投入，实现水电的自动监测与管理，达到智慧型的实验室监管是很有必要的。物联网是当今先进的信息网络技术，它的全面传感和可靠传输的特点，完全可以移植应用到实验室的水电数字化管理中来，这也是大学教育改革务实的先进方向，体现校务管理的正能量。

2 实验室水电的全面传感应用

实验室实现节水耗能智能性管理，应该首先采用传感器技术，在每个水龙头及耗电房间加装监控传感头。管道自来水的翼轮式微型传感单元（以磁电霍尔元件的脉冲信号输出）目前市场价格相当低廉（15元/个），质量稳定可靠，已开始应用在一些工业现场。因此，学校实验室的每个水龙头的管道上配接这样的传感器是相当合适的。让它随时灵敏地监测实验室用水情况，并在夜晚无人值守情况下预警水的泄漏，可随时将数字信号传输到远程服务器。经过多次试验，证明效果较好。

同理，实验室中耗电量的瞬时及累积计测，也可以采用智能电量表，实现电能消耗的记录。这种智能电量仪表目前也很普及（100元/个），仪表的通信串口能自动完成数字电量的信号输出，并能将电能数据实现远程传输。

总之，将每个实验室的耗水耗电数据挖掘出来，才能实现耗水耗电的细化管理。

3 大楼楼层单元的自动监测

据粗略统计，苏州科技大学实验大楼每个楼层单元设有20多个实验室（包括厕所），作为楼层体系单元，可以实施统一的智能化自动监测管理，策划采用国产PLC模块装置（可编程控制器），进行传感器的信号接入。对于各个实验室水龙头的传感信号数据，可以用有线布局接入到PLC的各个输入口，每个楼层可采用一套PLC装置进行智能化管理，PLC能依据设定程序自动昼夜运行，以编号方式采集到各节点自来水流量的信息数据，并能将这些数据处理后存储起来，可以每日定时将数据通过GPRS短信的方式，自动迅速传输到远端服务器。

4 监控发现异变的水龙头数据

传感器的安装可以挖掘耗费水电的数据，进行科学管理。另一方面，可避免突发事故，应急灾难。某实验室一旦出现滴跑漏的水浪费现象，水龙头流量数据会发生异变。如夜晚或中午期间，传感的水流仍然在活动，流量依然在递增，突发出现不正常现象，远程计算机会及时捕捉到这些不正常的数据信息，及时预警跟踪，对实验室提出质疑和重点检查，有利于积极开展教学设备安全维护工作。当出现严重的自来水灾难事故，传感器数据特别异常，已经超越预设红线，PLC自动控制器自动关闭实验室的电磁水阀，及时切断供水，达到智能控制安全维护的目的。

5 实验室的细化记录和大数据分析

远程服务器每日不断收到各个编号的实验室耗水用电的数据信息，进行快速数据分析。计算机采用大数据的聚类分析方法，在空间上找出与其他实验室不同的异常现象，在时间上查出数据异变的耗水用电问题。这种智慧的细化计量管理，找到了科学水电管理的考量标准，也为我国教育改革及进一步的开放实验室打下基础。

6 智慧实验室管理的投入产出分析

目前，学校没有制定措施对基层专业（院、系）的水电额度进行限制，也没有颁布各种奖惩规定，导致某些基层领导不把水电浪费当回事，并且普遍存在一些错误观念，如：“浪费一点儿有何关系？”假如从大学管理的投入产出分析，水电问题也是大学实验室不可避免的重要基础问题，只有智慧型地管好它，才能搞好高校教育、大学科研及开放实验室的改革。

智慧管理的经济核算 仔细分析实验大楼数十个实验房间（包括厕所）的水电物联网管理，其软硬件的资金投放不是很大，只需花费几万元经费即能有效改造整座大楼工程，这些经费比一年的水电浪费资金少很多。但是很多基层领导不会经济核算，不关心这种精细的技术改造，平时反而热衷于将财力放在大楼的装潢上。这种经济的不对称投入现象不应再出现。

智慧管理激发师生厉行节约观念 今后实现每个实验室节水减耗的定量管理，一定会促进师生在各个环节的节约工作，一定会更加关注设备的使用及维护，一定会避免突发事故的发生。师生细心关注水电耗用记录及奖惩的激励制度，当然也就促进了实验室节水减耗发展。从学校方面来说，各个大楼的水电数据汇总，可以从物联网的统筹信息高度进行大数据聚类分析，实施全局性学校水务平衡及能耗规划。

智能管理促进实验设备的改进 实验室水务及能耗进行定量有效管理，可以提高师生杜绝浪费的观念，促进大家对耗水费电的实验设备进行有效改进。如苏州科技大学环保实验大楼，普遍进行水污染参数COD的测定实验，实验中的回流加热要采用自来水连续几小时的冷却，为此将白白流走许多自来水，而且学生人手一套实验装置，浪费相当惊人。

学校教师发明创造一种COD实验装置，采用先进的风冷技术取代自来水冷却，并能达到很好的实验效果。但这种教育发明措施长期闲置、不被重视，被人们认为是可用可不用的多余改造。这种情况确实耐人寻味，大学节水节电改造措施真的难以推广吗？所以，一旦学校环保楼今后实施物联网智慧管理和严厉的奖惩制度，这种浪费水的现象势必会被制止。

7 结束语

大学实验室面向教育教学、科学研究和实验开放，它的建设任务极其繁重。智慧型的水电管理是基础性数字化的定量工作，当今物联网技术（全面传感、网络传输、数据应用）的应用能够改换其面貌，改进其工作。对此进一步呼吁，实验室的水电管理技术改进应该纳入大学管理的重要内容，大学实验室无人关注的水电浪费应该迅速制止，科学的节水减耗措施应当积极实施。

参考文献

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