浅析智能水电表在学校工程中的应用

（中建八局第二建设有限公司，山东济南市，250000） 罗先豪 张云皓

能源短缺问题一直以来都是一个世界性的问题，我国一直都是一个缺水缺电的国家。学校是一个集体生活的场所，汇聚着大量的学生和教职工，在生活上与作息上具有一定的规律性，有着应用智能水电表的优势条件。伴随着学生用水过程中所用水电费的不透明现象，以及学生用水过程中的水资源浪费现象日益引起社会的关注，为了使学生能够对于自身在宿舍所使用的水电费进行实时的快捷的查询，减少在水电资源上的人为浪费，形成节省水电费的环保意识，也为了方便于学校更好的对于学生所用水电费的情况进行实时的监测，保障学校后勤管理的安全以及优化后勤管理的效率，在学校中普遍应用智能水电表已经成为了当前学校工程的一大趋势，智能水电表应用在学校工程之中，不仅能够实现学校后勤管理效率的优化，保证安全，也能够提高学生的环保意识，达到节约资源的目的。

本文将对于智能水电表在学校工程之中的应用进行简要的阐述，对于当前学校应用的智能水电表的应用原理进行相应的阐述，对于智能水表达到的效果与特点进行分析，阐述智能水表的优越性。

1 智能水电表概述

智能水电表是为了使得学生能够实时的查看自身的水电使用情况，后勤管理部门更方便的监控校园内部的水电使用情况而设计出的一个表，该系统运用了计算机技术、通讯技术、物联网技术等技术，覆盖学校的办公室，教学楼，宿舍楼等全部角度，能够支持抄表、控制，具有预付费功能。当前，被较多的应用于学校工程中的水电智能表系统，主要是基于LORA（依托于扩频技术的无线传输通讯）实现，该种模式的智能水电表能够规避传统的水电表在人力资源成本上花费较多、系统不稳定、传输数据容易受到干扰等诸多不足之处，同时能够实现远距离的传输，特别适合在学校内使用。

1.1 智能水电表系统结构

智能水电表依据由下而上的顺序，总共分为三个层次，最下层为数据计量以及采集层次，中层为服务层面，最上层为用户端层。三个层面各有不同的功能，其中数据计量采集成主要的功能为采集水表和电表的数据，将这些数据汇聚至终端，而通过服务器层面，这些数据将会通过校园内部的网络进行传输，再由系统内部的服务器对于数据进行统计汇总，用户端将通过物联网，将数据进行传输，使得用户能够对数据进行操作和查询。

1.1.1 数据计量采集层

当前市面上的大多数智能水电表，该层面主要是采用RS485 协议，RS485 协议会通过自动轮询的工作模式，进行定时的表计数据收集，通过移动网络将数据进行传输。

1.1.2 服务器层

服务器层面主要是对于数据进行存储。只要在任何一台电脑中都可以使用相应的地址到达服务器，输入密码后即可登录系统，从而进行相应的数据查询，技术、统计、操作功能。服务器场面通常包括登录模块、实施水电信息模块、水电用度模块、水电价格模块、区域设置模块等等。

1.1.3 用户层

根据学校内部不同用户的角色，通常可以将用户层分为学校和学生个人端俩端，不同的用户有着不同的需求，通常而言，学校用户端的主要需求包括查看学生个人的用水用的电量、查看某一区域内的用水用电量、用水用电量超过阈值的预警设置。学生个人端也主要包括首页、我的两个层面，通常来讲，首页中一般记录着学生自己的消费情况，该种消费情况按照月展示也可以进行相应的设置，从而设置为日、月、年，不同的设置情况将反映出不同的表格。在我的页面中，将显示学生的充值缴费以及余额。

基于LORA 的智能水电表，主要是添加LORA智能硬件到一般的水电表中，硬件耗能低，可以直接将其用于旧水电表的改装之中，并且能够即使在没有能源补充的条件下，也能够维持较长时间的刷新以及控制功能。

基于LORA 的智能水电表具有LORA 集中器、电表终端、硬件地址，集中器能够接收到，若干个水表以及终端的信号，将信号进行转换，使其成为能够被接收到的数据，传递到服务层，再传递到用户中心。

1.2 智能水电表的特点

1.2.1 耗能低

基于LORA的智能水电表可以不用依赖于有线网络，消耗的能源较少，仅仅只需要采用电池供电即可，系统在线的时间会极大延长，维护成本大大降低，在学校中，即使是在寒暑假也可以维持较长时间的使用，由于耗能低改装方便，也可以直接用于旧水电表中的改装。

1.2.2 数据透明

在使用水电表的过程之中，水表将直接在机械字中显现出来，通过表端的电子显示屏，用户可以直接在使用的过程中看到水表的变化，整个水表读数与上传的数据会完全一致，用户可以在用水的过程中实时查看用水情况。

1.2.3 检修便利

基于LORA 的智能水电表有自动报警功能，当智能水电表的某一个环节发生故障之时，在智能手表的液晶显示屏上将显示出故障信息，电池会直接对于报警器产生压迫，报警器会散发出强烈的干扰信息，阻止LORA模块的正常运行，从而使得当报警器响起时，维修人员能够迅速的排除故障，进行相应的检修工作。

1.2.4 防干扰功能较强

基于LORA的智能水电表具有较强的防磁干扰功能，当感受到磁干扰时，水表会断开阀门，停止供水，只有当干扰磁力消失以后，水电表才会正常，进行相应的计量。

1.2.5 远程控制

基于LORA的智能水电表能够仅仅使用电脑实现远程控制，只需要在管理系统之中放开权限，并不需要进行人工操作，便可以打开相应的阀门，直接实行远程操作。

2 智能水电表工作模式

2.1 自动轮询

该种工作模式之下，智能水电表系统能够仅仅通过指令，自动进行轮询，不必通过服务器进行指令的下达，通过该种工作方式，可以最大程度的节省服务器传送过程中发生的流量，因此，能够一定程度上减轻服务器的压力，并且该种工作模式的设置并不复杂，较多的被应用到学校之中。

2.2 透传数据

由于LORA 自身具备的特点，可以直接实现各个模块之间的透传数据，并且在整个特权数据的过程之中，并不需要进行有线网络的连接，LORA本身可以直接与服务器工作，不需要再借助于其他的应用程序。

2.3 定时上报

该种工作模式主要是通过在LORA硬件之上设置各个节点，每个节点智商定性时间设置，当节点到达之时，在相应的时间节点之内，系统会自动进行唤醒服务，对于系统进行唤醒进行数据上报。

在学校工程中，对于基于LORA 的智能水电表三种工作模式的使用，主要是采用的自动轮询，该种模式能够尽可能的减少功耗。在该种模式之下，智能水电表在大多数情况之下都处于并不会对于数据进行实时上报的状态，只有当LORA 集中器发出指令之时，信号接收器才会接受到信号，从而唤醒智能水电表，并且在唤醒的过程之中，水电表会根据条件进行比对，只有当地址信息、用户信息、时间信息等信息完全一致时，集中器才会发射相应的信号到时间表之中，这时智能终端将接受到水电表发送的信息，然后再进行地址与指令的比对，假如二者与情况不符，该条件也不会被执行，只有当服务器接收到集中器发送信号，并且条件比对一致后，数据才能够进入数据库，计费等功能才会启动。

3 智能水电表应用到学校工程之中的必要性

学校由于其人群密集的特点，很大程度上有着直接应用智能水电表的先决条件，在校园之中应用智能水电表，不仅能够节省人力物力开支，也能够提高安全性。基于LORA的智能水电表与传统的水电表管理方式的对比表，如下表1所示：

表1 基于LORA 的智能水电表与传统的水电表管理方式的对比表

从上表可以看出，相较于传统的智能水电表，基于LORA的智能水电表在付费方式、交易结算、智能管理、欠费提醒等4 个方面都具有相当大的优越性，能够有效的规避以往的人工抄表，浪费人力物力，财力，并且得到结果误差大的缺点，也有利于学校更好的掌控整个校园内的用水用电情况，制定相应的后续计划，有效的减少学校中常见的浪费水资源以及电力资源的现象。

对比人工抄表等传统的抄表方式，基于LORA的智能水电表传达的数据更加准确，不会带有人工抄表产生的误差，同时，也具有较强的抗干扰性，还能够进行远程控制，可以使得学校更好的对于学校内部的水电系统进行控制。在学校实际应用智能水电表的过程之中，也能够排除一些不必要的人为浪费水电资源的现象，例如，当前的很多学校管道修建时间较长，可能会随时发生漏水等现象，漏水可能是隐藏的，无人知晓的，但是安装了该系统之后，就能够及时的发现管道产生的问题，概述者的发现，主要是通过与其他时段的数据对比进行，假如在某一天某管道的水表，长期有一定的流量，并且该天的流量值与其他天的流量值有一定的差距，就可以判断出是否有发生漏水现象。同时，不关水龙头的问题造成的资源浪费，也能够得到及时的解决。

4 结论

当前在学校工程之中，基于LORA 的智能水电表已经得到了广泛的应用，基于LORA 的智能水电表不仅在安装和维护上具有较大的优势，系统的稳定性也极好，也无需借助有线网络，可有效的保证信号传输。同时，该系统由于耗能低，可以仅依靠电池能源便能维持好运转，因此也可以保证在学生的寒暑假期间，也不会因为断水、断电而发生任何的故障，但使重新开学时，依然能够正常启动，应用到学校工程之中具有较强的优势。总而言之，随着信息技术的发展，基于学校的现实要求以及基于LORA 的智能水电表具备的功能上的优越性，基于LORA 的智能水电表，已经较大的普及到了学校工程之中，在学校工程之中得到了广泛的应用。