基于微信小程序框架的智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周博文 顧晨曦 梁倩茹

摘? ?要：近年來，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)普及度增高，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率加快，基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程終端控制，遠(yuǎn)程監(jiān)測，遠(yuǎn)程操作的設(shè)備技術(shù)更加成熟，遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)的價(jià)值也逐漸凸顯。此類設(shè)備能夠連接互聯(lián)網(wǎng)，通過云服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，可以通過手機(jī)或者電腦設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)查看和硬件操作，在電力管理中，電量數(shù)據(jù)的采集和分析是最重要的一部分，在此基礎(chǔ)上能夠減少查詢電量數(shù)據(jù)的人力消耗，加強(qiáng)電量查詢的精準(zhǔn)度，為電力管理提供更科學(xué)的方法。微信小程序的出現(xiàn)改變了手機(jī)軟件的形態(tài)，其不一定獨(dú)立存在，可以包含在微信中，十分方便。文章利用微信小程序作為客戶端依托設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一套基于遠(yuǎn)程控制裝置的能耗監(jiān)測系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能;能耗;監(jiān)控;遠(yuǎn)程;微信小程序

1? ? 高校的電量管理現(xiàn)狀

在學(xué)校生活中，每個(gè)宿舍都有大大小小的用電器，功率有高有低，但是一般情況下宿舍都是嚴(yán)禁使用大功率電器的，這類大功率用電器大多不安全，在宿舍使用容易引發(fā)火災(zāi)等一系列人員傷亡事故，而且違章電器雖然明令禁止，但還是有宿舍偷偷使用，這是一大安全隱患。

在南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院周圍學(xué)校的電力管理中，每個(gè)宿舍的電量查詢，往往通過宿舍管理者對每一間宿舍進(jìn)行抄表，這種抄表方式消耗人力，不僅效率低而且有錯(cuò)誤的可能性，造成不必要損失。

每天的宿舍斷電都是通過宿管手動(dòng)的拉電閘，效率低而且安全性不是很可靠。如果某間宿舍斷了電，需要學(xué)生找宿管反映，然后宿管帶電房鑰匙幫學(xué)生去打開，假如宿管有事情不在，這樣也不能及時(shí)地供電，會(huì)造成一定的損失。

2? ? 智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)

電量管理是學(xué)校管理的重要一環(huán)。人工管理不再是最方便的一種方法，智能管理更加可靠、快捷、精確。智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)分為電量采集和數(shù)據(jù)管理應(yīng)用兩部分，能夠?qū)崿F(xiàn)電量的采集、監(jiān)控、查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、用電狀況提示等功能。將此系統(tǒng)運(yùn)用在高校電量管理上，將會(huì)大大減少人力開銷，方便管理者和學(xué)生用戶查詢實(shí)時(shí)用電，提升電量管理質(zhì)量[1]。

智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)盡力擺脫人工，使電量管理更加智能化，從宿舍電量到社會(huì)上公司電量管理、小區(qū)電量管理都可以使用，它是集電表、電量實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通信、電量數(shù)據(jù)分析為一體的智能化系統(tǒng)。利用本校所學(xué)的數(shù)據(jù)庫編程、電工電子電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、微信小程序編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)用電量實(shí)時(shí)監(jiān)控、電量使用統(tǒng)計(jì)、用電情況提示以及是否使用違章電器或用電是否正常的多功能程序系統(tǒng)。整個(gè)智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整、功能全面，有效地實(shí)現(xiàn)其在電力管理中的重要角色，對于改善學(xué)校的電力管理方面扮演重要角色。

智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)在實(shí)際的使用中，將查詢用電量的方式進(jìn)行的大幅的簡化，同時(shí)也提高了抄表的精確程度。在人力抄表的過程，難免會(huì)遇到一定問題，如宿舍門打不開、電表在偏僻的地方、影響宿舍的正?；顒?dòng)等情況。遠(yuǎn)程抄表能解決這些客觀因素，提高電量統(tǒng)計(jì)的效率。能夠使宿舍管理的人力資源得到合理的利用。

3? ? 遠(yuǎn)程電量監(jiān)測和控制模塊

遠(yuǎn)程電量監(jiān)測和控制模塊主要包括電源模塊、繼電器開關(guān)模塊、通信模塊、電量模塊以及主控模塊。

3.1? 電源模塊

電源模塊作為硬件設(shè)備的通斷電，為裝置提供12 V，5 V，3.3 V電源，輸入為220 V，使模塊能夠正常運(yùn)行。

3.2? 繼電器開關(guān)模塊

根據(jù)用戶通過通訊模塊發(fā)送通斷指令給主控，主控進(jìn)行分析將對繼電器開關(guān)模塊進(jìn)行控制，完成用戶對電源的通斷操作。

3.3? 通信模塊

收發(fā)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、用戶指令和返回?cái)?shù)據(jù)都是都通過通信模塊進(jìn)行傳輸，用戶在客戶端進(jìn)行指令發(fā)送，通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，將指令發(fā)送給主控模塊，或者將電量采集模塊所返回的信息回給用戶客戶端，實(shí)現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的傳送和相關(guān)控制功能。

3.4? 電量模塊

通過電流取樣電路和電壓取樣電路的輸出端連接計(jì)量芯片的輸入端，計(jì)量芯片的輸出端通過引線接線孔設(shè)置連接計(jì)度器輸出模塊和脈沖輸出模塊，計(jì)量芯片連接電源模塊的輸出端。電源模塊對交流電進(jìn)行降壓穩(wěn)壓后供給整機(jī)使用。電流取樣電路和電壓取樣電路分別采集電流信號和電壓信號輸送到計(jì)量芯片，計(jì)量芯片內(nèi)部進(jìn)行信號處理。將采集信息給主控模塊，主控模塊通過通信模塊發(fā)送至用戶客戶端。

3.5? 主控模塊

根據(jù)通信模塊傳送的消息指令進(jìn)行操作。讀取電量數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送至遠(yuǎn)程主機(jī);同時(shí)接收主機(jī)指令，實(shí)現(xiàn)繼電器開關(guān)控制。

封裝外殼的裝置和裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1—2所示。

4? ? 依托微信小程序的監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1? 注冊登錄

當(dāng)點(diǎn)擊智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)小程序，就會(huì)彈出進(jìn)入系統(tǒng)畫面，微信授權(quán)后，用戶可以通過自己的學(xué)號注冊成為使用者，選擇對應(yīng)系統(tǒng)，用戶名和密碼匹配后就能使用監(jiān)測系統(tǒng)，如圖3所示。

4.2? 系統(tǒng)管理分析

智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)主要是兩類管理權(quán)限。一類是單位個(gè)人的電量查詢，這類用戶可以查詢自己的單位、宿舍用電，以及自己宿舍當(dāng)時(shí)的用電是否正常，如圖4—5所示。還有一類就是管理員身份，管理員權(quán)限可以查看每個(gè)宿舍的用電量，而且可以查看宿舍的用電狀況是否正常，如果查看到不正常用電的宿舍，就可以到具體的宿舍進(jìn)行檢查，方便宿舍管理。

4.3? 電量數(shù)據(jù)采集功能和用電狀況的顯示

在智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)際使用中，能夠根據(jù)使用需求提供用戶登錄、電量查詢、用電情況等多元化功能。通過成熟的通信聯(lián)網(wǎng)模塊USR-TCP232-T2實(shí)現(xiàn)RJ45網(wǎng)口與TTL串口之間的數(shù)據(jù)透明傳輸[2]。根據(jù)電量采集模塊的電流取樣計(jì)算和電壓取樣計(jì)算采集用電量和電路情況對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集。通過智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控以及對電量的通斷進(jìn)行控制，一旦用電情況異常，用戶也能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，方便通知管理人員能夠及時(shí)斷電，然后對問題進(jìn)行排查，及時(shí)處理。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，提高了用電管理的效率，如圖6所示。

4.4? 信息的實(shí)時(shí)傳輸

智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)抄表的功能，該功能能夠根據(jù)用戶的意愿進(jìn)行實(shí)時(shí)的查詢，這種電量采集不受時(shí)間和空間的影響，任意時(shí)間在任意的地方都可以查詢自己單位的用電量和用電是否正常，具備即時(shí)性。當(dāng)用電量使用完的時(shí)候，電力也會(huì)停止輸送，這對學(xué)校的電力供應(yīng)也是一種保障，對宿舍用戶用電的合理管控。對于學(xué)校的電力管理優(yōu)化方面大有裨益。

5? ? 結(jié)語

智能能耗監(jiān)測系統(tǒng)是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)代替人工技術(shù)的體現(xiàn)，是智能化管理的成果，通過遠(yuǎn)程電量監(jiān)測與控制裝置和監(jiān)測平臺(tái)的結(jié)合，更加科學(xué)合理地管理學(xué)校宿舍的電量，節(jié)約了宿舍管理的人力資源消耗，也提升信息數(shù)據(jù)的智能化，對電力使用提供穩(wěn)定的保障[3]。同時(shí)也加快社會(huì)智能化的進(jìn)步。

[參考文獻(xiàn)]

[1]呂云翔，田旺，朱子彧，等.小程序，大未來：微信小程序開發(fā)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2018.

[2]基思，桑布爾斯.JavaScript DOM編程藝術(shù)[M].2版.楊濤，王建橋，楊曉云，等，譯.北京：人民郵電出版社，2011.

[3]李苗，王超君.電量采集系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與分析[J].機(jī)電信息，2012（18）：119-120.