基于微信小程序框架的智能能耗监测系统设计

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　　摘   要：近年来，随着移动互联网的发展以及网络普及度增高，网络传输速率加快，基于互联网的远程终端控制，远程监测，远程操作的设备技术更加成熟，远程监测控制系统的价值也逐渐凸显。此类设备能够连接互联网，通过云服务器进行数据交互，可以通过手机或者电脑设备进行远程的数据查看和硬件操作，在电力管理中，电量数据的采集和分析是最重要的一部分，在此基础上能够减少查询电量数据的人力消耗，加强电量查询的精准度，为电力管理提供更科学的方法。微信小程序的出现改变了手机软件的形态，其不一定独立存在，可以包含在微信中，十分方便。文章利用微信小程序作为客户端依托设计，设计一套基于远程控制装置的能耗监测系统。
　　关键词：智能;能耗;监控;远程;微信小程序
　　1    高校的电量管理现状
　　在学校生活中，每个宿舍都有大大小小的用电器，功率有高有低，但是一般情况下宿舍都是严禁使用大功率电器的，这类大功率用电器大多不安全，在宿舍使用容易引发火灾等一系列人员伤亡事故，而且违章电器虽然明令禁止，但还是有宿舍偷偷使用，这是一大安全隐患。
　　在南京邮电大学通达学院周围学校的电力管理中，每个宿舍的电量查询，往往通过宿舍管理者对每一间宿舍进行抄表，这种抄表方式消耗人力，不仅效率低而且有错误的可能性，造成不必要损失。
　　每天的宿舍断电都是通过宿管手动的拉电闸，效率低而且安全性不是很可靠。如果某间宿舍断了电，需要学生找宿管反映，然后宿管带电房钥匙帮学生去打开，假如宿管有事情不在，这样也不能及时地供电，会造成一定的损失。
　　2    智能能耗监测系统
　　电量管理是学校管理的重要一环。人工管理不再是最方便的一种方法，智能管理更加可靠、快捷、精确。智能能耗监测系统分为电量采集和数据管理应用两部分，能够实现电量的采集、监控、查询、数据统计、用电状况提示等功能。将此系统运用在高校电量管理上，将会大大减少人力开销，方便管理者和学生用户查询实时用电，提升电量管理质量[1]。
　　智能能耗监测系统尽力摆脱人工，使电量管理更加智能化，从宿舍电量到社会上公司电量管理、小区电量管理都可以使用，它是集电表、电量实时采集、数据实时通信、电量数据分析为一体的智能化系统。利用本校所学的数据库编程、电工电子电路设计、数据传输技术、微信小程序编程技术实现用电量实时监控、电量使用统计、用电情况提示以及是否使用违章电器或用电是否正常的多功能程序系统。整个智能能耗监测系统结构完整、功能全面，有效地实现其在电力管理中的重要角色，对于改善学校的电力管理方面扮演重要角色。
　　智能能耗监测系统在实际的使用中，将查询用电量的方式进行的大幅的简化，同时也提高了抄表的精确程度。在人力抄表的过程，难免会遇到一定问题，如宿舍门打不开、电表在偏僻的地方、影响宿舍的正常活动等情况。远程抄表能解决这些客观因素，提高电量统计的效率。能够使宿舍管理的人力资源得到合理的利用。
　　3    远程电量监测和控制模块
　　远程电量监测和控制模块主要包括电源模块、继电器开关模块、通信模块、电量模块以及主控模块。
　　3.1  电源模块
　　电源模块作为硬件设备的通断电，为装置提供12 V，5 V，3.3 V电源，输入为220 V，使模块能够正常运行。
　　3.2  继电器开关模块
　　根据用户通过通訊模块发送通断指令给主控，主控进行分析将对继电器开关模块进行控制，完成用户对电源的通断操作。
　　3.3  通信模块
　　收发网络数据、用户指令和返回数据都是都通过通信模块进行传输，用户在客户端进行指令发送，通信模块进行数据转化，将指令发送给主控模块，或者将电量采集模块所返回的信息回给用户客户端，实现用电数据的传送和相关控制功能。
　　3.4  电量模块
　　通过电流取样电路和电压取样电路的输出端连接计量芯片的输入端，计量芯片的输出端通过引线接线孔设置连接计度器输出模块和脉冲输出模块，计量芯片连接电源模块的输出端。电源模块对交流电进行降压稳压后供给整机使用。电流取样电路和电压取样电路分别采集电流信号和电压信号输送到计量芯片，计量芯片内部进行信号处理。将采集信息给主控模块，主控模块通过通信模块发送至用户客户端。
　　3.5  主控模块
　　根据通信模块传送的消息指令进行操作。读取电量数据，通过网络接口发送至远程主机;同时接收主机指令，实现继电器开关控制。
　　封装外壳的装置和装置内部结构如图1—2所示。
　　4    依托微信小程序的监测系统设计
　　4.1  注册登录
　　当点击智能能耗监测系统小程序，就会弹出进入系统画面，微信授权后，用户可以通过自己的学号注册成为使用者，选择对应系统，用户名和密码匹配后就能使用监测系统，如图3所示。
　　4.2  系统管理分析
　　智能能耗监测系统主要是两类管理权限。一类是单位个人的电量查询，这类用户可以查询自己的单位、宿舍用电，以及自己宿舍当时的用电是否正常，如图4—5所示。还有一类就是管理员身份，管理员权限可以查看每个宿舍的用电量，而且可以查看宿舍的用电状况是否正常，如果查看到不正常用电的宿舍，就可以到具体的宿舍进行检查，方便宿舍管理。
　　4.3  电量数据采集功能和用电状况的显示
　　在智能能耗监测系统的实际使用中，能够根据使用需求提供用户登录、电量查询、用电情况等多元化功能。通过成熟的通信联网模块USR-TCP232-T2实现RJ45网口与TTL串口之间的数据透明传输[2]。根据电量采集模块的电流取样计算和电压取样计算采集用电量和电路情况对数据进行实时的采集。通过智能能耗监测系统可以对数据进行监控以及对电量的通断进行控制，一旦用电情况异常，用户也能及时的发现，方便通知管理人员能够及时断电，然后对问题进行排查，及时处理。该系统运行稳定可靠，提高了用电管理的效率，如图6所示。
　　4.4  信息的实时传输
　　智能能耗监测系统具备实时抄表的功能，该功能能够根据用户的意愿进行实时的查询，这种电量采集不受时间和空间的影响，任意时间在任意的地方都可以查询自己单位的用电量和用电是否正常，具备即时性。当用电量使用完的时候，电力也会停止输送，这对学校的电力供应也是一种保障，对宿舍用户用电的合理管控。对于学校的电力管理优化方面大有裨益。
　　5    结语
　　智能能耗监测系统是互联网时代发展的产物，是实现互联网技术代替人工技术的体现，是智能化管理的成果，通过远程电量监测与控制装置和监测平台的结合，更加科学合理地管理学校宿舍的电量，节约了宿舍管理的人力资源消耗，也提升信息数据的智能化，对电力使用提供稳定的保障[3]。同时也加快社会智能化的进步。
　　[参考文献]
　　[1]吕云翔，田旺，朱子彧，等.小程序，大未来：微信小程序开发[M].北京：电子工业出版社，2018.
　　[2]基思，桑布尔斯.JavaScript DOM编程艺术[M].2版.杨涛，王建桥，杨晓云，等，译.北京：人民邮电出版社，2011.
　　[3]李苗，王超君.电量采集系统相关技术的应用与分析[J].机电信息，2012（18）：119-120.
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