绿色节能校园方案的设计与实现
关键词：能源监测；校园节能；组态；
一、引言
历览前贤国与家，成由勤俭败由奢。
能源是人类赖以生存和发展的基础。目前,能源消耗在学校的费用支出中占有相当大的比例，且有递增之势，其中存在严重的能源浪费现象，而学校作为培养人才和促进科技进步的主要阵地，深入开展学校节约型校园建设工作，不仅可以促进学校本身的能源资源节约，降低办学成本，在社会起到示范和带动作用，还有利于促使广大学生树立节能环保意识，掌握节能环保技能，对我国经济和社会发展产生深远影响。
2007年教育部发出《教育部关于开展节能减排学校行动的通知》，提出联合原建设部及财政部，联合推行校园节能减排。住房和城乡建设部、同年，教育部也出台了《关于推进高等学校节约型校园建设进一步加强高等学校节能节水工作的意见》和《高等学校节约型校园建设管理与技术导则（试行）》，进而推进高等学校的节约型校园建设。
二、设计的目的和意义
学校是集教学、科研和生活于一体的教育型小社
会，应从自身在社会中的影响和各类资源在社会中所占比重等方面来充分认识建设节约型校园的现实意义和长远意义。
从现实意义来讲，建设节约型校园可以节省学校的各项经费开支，从而可以科学合理的分配和利用现有的资源，在建设能源监控系统的基础上，构建新型、和谐、数字后勤管理体系，进而创建数字化、节约型校园，促进高素质人才的培养。
从长远意义来看，节能减排也是国家政策的重中之重，总书记提出“应对国际金融危机，节能减排工作尤其不能放松”的“节能减排观”，可谓是科学发展观的题中之意，意义十分深远。
三、系统设计
监管系统将先进的系统控制理论和技术方法与系统管理相结合，通过对能耗的监测获得实际数据；在对实际消耗数据充分分析的基础上，通过能耗责任管理制度制定能耗指标，将能耗指标下达到能源使用部门，能源使用部门随时对能耗情况进行监测，分析能耗使用情况和实施管理，从而为能耗管理提供科学依据，进而把学校的能耗管理提高到量化管理的水平。
在能耗分析、能耗监测和能耗指标模块中，系统采用典型的四层体系结构，分别是设备层、控制层、监控层和管理层。其中设备层给能耗监测模块提供了基本的设备保障，可以及时的提取实时数据提供给上层分析。
控制层和监控层分析从设备层提取的数据信息进行量化分析并把结果提供给管理层。管理层根据提供上来的最终数据进行能耗的量化管理，并根据对数据的分析来制定能耗指标，从而实现节能减排的目的。
每一层分别对应不同的硬件设备。设备层对应的是前端数据采集仪表、串口网络协议转换器；控制层和监控层对应的是监测服务器；而管理层则对应系统管理和分析发布服务器。每一层所对应的控制软件同样也各不相同。控制层中包括前端数据采集设备组态；监控层包含数据处理；而管理层包含系统管理和应用软件。位于底层的设备层是直接的实时数据，上面三层分别有对应的数据库。
各个监测点的实时数据通过监测服务器，或者通过协议转换器传输到校园网中。同时，数据库服务器、管理服务器和工作站也通过路由器连接到校园网中。这样，数据可以通过网络进行传输，并最终提供给同样连接到校园网的管理用户进行查看和管理。
1、设备层
设备层定义在整个系统的前端，在每一个监测点上有一个前端数据采集仪表。数据采集仪表的类型有电、水、热能和燃气等，它们安装在能源供应的通道上，对能源的状态和消耗量实时数据进行监测。当采用控制设备时就能够实现控制功能，达到对能源进行智能控制和管理。
前端数据采集仪表一般采用RS485通信接口，根据仪表采用ModBUS、MeterBUS等通信协议，从上端能够随时读取数据。系统有两种连接方法：一种连接是通过通信控制线与监测服务器直接连接；另一种连接是通信控制线的上端与串口网络协议转换器连接，然后转换器与校园网连接。
2、控制层
控制层的定义是对设备层进行控制，并且承担对前端数据采集仪表进行扫描、读取前端数据采集仪表的数据、将数据写入组态数据库和显示前端数据采集仪表状态四项工作。
控制层的功能由组态数据库、监测服务器采集器和安装在上面的组态软件共同完成的。其中监测服务器采集器用于扫描前端数据采集仪表并读取数据。组态模块负责把采集上来的原始监测数据写入到组态数据库中，其中包含各个仪表设备的动态数据及设备状态等相关重要信息。
监测服务器与监测仪表的通信采用两种方法，一种方法为：通过TCP/IP网络通信。利用串口网络协议转换器进行通信，串口网络协议转换器配置有1-4个RS485通信总线端口和一个TCP/IP网络通信端口。另一种方法为：直接通过RS485通信进行。控制层与上端的监控层通过校园网连接。
