摘要:針對(duì)目學(xué)生宿舍用電的實(shí)際情況制定了一套集監(jiān)測(cè)、管理、報(bào)警、控制等多功能于一體的安全管理解決方案,該方案適合于各種學(xué)生宿舍及公寓,尤其是高等院校,具有智能、安全、高效等特點(diǎn)。
 
關(guān)鍵詞:宿舍用電；安全；管理；監(jiān)測(cè)
 
0 引言
高校學(xué)生宿舍的用電管理問(wèn)題,一直是擺在高校學(xué)生宿舍管理者面的一道難題。傳統(tǒng)的以手工操作為主的學(xué)生宿舍用電管理方式,信息反饋慢,工作效率低,管理質(zhì)量差,這種落后的管理方式與時(shí)代的步伐已經(jīng)格格不入,對(duì)學(xué)生宿舍用電實(shí)行智能化、信息化管理是加強(qiáng)后勤管理建設(shè),提高服務(wù)意識(shí)的必然要求。宿舍私自使用電取暖等大負(fù)載,較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)負(fù)載運(yùn)行,若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效防范,威脅著低壓配電網(wǎng)和電力設(shè)備的安全,對(duì)學(xué)生生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅,甚至直接引起重大事故發(fā)生。為此,特別根據(jù)學(xué)生宿舍的特點(diǎn),制定了一種智能化學(xué)生宿舍用電管理方案。
 
1 系統(tǒng)要求
(1)要求具有智能識(shí)別惡性用電的功能通過(guò)他對(duì)學(xué)生用電進(jìn)行24h監(jiān)控,杜絕學(xué)生使用電熱器、熱得快等違章電器現(xiàn)象,同時(shí)又不影響學(xué)生正常照明和電腦的使用,從而避免火災(zāi)隱患和惡性事故的發(fā)生。
(2)工作效率要高使用智能用電管理系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工操作,錯(cuò)誤率低,效率高。
(3)要對(duì)學(xué)生宿舍用電情況一目了然系統(tǒng)應(yīng)具有的計(jì)量、運(yùn)算和查詢功能,能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反映學(xué)生宿舍的用電量,對(duì)用電量過(guò)高、過(guò)低或無(wú)用電量的宿舍,可及時(shí)通知管理人員進(jìn)行調(diào)查,及時(shí)堵塞漏洞。這樣學(xué)生從公布的電費(fèi)收取表中就可以清楚地了解本宿舍的用電情。
(4)要有良好的收益采用電腦計(jì)量電費(fèi),促使學(xué)生們養(yǎng)成隨手關(guān)燈、節(jié)約用電的好習(xí)慣,每月學(xué)校供應(yīng)學(xué)生正常照明的用電量,超過(guò)部分按量計(jì)費(fèi),以節(jié)省開支。
 
2設(shè)計(jì)方案
假設(shè)某大學(xué)有10棟學(xué)生宿舍,每棟6層,每層50間房,每個(gè)房間需1只電表。每棟樓計(jì)300只電表,共計(jì)3000只。每棟樓設(shè)一個(gè)用電管理室,學(xué)校設(shè)一個(gè)管理主站。
2.1基本配置
每棟宿舍的每層樓配備2臺(tái)計(jì)量采集箱,共計(jì)120臺(tái)。每臺(tái)計(jì)量采集箱配25只電表、2臺(tái)16路采集器、3臺(tái)8路(加1路)控制器、25只脈沖轉(zhuǎn)換器、25只過(guò)負(fù)載識(shí)別器。每棟宿舍設(shè)置12臺(tái)計(jì)量采集箱,在用電管理室設(shè)置。
1臺(tái)壁掛式用電集中管理器
2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖1為學(xué)生宿舍用電管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,系統(tǒng)由120臺(tái)計(jì)量采集箱、10臺(tái)集中管理器、1套管理主站組成。計(jì)量采集箱與集中管理器通信采用低壓電力載波或工業(yè)級(jí)RS485總線,集中管理器與管理主站采用工業(yè)級(jí)RS485總線或無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。
2.3設(shè)備功能及指標(biāo)
(1)脈沖轉(zhuǎn)換器解決計(jì)量脈沖與電能表計(jì)量數(shù)據(jù)不同源不同步問(wèn)題,保障抄表數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠
(2)過(guò)載識(shí)別器其作用是識(shí)別用電用戶的負(fù)載情況,當(dāng)過(guò)載時(shí)輸岀報(bào)警電平信號(hào),通過(guò)采集器把此報(bào)警信號(hào)傳給用電集中管理器發(fā)出聲光報(bào)警。
(3)智能采集器采用以TR9810為核心的超大規(guī)模集成電路芯片,并應(yīng)用上先進(jìn)技術(shù)二次合成厚膜混合電路模塊,集成獨(dú)立的CPU單元和數(shù)據(jù)處理單元,即使通信線路有故障或斷電也不會(huì)引起數(shù)據(jù)丟失。采集器內(nèi)部有可靠的電源檢測(cè)電路、看門狗電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)保護(hù)電路.具有保險(xiǎn)過(guò)載、斷電自恢復(fù)能力和防雷電、過(guò)電壓措施,并在程序上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)備份、校驗(yàn)處理、數(shù)據(jù)塊保護(hù)處理及指令冗余等抗干擾措施,使整個(gè)系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定可靠。

圖 1 　學(xué)生宿舍用電管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
(4)控制器執(zhí)行用電集中管理器發(fā)來(lái)的指令,接通或斷開對(duì)應(yīng)房間的電源。關(guān)鍵部件選用新型的大電流電觸點(diǎn)的磁保持繼電器,平時(shí)不帶電、不發(fā)熱、無(wú)噪音,不消耗電能,不易發(fā)生電源故障。
(5)斷路器為5A小電流過(guò)流自動(dòng)跳閘式小型空氣開關(guān),便于用戶檢修電路及作為用電保險(xiǎn)之用。
(6)用電集中管理器為一棟樓的中央控制單元,結(jié)構(gòu)上采用新一代ALLONE工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī),集成了CPU、內(nèi)存、電子盤、RS232接口、RS485接口,以及防止程序鎖死的看門狗實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制芯片,且具有過(guò)載、斷電自恢復(fù)能力和防雷電、過(guò)電壓措施。在程序上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)備份、校驗(yàn)處理、數(shù)據(jù)塊保護(hù)處理及指令冗余等抗干擾措施,使其可靠性大為提高,*系統(tǒng)運(yùn)行的要求,同時(shí)采用了通信模塊,增強(qiáng)了線路傳輸?shù)目垢蓴_能力,即使在強(qiáng)電場(chǎng)干擾的運(yùn)行環(huán)境中仍然具有很強(qiáng)的通信能力。
用電集中管理器為壁掛式小型裝置,面板采用LCD或LED顯示,字體碩大,顯示清晰明亮。面板設(shè)置有小型數(shù)字鍵盤、報(bào)警指示及蜂鳴器,當(dāng)有過(guò)載時(shí)自動(dòng)顯示房間號(hào)并閃光,音響告警,當(dāng)同時(shí)有兩個(gè)以上的房間過(guò)載時(shí),巡回顯示房間號(hào),只有管理員手動(dòng)解除報(bào)警按鈕時(shí),音響停止,但閃光不斷。查詢時(shí)只需輸入房間號(hào)碼,可同時(shí)顯示
該房間的“新購(gòu)電量”、“用電量”“剩余電量”數(shù)據(jù)。
(7)用電管理主站和軟件包由應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)等組成收費(fèi)和控制系統(tǒng)。主站可以按照設(shè)定的項(xiàng)目和各集中管理器交換數(shù)據(jù),可以打印月、日?qǐng)?bào)表和計(jì)費(fèi)發(fā)票,耗損平衡和分析管理,并生成數(shù)據(jù)交給其他應(yīng)用系統(tǒng)。其主要功能特點(diǎn)如下：
①軟件平臺(tái):中文版 window s98/2000
②完善的遠(yuǎn)端參數(shù)設(shè)置和管理功能,可遠(yuǎn)程設(shè)置和管理所有的采集器、集中管理器參數(shù)。
③良好的數(shù)據(jù)庫(kù)接口設(shè)計(jì),便于網(wǎng)絡(luò)共享和數(shù)據(jù)查詢
④多種計(jì)費(fèi)方式和類型,多種表格輸出。
⑤可定時(shí)自動(dòng)或手動(dòng)抄收各電表數(shù)據(jù),存儲(chǔ)過(guò)載歷史資料
⑥可分析日和月負(fù)荷計(jì)量曲線。
⑦具有用戶口令保護(hù),多級(jí)操作管理,高度安全保密能力
⑧管理軟件中文顯示,菜單驅(qū)動(dòng)
 
3系統(tǒng)功能
針對(duì)目高校學(xué)生宿舍用電的特點(diǎn),系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)具備如下功能:
(1)自動(dòng)統(tǒng)一校準(zhǔn)時(shí)間:自動(dòng)抄收電表讀數(shù)。
(2)自動(dòng)凍結(jié)數(shù)據(jù),計(jì)算損耗
(3)集中管理器準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)過(guò)載,自動(dòng)聲光
(4)集中管理器可查詢顯示房間的“新購(gòu)電量”“用電量”、“剩余電量”數(shù)據(jù)。
(5)集中管理器可手動(dòng)或自動(dòng)關(guān)斷、閉合房間電源。
(6)管理主站可自動(dòng)和集中器交換數(shù)據(jù),也會(huì)把用戶新購(gòu)電量數(shù)據(jù)傳送給集中管理器
(7)管理主站可查詢用戶詳細(xì)用電資料(包括當(dāng)月每日用電量和違章用電記錄)。
(8)管理主站可自動(dòng)生成并打印報(bào)表、票據(jù)單據(jù)。
(9)系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷、自動(dòng)記錄和自動(dòng)報(bào)警功能
（10）可采用學(xué)生飯卡購(gòu)電。
 
4 安科瑞高校宿舍預(yù)付費(fèi)管理云平臺(tái)介紹
AcreICloud-3100高校宿舍預(yù)付費(fèi)電控系統(tǒng)為切合高校管理要求,充分體現(xiàn)“一切管理為學(xué)生服務(wù)”的思想,集電能計(jì)、收費(fèi)管理、用電過(guò)程管理等功能于一體,具備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)抄表計(jì)量、控制學(xué)生作息、惡性負(fù)載識(shí)別預(yù)警、校園一卡通自助繳費(fèi)、查詢、打印用能報(bào)表等功能,創(chuàng)建節(jié)約校園、安全校園,方便校方進(jìn)行一體化、信息化管理,并支持和智慧校園系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)接。

宿舍預(yù)付費(fèi)管理云平臺(tái)結(jié)構(gòu)
 
4.1 平臺(tái)主要功能
◆售電操作
操作人員通過(guò)后臺(tái)進(jìn)行宿舍開戶、水電充值、轉(zhuǎn)戶、結(jié)算、銷戶等操作,學(xué)生可以通過(guò)一卡通、學(xué)校公眾號(hào)、支付寶等進(jìn)行自助充值。
◆電表批量操作
提供批量斷電復(fù)電、基礎(chǔ)電量下發(fā)、電價(jià)設(shè)置、付費(fèi)模式、強(qiáng)制控制、定時(shí)通斷、清零、空調(diào)復(fù)位等操作。
◆三回路獨(dú)立控制
可分空調(diào)、插座、照明三路獨(dú)立電源配電,兩路電源的供電保護(hù)、供電控制、供電時(shí)間相互獨(dú)立。
◆時(shí)間控制
可根據(jù)學(xué)校實(shí)際要求,進(jìn)行生效日期設(shè)置、節(jié)假日設(shè)置、通斷設(shè)置和備注,并對(duì)已經(jīng)設(shè)置的進(jìn)行篩選查看。
◆遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)抄表計(jì)量功能
系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)讀取電能數(shù)據(jù),電能數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)上傳至系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器。
◆惡性負(fù)載實(shí)時(shí)監(jiān)控識(shí)別預(yù)警控制
系統(tǒng)具備惡性負(fù)載識(shí)別功能,自動(dòng)識(shí)別學(xué)院規(guī)定禁止使用的各類惡性負(fù)載(如熱得快、電吹毯、暖手煲等),并自動(dòng)自動(dòng)斷電,保護(hù)宿舍用電安全。
◆自動(dòng)恢復(fù)供電功能
超負(fù)荷斷電或使用惡性負(fù)載自動(dòng)斷電后可自動(dòng)恢復(fù)供電,自動(dòng)供電時(shí)間可設(shè)。管理者可設(shè)定自動(dòng)供電的次數(shù),超過(guò)設(shè)定次數(shù)后系統(tǒng)不能再自動(dòng)供電,需找管理員查明斷電原因后,由供電管理人員手動(dòng)恢復(fù)供電。
◆分戶計(jì)費(fèi)管理
可以進(jìn)行免費(fèi)基礎(chǔ)電量設(shè)置、預(yù)購(gòu)電量、無(wú)費(fèi)關(guān)斷、用電情況查詢、退費(fèi)管理、支持中途換操作員、打印報(bào)表等。
◆白名單管理
該功能用于維護(hù)電器白名單信息,系統(tǒng)支持學(xué)習(xí)功能,自帶不低于30類學(xué)校常用電器使用特征的數(shù)據(jù)庫(kù)。不在特征數(shù)據(jù)庫(kù)的電器可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù),從而區(qū)分惡性負(fù)載及白名單負(fù)載。
◆夜間小電流
可以設(shè)置宿舍夜間小電流的使用,僅能供手機(jī)充電或夜燈使用。
◆查詢功能
學(xué)生可以用手機(jī)在一卡通平臺(tái)上,進(jìn)行用電充值、查詢用電情況。平臺(tái)具有用戶剩余電量提醒功能。
 
4.2 產(chǎn)品選型
單相預(yù)付費(fèi)電能表ADM130

主要功能

電氣特性

控制功能
1、預(yù)付費(fèi)管理控制
支持預(yù)付費(fèi)功能。可設(shè)置基礎(chǔ)金額,供免費(fèi)使用;可對(duì)剩余金額進(jìn)行四級(jí)報(bào)警:余額不足報(bào)警(一級(jí))、預(yù)跳閘報(bào)警(二級(jí))、欠費(fèi)報(bào)警(三級(jí))、達(dá)到賒欠上限(四級(jí))報(bào)警。每級(jí)報(bào)警都會(huì)導(dǎo)致電表背光常亮,預(yù)跳閘報(bào)警跳閘方式可設(shè)置為不跳閘、跳閘后自動(dòng)合閘以及跳閘后不合閘等,跳閘后可通過(guò)按鍵自行合閘,達(dá)到賒欠上限后電表跳閘,此時(shí)只有繳費(fèi)后才能繼續(xù)合閘使用。
2、時(shí)間管理控制
支持時(shí)間管理控制。L1、L2、L3可分別設(shè)置為工作日和節(jié)假日模式,每天多可設(shè)置8個(gè)時(shí)間段,每個(gè)時(shí)間段可分別設(shè)置為合閘狀態(tài)或夜間模式,合閘時(shí)間段內(nèi)電表保持合閘,夜間時(shí)間段內(nèi),支路功率若大于夜間允許功率上限便跳閘。
3、負(fù)載管理控制
支持豐富的負(fù)載管理控制,具體工作功能如:電流上限限制:限制支路大電流,支路電流超過(guò)設(shè)定值時(shí),支路跳閘；負(fù)載總功率限制:限制支路大用電功率,支路功率超過(guò)設(shè)定值時(shí),支路跳閘；夜間功率限制:需要與時(shí)間管理控制共同使用,在夜間模式下,支路電流超過(guò)設(shè)定值,支路跳閘。
4、惡性負(fù)載識(shí)別：限制支路接入未定義的惡性負(fù)載,當(dāng)支路接入未經(jīng)允許的惡性負(fù)載時(shí),支路跳閘；負(fù)載白名單識(shí)別:允許已定義的具有惡性負(fù)載特征的負(fù)載正常使用(如飲水機(jī)等)；
空調(diào)模式:空調(diào)模式下,電表持續(xù)檢測(cè)空調(diào)微弱待機(jī)電流,一但存在拔斷空調(diào)插座的動(dòng)作,電表便跳閘,且只能通過(guò)聯(lián)系管理人員進(jìn)行合閘送電。
允許除空調(diào)模式以外的跳閘動(dòng)作自動(dòng)合閘。允許次數(shù),跳閘等待時(shí)間可設(shè)置。
◆安裝外形

 
6 結(jié)束語(yǔ)
安科瑞宿舍用電安全管理方案設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，采用新技術(shù)、新產(chǎn)品,依據(jù)國(guó)家《電能計(jì)量法》、《電力低壓用電用戶電能表集中抄表系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》、《自動(dòng)抄表系統(tǒng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿》等法規(guī),計(jì)量方式合法,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)附合《國(guó)標(biāo)》,抄收數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、監(jiān)控方式可靠,管理模式合情合理,為高等院校學(xué)生宿舍的電能計(jì)量、用電管理現(xiàn)代化提供了技術(shù)手段,使學(xué)生有一個(gè)安全、舒適的學(xué)習(xí)生活、休息的空間。
 
【參考文獻(xiàn)】
[1]蔡旭斌,羅玲,電能計(jì)量自動(dòng)抄表技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].廣東電力,2003
[2]衛(wèi)建華，徐進(jìn) 學(xué)生宿舍用電安全管理系統(tǒng)解決方案[J].電子技術(shù)
[3]用戶側(cè)電能計(jì)量與預(yù)付費(fèi)管理解決方案.2020.02版
[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè) 2019.11版