淺談高校學生公寓安全用電物聯網平台的應用

簡婷

开云体育手机下载教程 上海嘉定 201801

摘要:本文針對高校學生公寓用電特點,從(cong) 安全用電角度提出了一套集用電管理、計量、惡性負載智能識別控製、實時跟蹤檢測等功能於(yu) 一體(ti) 的數字化安全用電管理係統技術解決(jue) 方案———學生公寓智能控電管理係統。

關(guan) 鍵詞:公寓惡性負載安全用電智能係統

0、引言

     近年來,為(wei) 了響應國家創建節約型社會(hui) 的號召,伴隨著高等學校後勤社會(hui) 化改革的迅速推進,各地高等學校對原有的校內(nei) 學生公寓采用了新的管理模式。各地、各高等學校積極利用社會(hui) 資金,通過各種渠道,采用社會(hui) 化的辦法,建設了一批高質量高標準的學生公寓,較大地改善了大學生們(men) 的生活與(yu) 學習(xi) 條件,受到了高等學校師生的普遍歡迎。公寓內(nei) 的

     配置由過去滿足基本生活需求的設備,到如今設有電熱水器、空調、電腦、浴霸等。傳(chuan) 統的對學生公寓采取限電流、定時間斷送電的用電管理模式顯然無法滿足大學生們(men) 的使用需求。更值得一提的是被稱之為(wei) 惡性負載的電器,如燒開水用的電爐、“熱得快"等產(chan) 品,這些違章電器的使用給學生公寓的用電帶來了很大的安全隱患,對學生生命財產(chan) 安全造成極大的威脅。為(wei) 了解決(jue) 高校學生公寓安全用電存在的諸多問題,筆者經過多方調研,在原有的學生宿舍集中用電係統的基礎上,從(cong) 安全用電角度提出了一套適合高校學生公寓使用的數字化安全用電管理係統技術解決(jue) 方案———學生公寓智能控電管理係統。

1、係統基本要求

     (1)下圖為(wei) 學生公寓智能控電管理係統的結構框圖。本係統中的數字化控製模塊采用智能化數學模型控製技術,集用電管理、計量、惡性負載智能識別控製、實時跟蹤檢測等優(you) 點於(yu) 一身,是學生公寓智能控電管理係統的核心部分。

     (2)組網方式。本係統采用分布式單元控製設計原則,結構簡單,既可以采用成本低、對網絡布線要求不高的RS-485總線進行組網,也可以采用高校校園局域網進行組網,更可以采用中國移動GSM無線網絡進行組網。在此我們(men) 以種組網方式進行技術分析。

     (3)係統微機的基本配置:CPU主頻1.7GHz及以上;操作係統:主流操作係統,如Windows2000/XP;內(nei) 存;硬盤;顯示器等。

2、係統基本功能及原理

(一)單元控製模塊基本功能

     1數據采集、傳(chuan) 輸與(yu) 惡性負載智能識別控製。2集成電路芯片。單元控製模塊要求具備解釋並執行係統微機指令的功能,每個(ge) 單元控製模塊分管8個(ge) 房間控製模塊,采用超大規模集成電路芯片,集成獨立的CPU單元和數據處理單元,即使數據傳(chuan) 輸線路有故障或斷電也不會(hui) 引起數據丟(diu) 失。單元控製模塊內(nei) 部須設置可靠的電源檢測電路、看門狗電路、數據存儲(chu) 保護電路,具有過載斷電、斷電自動恢複能力和防雷、防過電壓措施,並在係統管理程序上實現數據備份、數據校驗處理、數據塊保護處理及指令冗餘(yu) 等抗幹擾措施,使整個(ge) 係統穩定可靠的運行。

(2)房間控製模塊基本功能

     1、計量。房間控製模塊發送計量脈衝(chong) 信號,執行計量任務。

     2、控製。房間控製模塊執行單元控製模塊發出的指令,接通或斷開房間的總電源。模塊的關(guan) 鍵部件為(wei) 繼電器,可選用新型的大電流電觸點的磁保持繼電器,利用12V電壓的正負脈衝(chong) 信號驅動。

(3)惡性負載智能識別控製的基本原理

     1、建立數學模型。學生公寓智能控電管理係統根據學生使用電器的用電動態參數建立數學模型,根據其用電特點將電器分為(wei) 阻性負載和感性負載。

     2、自動識別控製。係統CPU程序自動跟蹤檢測電器瞬間加電時功率點的大小,經過分析後發出控製指令。如下圖,假設係統設置惡性負載的識別功率為(wei) 300W,當使用大於(yu) 300W的阻性負載(如電爐、“熱得快"等),係統檢測識別後發出指令切斷該房間的電源。當房間使用感性負載(如電腦、充電器等),係統檢測後識別為(wei) 正常用電負載,所有的正常負載都不會(hui) 累加。當房間使用1500W的電熱水器時,係統CPU程序實時跟蹤檢測到電熱水器的瞬間加電功率點處於(yu) 開放的範圍,也會(hui) 識別為(wei) 正常用電負載製指令。如下圖,假設係統設置惡性負載的識別功率為(wei) 300W,當使用大於(yu) 300W的阻性負載(如電爐、“熱得快"等),係統檢測識別後發出指令切斷該房間的電源。當房間使用感性負載(如電腦、充電器等),係統檢測後識別為(wei) 正常用電負載,所有的正常負載都不會(hui) 累加。當房間使用1500W的電熱水器時,係統CPU程序實時跟蹤檢測到電熱水器的瞬間加電功率點處於(yu) 開放的範圍,也會(hui) 識別為(wei) 正常用電負載。

(4)用電查詢管理器基本功能

     1、查詢管理,單獨控製。用電查詢管理器設置在每棟學生公寓樓,為(wei) 本棟樓的中央控製單元。

     2、集成電路芯片。采用新一代工業(ye) 計算機設計原理,集成了CPU、存儲(chu) 器、RS232接口、RS485接口,以及防止程序鎖死的看門狗時鍾控製芯片等。用電查詢管理器設計為(wei) 壁掛式小型箱體(ti) 裝置,顯示麵板采用LCD液晶顯示屏,麵板設置小型數字鍵盤。當係統管理微機因故停機或人為(wei) 關(guan) 機時,用電查詢管理器可以替代係統管理微機的部分工作,執行本棟樓的實時用電查詢功能和定時斷電送電等任務。

(5)用電管理程序基本功能

     1、房間號碼設置。通過係統微機內(nei) 的用電管理程序可以設置學生公寓的樓號和房間號碼。如第5號學生公寓1樓的第8個(ge) 房間,其對應的係統編號為(wei) 5108。

     2、房間定時限流。通過係統微機內(nei) 的用電管理程序可以設置實現每個(ge) 單獨房間的定時、定量、限電流等單獨管理控製。

     3、惡性負載識別。通過係統微機內(nei) 的用電管理程序設置惡性負載的識別功率,智能識別違章電器和普通電器。例如:若識別功率設定為(wei) 300W(識別功率高校可按實際要求自行調整設定),則300W以上的電爐、“熱得快"等違章電器一律被禁用,而正常的普通電器(如:電腦、照明、台燈等)不管功率多少,全部正常使用。

     4、收費管理。通過係統微機內(nei) 的用電管理程序可以隨時為(wei) 所有房間或每個(ge) 房間交納電費。針對高校為(wei) 學生提供基本定額免費電量的要求,用電管理程序設置了定額免費電量自動充值功能,在每月的時間將基本定額免費電量補充到所有房間或房間。

     5、其他功能。本係統還設置了欠費自動報警或停電、交費自動送電功能,退費管理功能,換房管理功能,公用電費可分攤功能等。這些功能可以有效的解決(jue) 高校學生公寓用電管理中遇到的一些日常問題。如高校一般每年調整一次學生房間,退費管理功能和換房管理功能就比較適用。

(6)用電安全保護

     1、短路過流保護。學生公寓智能控電管理係統在係統控製機櫃輸出端設置了短路、過流雙重保護功能,有效保護了學生用電時的人身安全。

     2、違章斷電。當學生在房間內(nei) 使用違章電器時,係統會(hui) 在5秒鍾內(nei) 切斷該房間的總電源;學生將違章電器摘除後,係統經過檢測識別後可在一分鍾內(nei) 自動恢複送電,無需人工進行恢複,安全用電十分方便。

(7)遠程控製及實時監控報警

     1、遠程控製。學生公寓智能控電管理係統所有的管理操作都可以在係統管理微機上完成,真正做到了遠程控製。所有的管理數據在係統管理微機和數字化單元控製模塊之間實時傳(chuan) 輸存儲(chu) 、互為(wei) 備份,確保了管理數據的安全性。

     2、實時監控。在係統管理微機顯示器上,高校學生公寓每個(ge) 房間用電功率大小以“★"號多少表示,“★"越多表示該房間實時用電功率越大。當鼠標指向房間時,係統立即實時顯示所指房間的實際用電功率參數等數值,相當於(yu) 設置了一個(ge) 多參數同時顯示虛擬電表。

(8)財務管理

     1、財務統計分析。學生公寓智能控電管理係統的管理程序還設置了財務報表統計、財務分析等功能,方便高校財務管理。同時係統自動記錄管理員的所有工作並生成係統日誌,係統日誌不可修改,避免了財務行為(wei) 。

     2、可擴展性。學生公寓智能控電管理係統預留了聯網接口,可以支持校園一卡通收費管理係統的授權收費終端,同時可提供與(yu) 校園一卡通對接的接口參數等。

3、Acrel-EIOT能源物聯網雲(yun) 平台

3.1概述

     Acrel-EIoT能源物聯網開放平台是一套基於(yu) 物聯網數據中台，建立統一的上下行數據標準，為(wei) 互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平台。用戶僅(jin) 需購買(mai) 安科瑞物聯網傳(chuan) 感器，選配網關(guan) ，自行安裝後掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(ye) 數據服務。

     該平台提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，並支持多平台、多語言、多終端數據訪問。

3.2應用場所

     本平台適用於(yu) 公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管係統集成商、小型物業(ye) 、智慧城市、變配電站、建築樓宇、通信基站、工業(ye) 能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

3.3平台結構

3.4平台功能

3.4.1電力集抄

     電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方麵實現供配電監控係統的遙測'、遙信、遙控控製，對係統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方麵，可以顯示或查詢供配電室內(nei) 各設備運行（包括曆史和實時參數，並根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。

3.4.2能耗分析

     能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從(cong) 能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產(chan) 以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與(yu) 分析技術，進行離線生產(chan) 分析與(yu) 管理，實現全廠能源係統的統一調度，優(you) 化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體(ti) 能源管理水平的目的。

3.4.3預付費管理

     1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看係統日誌等功能；

     2）係統配置：對建築、通訊管理機、儀(yi) 表及默認參數進行配置；

     3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

     4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、衝(chong) 正及記錄查詢等操作；

     5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

     6）報表中心：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本係統所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。

3.4.4充電樁管理

     通過物聯網技術，對接入係統的充電樁站點和各個(ge) 充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一係列故障進行預警。雲(yun) 平台包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監控、運營分析、基礎數據管理等功能。

3.4.5智能照明

     智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室內(nei) 照明、城市路燈等照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測，也可以實現定時開關(guan) 策略配置及後台遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，並達到一定節能減掛的效果。

3.4.6安全用電

     安全用電采用自主研發的剩餘(yu) 電流互感器、溫度傳(chuan) 感器、電氣火災探測器，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩餘(yu) 電流）進行不間斷的數據跟蹤與(yu) 統計分析，並將發現的各種隱患信息及時推送給企業(ye) 管理人員，指導企業(ye) 實現時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患於(yu) 未然"的目的。

3.4.7智慧消防

     通過雲(yun) 平台進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。原先針對“九小場所"和危化品生產(chan) 企業(ye) 無法有效監控的空白，適應於(yu) 所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“係統化"、用電管理“精細化"的實際需求。

3.5係統硬件配置

4、結束語

     “學生公寓智能控電管理係統"應是專(zhuan) 門針對高校學生公寓用電特點及其急需解決(jue) 的安全用電問題,采用智能化數學模型控製技術構建的全套數字化安全用電管理係統技術解決(jue) 方案。目前市場上已有一些技術產(chan) 品可以滿足一般的集中用電管理要求,但在惡性負載智能識別控製技術和實時跟蹤檢測手段等方麵還有待進一步提高。

參考文獻

[1]蔡旭斌,羅玲.電能計量自動抄表技術的現狀與(yu) 發展[J].廣東(dong) 電力,2003.

[2]衛建華,徐進.學生宿舍用電安全管理係統解決(jue) 方案[J].現代電子技術,2004.

[3]遊飛.高校學生公寓安全用電管理技術分析

[4]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.05版.

作者簡介：簡婷，女，本科，現就職於(yu) 开云体育手机下载教程，主要研究方向為(wei) 建築能耗監測係統。