学生宿舍用电安全管理系统解决方案

　　摘要:针对目前学生宿舍用电的实际情况制定了一套集监测、管理、报警、控制等多功能于一体的安全管理解决方案,该方案适合于各种学生宿舍及公寓,尤其是高等院校,具有智能、安全等特点。

　　关键词:宿舍用电；安全；管理；监测

　　0 引言

　　高校学生宿舍的用电管理问题,一直是摆在高校学生宿舍管理者面前的一道难题。传统的以手工操作为主的学生宿舍用电管理方式,信息反馈慢,工作效率低,管理质量差,这种落后的管理方式与时代的步伐已经格格不入,对学生宿舍用电实行智能化、信息化管理是加强后勤管理建设,提高服务意识的必然要求。宿舍私自使用电取暖等大负载,较长时间的过负载运行,若不及时发现和有效防范,威胁着低压配电网和电力设备的安全,对学生生命财产安全造成威胁,甚至直接引起重大事故发生。为此,特别根据学生宿舍的特点,制定了一种智能化学生宿舍用电管理方案。

　　1 系统要求

　　(1)要求具有智能识别恶性用电的功能通过他对学生用电进行24h监控,杜绝学生使用电热器、热得快等违章电器现象,同时又不影响学生正常照明和电脑的使用,从而避免火灾隐患和恶性事故的发生。

　　(2)工作效率要高使用智能用电管理系统代替传统的手工操作,错误率低,效率高。

　　(3)要对学生宿舍用电情况一目了然系统应具有计量、运算和查询功能,能够及时、准确地反映学生宿舍的用电量,对用电量过高、过低或无用电量的宿舍,可及时通知管理人员进行调查,及时堵塞漏洞。这样学生从公布的电费收取表中就可以清楚地了解本宿舍的用电情。

　　(4)要有良好的收益采用电脑计量电费,促使学生们养成随手关灯、节约用电的好习惯,每月学校供应学生正常照明的用电量,超过部分按量计费,以节省开支。

　　2设计方案

　　假设某大学有10栋学生宿舍,每栋6层,每层50间房,每个房间需1只电表。每栋楼计300只电表,共计3000只。每栋楼设一个用电管理室,学校设一个管理主站。

　　2.1基本配置

　　每栋宿舍的每层楼配备2台计量采集箱,共计120台。每台计量采集箱配25只电表、2台16路采集器、3台8路(加1路)控制器、25只脉冲转换器、25只过负载识别器。每栋宿舍设置12台计量采集箱,在用电管理室设置。

　　1台壁挂式用电集中管理器

　　2.2系统结构

　　图1为学生宿舍用电管理系统结构图,系统由120台计量采集箱、10台集中管理器、1套管理主站组成。计量采集箱与集中管理器通信采用低压电力载波或工业级RS485总线,集中管理器与管理主站采用工业级RS485总线或无线数据传输。

　　2.3设备功能及指标

　　(1)脉冲转换器解决计量脉冲与电能表计量数据不同源不同步问题,保障抄表数据准确、可靠

　　(2)过载识别器其作用是识别用电用户的负载情况,当过载时输岀报警电平信号,通过采集器把此报警信号传给用电集中管理器发出声光报警。

　　(3)智能采集器采用以TR9810为核心的超大规模集成电路芯片,并应用国际上先进技术二次合成厚膜混合电路模块,集成独立的CPU单元和数据处理单元,即使通信线路有故障或断电也不会引起数据丢失。采集器内部有可靠的电源检测电路、看门狗电路、数据存储保护电路.具有保险过载、断电自恢复能力和防雷电、过电压措施,并在程序上实现了数据备份、校验处理、数据块保护处理及指令冗余等抗干扰措施,使整个系统抗干扰能力强、稳定可靠。

图 1 　学生宿舍用电管理系统结构图

　　(4)控制器执行用电集中管理器发来的指令,接通或断开对应房间的电源。关键部件选用新型的大电流电触点的磁保持继电器,平时不带电、不发热、无噪音,不消耗电能,不易发生电源故障。

　　(5)断路器为5A小电流过流自动跳闸式小型空气开关,便于用户检修电路及作为用电保险之用。

　　(6)用电集中管理器为一栋楼的中央控制单元,结构上采用新一代ALLONE工业级计算机,集成了CPU、内存、电子盘、RS232接口、RS485接口,以及防止程序锁死的看门狗实时时钟控制芯片,且具有过载、断电自恢复能力和防雷电、过电压措施。在程序上实现了数据备份、校验处理、数据块保护处理及指令冗余等抗干扰措施,使其可靠性大为提高,完全满足系统运行的要求,同时采用了专用通信模块,增强了线路传输的抗干扰能力,即使在强电场干扰的运行环境中仍然具有很强的通信能力。

　　用电集中管理器为壁挂式小型装置,面板采用LCD或LED显示,字体硕大,显示清晰明亮。面板设置有小型数字键盘、报警指示及蜂鸣器,当有过载时自动显示房间号并闪光,音响告警,当同时有两个以上的房间过载时,巡回显示房间号,只有管理员手动解除报警按钮时,音响停止,但闪光不断。查询时只需输入房间号码,可同时显示

　　该房间的“新购电量”、“用电量”“剩余电量”数据。

　　(7)用电管理主站和软件包由应用软件和数据库等组成收费和控制系统。主站可以按照设定的项目和各集中管理器交换数据,可以打印月、日报表和计费发票,耗损平衡和分析管理,并生成数据交给其他应用系统。其主要功能特点如下：

　　①软件平台:中文版 window s98/2000

　　②完善的远端参数设置和管理功能,可远程设置和管理所有的采集器、集中管理器参数。

　　③良好的数据库接口设计,便于网络共享和数据查询

　　④多种计费方式和类型,多种表格输出。

　　⑤可定时自动或手动抄收各电表数据,存储过载历史资料

　　⑥可分析日和月负荷计量曲线。

　　⑦具有用户口令保护,多级操作管理,高度安全保密能力

　　⑧管理软件中文显示,菜单驱动

　　3系统功能

　　针对目前高校学生宿舍用电的特点,系统设计时具备如下功能:

　　(1)自动统一校准时间:自动抄收电表读数。

　　(2)自动冻结数据,计算损耗

　　(3)集中管理器准确及时地发现过载,自动声光

　　(4)集中管理器可查询显示房间的“新购电量”“用电量”、“剩余电量”数据。

　　(5)集中管理器可手动或自动关断、闭合房间电源。

　　(6)管理主站可自动和集中器交换数据,也会把用户新购电量数据传送给集中管理器

　　(7)管理主站可查询用户详细用电资料(包括当月每日用电量和违章用电记录)。

　　(8)管理主站可自动生成并打印报表、票据单据。

　　(9)系统故障自动诊断、自动记录和自动报警功能

　　（10）可采用学生饭卡购电。

　　4 安科瑞高校宿舍预付费管理云平台介绍

　　AcreICloud-3100高校宿舍预付费电控系統为切合高校管理要求,充分体现“一切管理为学生服务”的思想,集电能计、收费管理、用电过程管理等功能于一体,具备远程实时抄表计量、控制学生作息、恶性负载识别预警、校园一卡通自助缴费、微信查询、打印用能报表等功能,创建节约校园、安全校园,方便校方进行信息化管理,并支持和智慧校园系统的数据对接。

宿舍预付费管理云平台结构

　　4.1 平台主要功能

　　◆售电操作

　　操作人员通过后台进行宿舍开户、水电充值、转户、结算、销户等操作,学生可以通过一卡通、学校微信公众号、支付宝等进行自助充值。

　　◆电表批量操作

　　提供批量断电复电、基础电量下发、电价设置、付费模式、强制控制、定时通断、清零、空调复位等操作。

　　◆三回路独立控制

　　可分空调、插座、照明三路独立电源配电,两路电源的供电保护、供电控制、供电时间相互独立。

　　◆时间控制

　　可根据学校实际要求,进行生效日期设置、节假日设置、通断设置和备注,并对已经设置的进行筛选查看。

　　◆远程实时抄表计量功能

　　系统可以远程实时读取电能数据,电能数据通过数据网关上传至系统数据服务器。

　　◆恶性负载实时监控识别预警控制

　　系统具备恶性负载识别功能,自动识别学院规定禁止使用的各类恶性负载(如热得快、电吹毯、暖手煲等),并自动自动断电,保护宿舍用电安全。

　　◆自动恢复供电功能

　　超负荷断电或使用恶性负载自动断电后可自动恢复供电,自动供电时间可设。管理者可设定自动供电的次数,超过设定次数后系统不能再自动供电,需找管理员查明断电原因后,由供电管理人员手动恢复供电。

　　◆分户计费管理

　　可以进行免费基础电量设置、预购电量、无费关断、用电情况查询、退费管理、支持中途更换操作员、打印报表等。

　　◆白名单管理

　　该功能用于维护电器白名单信息,系统支持学习功能,自带不低于30类学校常用电器使用特征的数据库。不在特征数据库的电器可以通过现场学习进入数据库,从而区分恶性负载及白名单负载。

　　◆夜间小电流

　　可以设置宿舍夜间小电流的使用,仅能供手机充电或夜灯使用。

　　◆微信查询功能

　　学生可以用手机在一卡通微信平台上,进行用电充值、查询用电情况。平台具有用户剩余电量微信提醒功能。

　　4.2 产品选型

　　单相预付费电能表ADM130

       主要功能

       电气特性

       控制功能

　　1、预付费管理控制

　　支持预付费功能。可设置基础金额,供免费使用;可对剩余金额进行四级报警:余额不足报警(一级)、预跳闸报警(二级)、欠费报警(三级)、达到赊欠上限(四级)报警。每级报警都会导致电表背光常亮,预跳闸报警跳闸方式可设置为不跳闸、跳闸后自动合闸以及跳闸后不合闸等,跳闸后可通过按键自行合闸,达到赊欠上限后电表跳闸,此时只有缴费后才能继续合闸使用。

　　2、时间管理控制

　　支持时间管理控制。L1、L2、L3可分别设置为工作日和节假日模式,每天最多可设置8个时间段,每个时间段可分别设置为合闸状态或夜间模式,合闸时间段内电表保持合闸,夜间时间段内,支路功率若大于夜间允许功率上限便跳闸。

　　3、负载管理控制

　　支持丰富的负载管理控制,具体工作功能如:电流上限限制:限制支路电流,支路电流超过设定值时,支路跳闸；负载总功率限制:限制支路用电功率,支路功率超过设定值时,支路跳闸；夜间功率限制:需要与时间管理控制共同使用,在夜间模式下,支路电流超过设定值,支路跳闸。

　　4、恶性负载识别：限制支路接入未定义的恶性负载,当支路接入未经允许的恶性负载时,支路跳闸；负载白名单识别:允许已定义的具有恶性负载特征的负载正常使用(如饮水机等)；

　　空调模式:空调模式下,电表持续检测空调微弱待机电流,一但存在拔断空调插座的动作,电表便跳闸,且只能通过联系管理人员进行合闸送电。

　　允许除空调模式以外的跳闸动作自动合闸。允许次数,跳闸等待时间可设置。

　　◆安装外形

　　6 结束语

　　安科瑞宿舍用电安全管理方案设计的系统，采用新技术、新产品,依据国家《电能计量法》、《电力低压用电用户电能表集中抄表系统技术规范》、《自动抄表系统国家标准报批稿》等法规,计量方式合法,系统结构附合《国标》,抄收数据准确、监控方式可靠,管理模式合情合理,为高等院校学生宿舍的电能计量、用电管理现代化提供了技术手段,使学生有一个安全、舒适的学习生活、休息的空间。

　　【参考文献】

　　[1]蔡旭斌,罗玲,电能计量自动抄表技术的现状与发展[J].广东电力,2003

　　[2]卫建华，徐进 学生宿舍用电安全管理系统解决方案[J].电子技术

　　[3]用户侧电能计量与预付费管理解决方案.2020.02版

　　[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册 2019.11版