摘要：根據(jù)大學生公y寓用電的特點，從安/全用電的角度提出了一套集用電管理、計量、惡性負載智能識別控制、實時跟進檢測等功能于一體的數(shù)字安/全用電管理系統(tǒng)技術(shù)解決方案——學生公y寓智能控電管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：公y寓惡性負載安/全電智能系統(tǒng)

0、引言

近年來，隨著校物流社會化改G的快速推進，為了響應(yīng)國家創(chuàng)建節(jié)約型社會的號召，地方校對原有校內(nèi)學生公y寓采用了新的管理模式。地方和等院校努力利用社會資金，通過各種渠道和社會化方式，建設(shè)了一批質(zhì)量、標準的學生公y寓，大大改善了大學生的生活和學習條件，受到等院校師生的廣泛歡迎。

公y寓內(nèi)從過去滿足基本生活需求的設(shè)備配置到現(xiàn)在的電熱水器、空調(diào)、電腦、浴霸等。對學生公y寓采用限電流、定時間斷電的傳統(tǒng)用電管理模式，顯然不能滿足大學生的使用需求。更值得一提的是，被稱為惡性負載的電器，如沸水電爐、“快熱"等產(chǎn)品。這些非法電器的使用給學生公y寓的用電帶來了巨大的安/全風險，對學生的生命和財產(chǎn)安/全構(gòu)成了巨大的威脅。為了解決大學生公y寓安/全用電的諸多問題，筆者在原有學生宿舍集中用電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從安/全用電的角度提出了一套適合大學生公y寓的數(shù)字安/全用電管理系統(tǒng)技術(shù)解決方案——學生公y寓智能控電管理系統(tǒng)。

1、系統(tǒng)的基本要求

（1）下圖為學生公y寓智能控電管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)中的數(shù)字控制模塊采用智能數(shù)學模型控制技術(shù)，集電力管理、測量、惡性負載智能識別控制、實時跟進檢測等優(yōu)點于一體，是學生公y寓智能控電管理系統(tǒng)的核心部分。

（2）網(wǎng)絡(luò)模式。本系統(tǒng)采用分布式單元控制設(shè)計原則，結(jié)構(gòu)簡單。它不僅可以使用低成本、低網(wǎng)絡(luò)布線要求的RS-485總線，還可以使用大學校園局域網(wǎng)和中國移動GSM無線網(wǎng)絡(luò)。在這里，我們以前一種網(wǎng)絡(luò)方式進行技術(shù)分析。

(3)系統(tǒng)微機基本配置:CPU主頻1.7GHz及以上；操作系統(tǒng):Windows2000/等主流操作系統(tǒng)XP;內(nèi)存；硬盤；顯示器等。

2、系統(tǒng)的基本功能和原理

(1)單元控制模塊的基本功能

1.智能識別控制數(shù)據(jù)采集、傳輸和惡性負載。二是集成電路芯片。單元控制模塊需要解釋和執(zhí)行系統(tǒng)計算機指令。每個單元控制模塊負責8個房間控制模塊，采用超大型集成電路芯片，集成獨li的CPU單元和數(shù)據(jù)處理單元。即使數(shù)據(jù)傳輸線路出現(xiàn)故障或斷電，也不會造成數(shù)據(jù)丟失。單元控制模塊內(nèi)應(yīng)設(shè)置可靠的電源檢測電路、看門狗電路、數(shù)據(jù)存儲保護電路，具有過載電源、電源自動恢復能力、防雷、過壓措施，實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)驗證處理、數(shù)據(jù)塊保護處理、系統(tǒng)管理程序中的指令冗余等抗干擾措施，使整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行。

(2)房間控制模塊的基本功能

1、測量。房間控制模塊發(fā)送計量脈沖信號，執(zhí)行計量任務(wù)。

2、控制。房間控制模塊執(zhí)行單元控制模塊發(fā)出的指令，連接或斷開房間的總電源。該模塊的關(guān)鍵部件是繼電器，由12V電壓的正負脈沖信號驅(qū)動。

(3)惡性負載智能識別控制的基本原理

1、建立數(shù)學模型。學生公y寓智能控電管理系統(tǒng)根據(jù)學生使用電器的動態(tài)參數(shù)建立數(shù)學模型，根據(jù)其用電特性將電器分為電阻負載和感性負載。

2、自動識別控制。系統(tǒng)CPU程序自動跟進檢測電器瞬時加電時的功率點大小，分析后發(fā)出控制指令。如下圖所示，假設(shè)系統(tǒng)設(shè)置的惡性負載識別功率為300W，當使用超過300W的阻性負載（如電爐、“快熱"等）時，系統(tǒng)發(fā)出切斷房間電源的指令。當房間使用感性負荷（如計算機、充電器等）時，系統(tǒng)檢測后識別為正常電力負荷，所有正常負荷不會累積。當房間使用1500W電熱水器時，系統(tǒng)CPU程序?qū)崟r跟進檢測到電熱水器的瞬時加電功率點在展開范圍內(nèi)，并將其識別為正常的電力負載系統(tǒng)指令。如下圖所示，假設(shè)系統(tǒng)設(shè)置的惡性負載識別功率為300W，當使用超過300W的阻性負載（如電爐、“快熱"等）時，系統(tǒng)發(fā)出切斷房間電源的指令。當房間使用感性負荷（如計算機、充電器等）時，系統(tǒng)檢測后識別為正常電力負荷，所有正常負荷不會累積。當房間使用1500W電熱水器時，系統(tǒng)CPU程序?qū)崟r跟進檢測到電熱水器的瞬時加電功率點處于展開范圍，并將其識別為正常用電負載。

(4)用電查詢管理器的基本功能

1、查詢管理，單獨控制。每棟學生公y寓樓都設(shè)置了電查詢管理器，這是該建筑的中/央控制單元。

2、集成電路芯片。CPU采用新一代工業(yè)計算機設(shè)計原理，集成、存儲器、RS232接口、RS485接口、防止程序鎖定的看門狗時鐘控制芯片等。電氣查詢管理器設(shè)計為壁掛式小箱裝置，顯示面板采用LCD液晶顯示屏，面板采用小數(shù)字鍵盤。當系統(tǒng)管理微機因某種原因關(guān)閉或人為關(guān)閉時，電源查詢管理器可以取代系統(tǒng)管理微機的部分工作，執(zhí)行建筑物的實時電源查詢功能和定期斷電和供電任務(wù)。

(5)用電管理程序的基本功能

1、設(shè)置房間號碼。學生公y寓的建筑號碼和房間號碼可以通過系統(tǒng)微機中的用電管理程序設(shè)置。例如，第5號學生公y寓一樓的第8個房間，相應(yīng)的系統(tǒng)號碼為5108。

2、房間定時限流。每個單獨房間的定時、定量、限電流等單獨管理控制可通過系統(tǒng)微機中的用電管理程序設(shè)置。

3、惡性負載識別。通過系統(tǒng)微機中的電力管理程序設(shè)置惡性負載識別功率，智能識別非法電器和普通電器。例如，如果識別功率設(shè)置為300W（識別功率大學可根據(jù)實際要求進行調(diào)整），則禁止使用300W以上的電爐、“快熱"等非法電器，正常普通電器（如計算機、照明、臺燈等）。不管功率是多少，都是正常使用的。

4、收費管理。通過系統(tǒng)微機中的電力管理程序，您可以隨時為所有房間或每個房間支付電費。針對校為學生提供基本定額免費電源的要求，電力管理程序設(shè)置了定額免費電源自動充電功能，并在每月時間向所有房間或房間補充基本定額免費電源。

5、其他功能。該系統(tǒng)還設(shè)置了拖欠自動報J或停電、支付自動電源功能、退款管理功能、房屋更換管理功能、公共電費共享功能等。這些功能可以有效地解決大學生公y寓電力管理中遇到的一些日常問題。例如，大學一般每年調(diào)整一次學生房間，更適用于退款管理功能和房屋更換管理功能。

(6)用電安/全保護

1、短路過流保護。學生公y寓智能控電管理系統(tǒng)在系統(tǒng)控制柜輸出端設(shè)置短路過流雙重保護功能，有效保護學生用電時的人身安/全。

2、非法停電。當學生在房間內(nèi)使用非法電器時，系統(tǒng)將在5秒內(nèi)切斷房間的總電源；學生拆除非法電器后，系統(tǒng)可在一分鐘內(nèi)自動恢復電源，無需手動恢復，安/全用電非常方便。

(7)遠程控制和實時監(jiān)控報J

1、遠程控制。系統(tǒng)管理微機上可以完成學生公y寓智能控電管理系統(tǒng)的所有管理操作，真正實現(xiàn)遠程控制。系統(tǒng)管理微機與數(shù)字單元控制模塊之間的所有管理數(shù)據(jù)實時傳輸、存儲和備份，確保管理數(shù)據(jù)的安/全。

2、實時監(jiān)控。在系統(tǒng)管理微機顯示器上，大學生公y寓每個房間的電源大小為“★“號碼多少說，"★“房間的實時功率越大。當鼠標指向房間時，系統(tǒng)立即實時顯示房間的實際功率參數(shù)等值，相當于設(shè)置多參數(shù)，同時顯示虛擬電表。

(8)財務(wù)管理

1、財務(wù)統(tǒng)計分析。學生公y寓智能控電管理系統(tǒng)的管理程序還設(shè)置了財務(wù)報表統(tǒng)計、財務(wù)分析等功能，方便校財務(wù)管理。同時，系統(tǒng)自動記錄管理員的所有工作，生成系統(tǒng)日志，系統(tǒng)日志不能修改，避免財務(wù)作BI。

2、可擴展性。學生公y寓智能控電管理系統(tǒng)預(yù)留聯(lián)網(wǎng)接口，可支持校園一卡通收費管理系統(tǒng)的授權(quán)收費終端，并提供與校園一卡通對接的接口參數(shù)。

3、Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

3.1概述

Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)展開平臺是一個基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中/心的平臺，建立統(tǒng)一的上下數(shù)據(jù)標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)。用戶只需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選擇網(wǎng)關(guān)，掃描代碼，就可以使用手機和計算機獲得所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安/全監(jiān)控、電能質(zhì)量分析、電力管理、預(yù)付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報J記錄、運維管理等功能，支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

3.2應(yīng)用場所

本平臺適用于公y寓租戶、連鎖超市、小型工廠、建筑管理系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智能城市、變配電站、建筑、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。

3.3平臺結(jié)構(gòu)

3.4平臺功能

3.4.1電力集抄

電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提工作效率，節(jié)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(shù)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)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(chǎn)以及使用的全過程有機結(jié)合起來，運用先進的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進行離線生產(chǎn)分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

3.4.3預(yù)付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)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、沖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(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)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、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警。云平臺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(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

3.4.5智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節(jié)能減掛的效果。

3.4.6安全用電

安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測器，對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實現(xiàn)時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然"的目的。

3.4.7智慧消防

通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。補充原先針對“九小場所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細化"的實際需求。

3.5系統(tǒng)硬件配置

4、結(jié)束語

“學生公寓智能控電管理系統(tǒng)"應(yīng)是專門針對校學生公寓用電特點及其急需解決的安全用電問題,采用智能化數(shù)學模型控制技術(shù)構(gòu)建的全套數(shù)字化安全用電管理系統(tǒng)技術(shù)解決方案。目前市場上已有一些技術(shù)產(chǎn)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制技術(shù)和實時跟蹤檢測手段等方面還有待進一步提。

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