安科瑞 鮑靜君

　　摘要：各式各樣的電器給我們的生活帶來了便利,，但是，不安全的用電方式也給我們的生活帶來了安全隱患,，尤其是學(xué)生公寓安全用電管理更是學(xué)校面臨的重要任務(wù),。從安全用電角度提出了一套集用電管理、計(jì)量,、惡性負(fù)載智能識別控制,、實(shí)時(shí)跟蹤檢測等功能于一體的多功能智能用電管理系統(tǒng),。

　　關(guān)鍵詞:宿舍安全用電；惡性負(fù)載,；智能管理,；計(jì)量

　　1概述

　　近年來, 為了改善和滿足大學(xué)生的居住條件,宿舍內(nèi)的配置由過去滿足基本生活需求的設(shè)備,到現(xiàn)今設(shè)有熱水淋浴、空調(diào),、電話,、電視和電腦高速網(wǎng)絡(luò)終端 ，因此,在當(dāng)前學(xué)生宿舍的電氣改造或設(shè)計(jì)中,有必要在電力負(fù)荷容量確定時(shí),既要滿足目前的負(fù)荷要求,又要考慮今后的發(fā)展,。但是學(xué)校又明令禁止學(xué)生在宿舍使用熱得快,、電爐、電飯鍋,、電熨斗,、電磁爐、電熱杯,、電水壺,、暖手寶、電熱毯及其它易發(fā)生火災(zāi)及觸電事故的電器,，為了解決集體宿舍用電安全隱患,，相關(guān)方面經(jīng)常要花費(fèi)很大的人力、物力,、精力去檢查宿舍是否使用了大功率用電器,，但收效甚微?；谟秒姲踩?、電線使用壽命等因素，如何應(yīng)用科學(xué)手段進(jìn)行科學(xué)管理,，提出了“集用電管理,、計(jì)量、惡性負(fù)載智能識別控制,、實(shí)時(shí)跟蹤檢測等功能于一體的多功能智能用電管理系統(tǒng)”,，這套系統(tǒng)能自動監(jiān)測到宿舍是否使用了違章電器，并且能立刻切斷宿舍電源,，這樣能從根本上解決宿舍內(nèi)使用禁用電器的現(xiàn)象,，從而解決用電隱患。

　　2宿舍用電智能管理系統(tǒng)的組成

　　宿舍用電智能管理系統(tǒng)應(yīng)用微電子技術(shù)計(jì)量電量,，采用大規(guī)模集成電路與單片處理器及外圍芯片技術(shù)設(shè)計(jì)制造,。該系統(tǒng)組成：宿舍智能管理模塊、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、管理終端機(jī),、宿舍管理數(shù)據(jù)中心機(jī),、系統(tǒng)軟件。具有安全用電 ,、節(jié)能管理,、計(jì)量等功能。

　　2.1 網(wǎng)絡(luò)組成：宿舍智能管理模塊與數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)之間為 RS485 總線（MOD-BUS 協(xié)議）,，采用

　　雙絞屏蔽線穿鋼管敷設(shè)手拉手連接,；數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與管理終端機(jī)等設(shè)備均為超五類網(wǎng)

　　線以太網(wǎng)連接，放射式組網(wǎng),。

　　2.2 模塊簡介：

　　（1）宿舍智能管理模塊：為一路220V 20A 交流電源輸入,，2-4路16A開關(guān)輸出的綜合智能管理模塊,。

　　（2）數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)：是實(shí)現(xiàn) RS485 轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)附件,。

　?。?）管理終端機(jī)：是宿舍管理員管理操作終端設(shè)備，設(shè)置在管理員處,，具備管理員權(quán)限,；可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)燈、售電,、違章用電處罰等操作,。還能對每間宿舍所住人員進(jìn)行管理，記錄人員姓名,、班級,、入住時(shí)間、離開時(shí)間,、離開原因等,。

　　（4）宿舍管理數(shù)據(jù)中心機(jī)：是中心處理機(jī),，設(shè)置在學(xué)生管理處,，具備管理員權(quán)限、程序員權(quán)限等高級權(quán)限,；可以實(shí)現(xiàn)入住開戶,、開關(guān)燈、售電,、退售,、違章用電處罰、畢業(yè)銷戶、與學(xué)校相關(guān)管理部門數(shù)據(jù)交換等操作,。

　　3宿舍用電智能管理系統(tǒng)的功能

　　3.1 惡性負(fù)載識別功能：

　　模塊具備惡性負(fù)載識別功能：禁止電爐,、熱得快、電磁爐,、微波爐,、電熱毯 、電吹風(fēng)機(jī)等大功率或者引起接觸火災(zāi)的負(fù)載使用,，同時(shí)允許 1.2kW~1.5kW 的空調(diào)正常使用,；其技術(shù)基礎(chǔ)區(qū)別于傳統(tǒng)功率限制為主的負(fù)載識別技術(shù)，傳統(tǒng)負(fù)載識別技術(shù)在限制了惡性負(fù)載使用的同時(shí),，把功率大于其設(shè)定識別起始功率的空調(diào)負(fù)載也限制了,。

　　3.2 模塊靈活的管理功能：

　　一路輸入、二~四路輸出,，可以方便的實(shí)現(xiàn)宿舍的管理要求,，其輸出分別對應(yīng)照明、插座,、空調(diào),、衛(wèi)生間的供電回路；通過管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分時(shí)或分季節(jié)對照明,、插座,、空調(diào)、衛(wèi)生間的供電,；比如：晚上 11 時(shí)統(tǒng)一關(guān)燈,，在需要用空調(diào)的季節(jié)把電扇和空調(diào)的電源不關(guān)斷；在可能無人在宿舍的時(shí)間段統(tǒng)一關(guān)掉全部電源,；在有衛(wèi)生間的宿舍,，在夜間關(guān)燈后可以統(tǒng)一轉(zhuǎn)讓夜間照明模式，夜間照明模式電源為直流 12V,；同時(shí)對于需要限制插座用電的宿舍可以單獨(dú)限制其插座的電源,；不需要使用空調(diào)電扇的季節(jié)統(tǒng)一關(guān)掉所有的空調(diào)電源。

　　3.3 計(jì)量功能：

　　管理中心主機(jī)通過通訊網(wǎng)絡(luò)采集各分散式安全模塊的數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行計(jì)算 ,、查詢,、統(tǒng)計(jì)、打印及參數(shù)設(shè)定,，從而實(shí)現(xiàn)中心管理的電費(fèi)計(jì)量,、預(yù)售電管理及安全用電控制等；具有能累計(jì)計(jì)量支持后付費(fèi),、低電量報(bào)警功能及能計(jì)量正負(fù)兩個(gè)方向的電能,，雙方向能累計(jì)，防止偷漏電現(xiàn)象。

　　3.4 軟件功能強(qiáng)大

　　可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)燈管理,、實(shí)時(shí)監(jiān)控,、模塊參數(shù)設(shè)定；支持?jǐn)?shù)據(jù)庫,、支持定制,；可以集成水表等實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理；支持校園網(wǎng) WEB 查詢,、權(quán)限登錄,、分時(shí)段自動控制；可實(shí)現(xiàn)一卡通系統(tǒng)自動售電,。

　　4宿舍用電智能管理系統(tǒng)在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用

　　在對某所大學(xué)新校區(qū)宿舍設(shè)計(jì)當(dāng)中,，綜合目前學(xué)校普遍存在的用電安全管理隱患以及學(xué)校對用電安全管理提出的新要求，我們在此次設(shè)計(jì)中采用了這套智能管理系統(tǒng),。該學(xué)校共建 6 棟宿舍樓,，4 人一間宿舍，每間宿舍均帶有獨(dú)立衛(wèi)生間,，每間宿舍預(yù)留空調(diào)插座。根據(jù)宿舍特點(diǎn)及用電負(fù)荷,，在設(shè)計(jì)中每間宿舍設(shè)置配電箱,；每層樓強(qiáng)電井內(nèi)設(shè)置一個(gè)樓層總配電箱；一層強(qiáng)電井內(nèi)設(shè)置一個(gè)總電源進(jìn)線配電箱,。如圖 1 所示,，每間宿舍終端配電箱處設(shè)置宿舍智能管理模塊，此模塊為 1路 220V 20A 交流電源輸入,，4 路 16A 開關(guān)輸出,，輸出包括照明、插座,、衛(wèi)生間用電及空調(diào)用電,。模塊具備惡性負(fù)載識別功能和通過管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分時(shí)或分季節(jié)對照明、插座,、空調(diào),、衛(wèi)生間的供電，可方便實(shí)現(xiàn)宿舍的用電管理要求：

圖 1 宿舍終端配電箱系統(tǒng)圖

　　如圖 2 所示,，該宿舍用電智能管理系統(tǒng)組成：宿舍智能管理模塊,、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān) 、管理終端機(jī),、宿舍管理數(shù)據(jù)中心機(jī),、系統(tǒng)軟件。宿舍智能管理模塊設(shè)置在每間宿舍的終端配電箱處，數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)設(shè)置在每層樓強(qiáng)電井內(nèi),，管理終端機(jī)設(shè)置在每棟宿舍值班室內(nèi),，宿舍管理數(shù)據(jù)中心機(jī)是中心處理機(jī)設(shè)置在學(xué)生管理處。該套系統(tǒng)的工作原理：

　?。?）每間獨(dú)立宿舍智能管理模塊與數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)之間為 RS485 總線（MOD-BUS協(xié)議）,，采用雙絞屏蔽線穿鋼管敷設(shè)手拉手連接；

　?。?）數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與管理終端機(jī)等設(shè)備均為超五類網(wǎng)線以太網(wǎng)連接,，放射式組網(wǎng)至每棟樓設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。管理終端機(jī)是宿舍管理員管理操作終端設(shè)備,，具備管理員權(quán)限,；可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)燈、售電,、違章用電處罰等操作,。還能對每間宿舍所住人員進(jìn)行管理，記錄人員姓名,、班級,、入住時(shí)間、離開時(shí)間,、離開原因等,。

　　（3）每棟樓通過六類單模光纖傳輸數(shù)據(jù)到學(xué)生管理處,，通過通訊網(wǎng)絡(luò)采集各分散式安全模塊的數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行計(jì)算,、查詢、統(tǒng)計(jì),、打印及參數(shù)設(shè)定,，從而實(shí)現(xiàn)中心管理的電費(fèi)計(jì)量、預(yù)售電管理及安全用電控制等,；學(xué)生管理處的宿舍管理數(shù)據(jù)中心機(jī)具備管理員權(quán)限,、程序員權(quán)限等高級權(quán)限；可以實(shí)現(xiàn)入住開戶,、開關(guān)燈,、售電、退售,、違章用電處罰,、畢業(yè)銷戶、與學(xué)校相關(guān)管理部門數(shù)據(jù)交換等操作,。

　?。?）宿舍用電智能管理系統(tǒng)軟件功能強(qiáng)大,，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)燈管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控,、模塊參數(shù)設(shè)定,；支持?jǐn)?shù)據(jù)庫、支持定制,；可以集成水表等實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理 ,；支持校園網(wǎng) WEB 查詢、權(quán)限登錄,、分時(shí)段自動控制,；可實(shí)現(xiàn)一卡通系統(tǒng)自動售電。以上功能可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展,，等需要實(shí)現(xiàn)此功能再軟件升級開發(fā)即可,，這樣可節(jié)省先期資金投入。

圖 2 宿舍用電智能管理系統(tǒng)圖

　　5安科瑞宿舍用電管理系統(tǒng)及選型

　　5.1 系統(tǒng)方案

　　高校宿舍作為一個(gè)特殊應(yīng)用場合,，在傳統(tǒng)的電能管理需求的基礎(chǔ)上有著與其他應(yīng)用場合所不同的要求,，強(qiáng)調(diào)的是用電控制管理，如宿舍的時(shí)間管理（按時(shí)熄燈,、按時(shí)送電,，某一些設(shè)備如空調(diào)不能納入熄燈范圍）、惡性負(fù)載控制,、基礎(chǔ)電量設(shè)置等,。系統(tǒng)建設(shè)的意義：

　　方便學(xué)校對宿舍的用電收費(fèi)，學(xué)生群體眾多,，傳統(tǒng)的后付費(fèi)方式已無法滿足校方需求,，收費(fèi)管理可與校園一卡通對接,，學(xué)生可以自助繳費(fèi),。

　　通過技術(shù)手段加強(qiáng)對宿舍的用電管理，可實(shí)現(xiàn)時(shí)間定時(shí)控制,、惡性負(fù)載檢測,、基礎(chǔ)電費(fèi)下發(fā)等適合學(xué)校規(guī)范管理的功能。

　　人性化的方案設(shè)計(jì),，可實(shí)現(xiàn)單一宿舍內(nèi)的多個(gè)支路的獨(dú)立控制,，讓學(xué)生可獲得更高質(zhì)量的宿舍生活提供了支持。

　　惡性負(fù)載控制（如卷發(fā)棒,、電吹風(fēng),、電爐、熱得快,、電熱杯等實(shí)施自動識別控制）,、夜間小功率設(shè)置,、移相插座識別、負(fù)載學(xué)習(xí)功能（白名單）,。

　　5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　AcrelCloud-3100整合高校需求,，在原有預(yù)付費(fèi)基礎(chǔ)上增加了宿舍電能管理所需的各種功能，解決了高校宿舍電能管理問題,。

5.3系統(tǒng)功能

　　AcrelCloud-3100學(xué)生宿舍版預(yù)付費(fèi)云平臺是與ADM130（一進(jìn)三出）或ADF300L（多回路計(jì)量箱）預(yù)付費(fèi)電能表配套的云平臺,。它是以電能管理網(wǎng)站和集中抄表軟件為主，包括服務(wù)器,，通訊管理機(jī)在內(nèi)的集成系統(tǒng),。針對高校宿舍這一特殊應(yīng)用場合研發(fā)，主要實(shí)現(xiàn)電能監(jiān)控,、時(shí)間管理,、惡性負(fù)載管理、預(yù)付費(fèi)管理等在高校宿舍中存在的特殊需求,。

　　批量操作：系統(tǒng)支持對宿舍進(jìn)行批量設(shè)置,，批量初始化、批量下發(fā)基礎(chǔ)電量,、批量設(shè)置負(fù)控,、批量設(shè)置時(shí)控等，方便學(xué)校進(jìn)行統(tǒng)一管理,。

　　惡性負(fù)載自動識別控制：對不允許使用的發(fā)熱電器（如電爐,、熱得快、電熱杯等）實(shí)施自動識別控制,，發(fā)現(xiàn)這些發(fā)熱電器自動斷電,。惡性負(fù)載暫停時(shí)間和次數(shù)可通過軟件設(shè)定。

　　基礎(chǔ)電費(fèi)：可以設(shè)置每月給學(xué)生下發(fā)的免費(fèi)輔助電費(fèi),，覆蓋式下發(fā),，不累計(jì)。

　　時(shí)間控制功能：支持多8個(gè)時(shí)段設(shè)置宿舍供電斷電,，方便管理學(xué)生宿舍作息 ,。

　　對接一卡通支付：系統(tǒng)支持中間庫，接口等方式對接學(xué)校一卡通,，方便學(xué)生自助購電 ,。

　　一進(jìn)三出：ADM130電表支持多三回路輸出，各回路單獨(dú)分合閘,、惡性負(fù)載,、時(shí)控等設(shè)置。

　　遠(yuǎn)程售電：操作員可以通過后臺給宿舍進(jìn)行電費(fèi)充值,，學(xué)生也可以通過學(xué)習(xí)一卡通,、學(xué)校公眾號進(jìn)行自助充值,。

　　遠(yuǎn)程集中抄表：抄表信息通過網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺，快速便捷,，免去人工抄表 ,。

　　遠(yuǎn)程控制：可對任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理,。

　　5.4系統(tǒng)設(shè)備選型

　　6小結(jié)

　　擁有諸多優(yōu)勢的宿舍用電智能管理系統(tǒng)會越來越廣泛地應(yīng)用在學(xué)校中,，是目前學(xué)校用電管理至關(guān)重要的安全保障體系，具有安全用電,、節(jié)能管理,、計(jì)量等功能。同時(shí)希望宿舍用電智能管理系統(tǒng)在實(shí)踐應(yīng)用的過程中不斷地完善和進(jìn)步,。