高校学生公寓安全用电物联网平台费控时控负控强控——安科瑞王明单

2023-06-20 16:43 作者:安科瑞王明单 0人读过 | 我要投稿

摘要:本文针对高校学生公寓用电特点,从安全用电角度提出了一套集用电管理、计量、恶性负载智能识别控制、实时跟踪检测等功能于一体的数字化安全用电管理系统技术解决方案———学生公寓智能控电管理系统。

关键词:公寓恶性负载安全用电智能系统

0、引言

近年来，为响应国家创建节约型社会的号召，伴随着高校后勤社会化改革的快速推进，世界各国高校纷纷采用新的管理模式，对高校后勤进行管理。原来的校内学生公寓。各地和高校积极利用社会资金，通过多种渠道，采取社会化方式，建设了一批高质量、高标准的学生公寓，极大地改善了大学生的生活和学习条件。普遍欢迎学生。这公寓内的配置从过去满足基本生活需要的设备，变成现在配备电热水器、空调、电脑、浴霸等，传统的限流断电的用电管理模式学生公寓的定时通电显然不能满足大学生的需求。更值得一提的是所谓的恶性负载电器，如烧水电炉、“快热”等产品。这些违章电器的使用，给学生公寓的用电带来了极大的安全隐患。对学生的生命财产安全构成极大威胁。为解决大学生公寓安全用电中存在的诸多问题，笔者进行了多次调研，并在原有学生宿舍集中供电系统的基础上，从安全用电的角度出发，设计了一套数字提出适合大学生公寓的安全用电。管理系统技术解决方案——学生公寓智能控制电源管理系统。

1、系统基本要求

(1) 下图为学生公寓智能电控管理系统结构框图。本系统数字控制模块采用智能数学模型控制技术，集用电管理、计量、恶性负荷智能识别与控制、实时跟踪检测等优点于一体，是智能用电控制的核心部分学生公寓管理系统。

(2)联网方式。本系统采用分布式单元控制原理设计，结构简单。可采用RS-485总线组网，成本低，对网络布线要求低，也可通过高校校园局域网组网。甚至可以使用中国移动GSM无线网络进行联网。这里我们采用第一种联网方式进行技术分析。

(3)系统微机基本配置：CPU主频1.7GHz及以上；操作系统：主流操作系统，如Windows2000/XP；记忆;硬盘;监视器等。

2、系统基本功能及原理

(一)单元控制模块基本功能

1 恶性负荷数据采集、传输及智能识别控制。

2 集成电路芯片。要求机组控制模块具有系统微机指令的解释和执行功能。每个单元控制模块负责8个房间控制模块。它采用VLSI芯片，集成了独立的CPU单元和数据处理单元。即使数据传输线路出现故障或断电也不会造成数据丢失。单元控制模块内部必须安装可靠的电源检测电路、看门狗电路、数据存储保护电路，具有过载掉电、掉电自动恢复能力、防雷、防过压措施，并可实现数据备份系统管理程序、数据校验处理、数据块保护处理和命令冗余等抗干扰措施使整个系统运行稳定可靠。

(2)房间控制模块基本功能

1、计量。房间控制模块发送计量脉冲信号,执行计量任务。

2、控制。房间控制模块执行单元控制模块发出的指令,接通或断开房间的总电源。模块的关键部件为继电器,可选用新型的大电流电触点的磁保持继电器,利用12V电压的正负脉冲信号驱动。

(3)恶性负载智能识别控制的基本原理

1.建立数学模型。学生公寓智能电源控制管理系统根据学生使用电器的动态参数建立数学模型，根据电器特性将电器分为阻性负载和感性负载。

2、自动识别控制。系统CPU程序在电器瞬间通电时自动跟踪检测功率点大小，分析后发出控制指令。如下图，假设系统将恶性负载的识别功率设置为300W。当使用大于300W的阻性负载时（如电炉、“快取暖”等），系统检测识别后会发出切断房间电源的指令。当机房使用感性负载（如电脑、充电器等）时，系统检测后识别为正常电源负载，所有正常负载不会累加。当房间使用1500W的电热水器时，系统CPU程序实时跟踪检测到电热水器的瞬时功率点在开启范围内，也会被识别为正常的电负荷控制指令。如下图，假设系统将恶性负载的识别功率设置为300W。当使用大于300W的阻性负载时（如电炉、“快取暖”等），系统检测识别后会发出切断房间电源的指令。当机房使用感性负载（如电脑、充电器等）时，系统检测后识别为正常电源负载，所有正常负载不会累加。当房间使用1500W电热水器时，系统CPU程序实时跟踪检测电热水器瞬时功率点在开启范围内，也会被识别为正常用电负载。

(4)用电查询管理器基本功能

1.查询管理，单独控制。用电量查询管理器设置在每栋学生公寓楼内，是大楼的中央控制单元。

2.集成电路芯片。采用新一代工控机的设计原理，集成了CPU、内存、RS232接口、RS485接口、看门狗时钟控制芯片，防止程序锁死。耗电量查询管理器设计为壁挂式小盒子设备，显示面板采用LCD液晶显示屏，面板配有小数字键盘。当系统管理微机因故停机或人为停机时，用电查询管理器可以代替系统管理微机的部分工作，执行建筑物实时用电查询功能和调度等任务。电源故障和电力传输。

(5)用电管理程序基本功能

1.房号设置。学生公寓的楼号和房间号可通过系统微机中的用电管理程序进行设置。例如5号学生公寓1楼8号房间，其对应的系统号为5108。

2.房间定时器和流量限制。通过系统微机中的用电管理程序，可以设置实现对每个单独房间的定时、定量、限流的单独管理和控制。

3、恶意负载识别。通过系统微机中的用电管理程序，设置恶性负载的识别功率，智能识别非法用电和普通用电。例如：识别功率设置为300W（识别功率大学可根据实际需要调整设置），则300W以上的电炉、“加热快”等违规电器一律禁止，正常普通电器（如：电脑）、照明、台灯等）无论功率多大，都正常工作。

4.收费管理。通过系统微电脑中的用电管理程序，可以随时为所有房间或每个房间支付电费。针对高校为学生提供基本免配额电的要求，用电管理程序设置了免配额电自动充值功能，基本免配额电将补充到所有房间或指定房间在每个月的指定时间。

5.其他功能。系统还具备欠费或停电自动报警、缴费后自动送电、退款管理功能、换房管理功能、公用电费分摊功能等功能，这些功能可以有效解决日常使用中遇到的一些问题。大学生公寓用电管理。比如高校一般每年调整一次学生房间，退款管理和换房管理等功能就比较适用。

(6)用电安全保护

1、短路和过流保护。学生公寓智能电源控制管理系统在系统控制柜输出端设有短路和过流双重保护功能，有效保护学生用电时的人身安全。

2、违规断电。当学生在房间内使用违章电器时，系统会在5秒内切断房间总电源；学生拆除违章电器后，系统检测识别后可在一分钟内自动恢复供电，无需人工恢复，安全用电非常方便。

(7)远程控制及实时监控报警

1.远程控制。学生公寓智能电源控制管理系统的所有管理操作都可以在系统管理电脑上完成，真正实现了远程控制。所有管理数据在系统管理微机和数字单元控制模块之间实时传输和存储，并相互备份，保证了管理数据的安全。

2、实时监控。在系统管理微机显示屏上，大学生公寓每个房间的用电量用“★”的数字来表示，“★”越多，房间的实时用电量就越大。当鼠标指向房间时，系统立即实时显示所指房间的实际功率参数等数值，相当于同时设置了一个多参数显示虚拟表。

(8)财务管理

1、财务统计分析。学生公寓智能电控管理系统的管理程序还设置了财务报表统计、财务分析等功能，方便高校的财务管理。同时，系统自动记录管理员的所有工作，并生成系统日志。系统日志不可修改，避免财务作弊。

2. 可扩展性。学生公寓智能电控管理系统预留了网络接口，可支持校园卡收费管理系统的授权收费终端，并可提供与校园卡对接的接口参数。

3、Acrel-EIOT能源物联网云平台

3.1概述

Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网的数据中心，建立统一的上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户只需购买安科瑞物联网传感器，选择网关，安装并扫描二维码，即可使用手机和电脑获取所需的行业数据服务。

平台提供数据驾驶舱、用电安全监控、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警及记录、运维管理等功能，支持多平台、多语言，多终端数据访问。

3.2应用场所

本平台适用于公寓租户、小型连锁超市、小型工厂、楼宇管理系统集成商、小型物业、智慧城市、变电站、楼宇、通信基站、工业能耗、智慧灯塔、电力运维等。

3.3平台结构

3.4平台功能

3.4.1电力集抄

电力采集模块可实现对各类监测数据的查询、分析、预警和综合展示，确保配电室环境友好。在智能化方面，实现了供配电监控系统的遥测、遥信、远程控制，对系统进行全面检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室各种设备的运行情况（包括历史和实时参数，并可根据实际情况查询或打印日、月、年报表）提高工作效率，节省人力资源。

3.4.2能耗分析

能耗分析模块采用自动化和信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能源管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理、能源全过程生产与使用有机结合，采用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统统一调度，优化能源介质平衡，有效利用能源，提高能源质量，减少能源消耗，达到节能降耗，提高整体能源管理水平的目的。