夏日生活打卡季：高校学生公寓智能控电管理系统

2023-06-03

#暑期生活打卡季#

摘要：针对大学生公寓用电特点，提出了一套集用电管理、计量、恶性负载智能识别与控制、实时监控等功能于一体的数字化安全用电管理系统技术解决方案。跟踪和检测。 ——学生公寓智能化电控管理系统。

关键词：公寓恶性负荷安全用电智能系统

0 前言

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方式。原校内学生公寓的模型。 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。 学生一般欢迎。在公寓

配置从过去满足基本生活需要的设备，变成了现在的电热水器、空调、电脑、浴霸等。 传统的学生公寓限流、定时断电的用电管理模式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。

一、基本系统要求

(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/XP； 记忆; 硬盘; 监视器等

二、系统基本功能及原理

（一）机组控制模块基本功能

1 恶意负载的数据采集、传输和智能识别与控制。 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) 房控模块基本功能

1.测量。 房控模块发送计量脉冲信号，完成计量任务。

2. 控制。 房间控制模块执行单元控制模块下发的指令，开启或关闭房间的总电源。 模块的关键部件是继电器，可采用新型大电流电接点磁保持继电器驱动，由12V电压的正负脉冲信号驱动。

(3)恶性负荷智能识别与控制的基本原理

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。

（四）用电量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) 耗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、房间内限时流动。 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.恶性负载识别。 通过系统微机中的用电管理程序，可以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)远程控制和实时监控报警

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。

（八）财务管理

一、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基于物联网数据中心，建立统一上下行数据标准，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- ，多端数据访问。

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 集中权力复制

电能采集模块可实现对各种监控数据的查询、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，对系统进行综合检测和统一管理； 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、能源消耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理全过程、能源生产与使用有机结合，利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，优化能源介质平衡通信基站能耗综合管理系统，有效利用能源，提高能源质量，降低能源消耗，实现节能降耗。 提高整体能源管理水平的目的。

3.4.3 预付费管理

1）登录管理：管理操作员账号及权限分配，查看系统日志等功能；

2) 系统配置：配置楼宇、通讯管理机、仪器​​仪表及默认参数；

3）用户管理：对店铺用户进行开户、销户、远程开、关、批量操作、记录查询等操作；

4）售电管理：对已开户的电表进行异地售电、退票、更正、查询备案等操作；

5）售水管理：对已开立的账户进行远程售水、退水、记录查询等操作；

6）报表中心：提供售电、售水财务报表、能耗报表、告警报表等查询。 本系统所有报表、记录查询均支持excel格式导出。

3.4.4 充电桩管理

通过物联网技术，对接入系统的充电桩站点和每个充电桩进行持续采集和监控。 同时对充电器过温保护、充电器输入输出过压、欠压、绝缘检测等一系列故障进行预警。 云平台包含充电桩运营的所有功能，包括市级大屏、交易管理、财务管理、变压器监控、运行分析、基础数据管理等功能。

3.4.5 智能照明

智能照明利用物联网技术，持续监测安装在城市各个区域的室内照明、城市路灯等照明电路的耗电状态。 还可以实现定时开关机策略配置、后台远程管理、移动管理等，可以提高设施的维护难度和成本，提高管理水平，起到一定的节能减挂效果。

3.4.6 安全用电

安全用电采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器，对引起电气火灾的主要因素（电线温度、电流、剩余电流）进行不间断的数据跟踪和统计分析，及时发现将各类隐患信息及时推送给企业管理人员，指导企业第一时间进行排查处理，消除电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的.

3.4.7 智慧消防

通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现火灾科学预警、网格化管理、落实多责任监管的目标。 填补了“九小场所”和危化品生产企业无法有效监控的空白，适用于所有公私建筑，实现无人值守的智慧消防，实现“自动化”和“智能化”智慧消防、用电管理“制度化”、“精细化”。

3.5 系统硬件配置

4。结论

“学生公寓智能用电控制管理系统”应是针对大学生公寓用电特点和急需解决的问题，采用智能数学模型控制技术构建的一套完整的数字化安全用电管理系统技术方案。安全用电。 目前市场上已有部分技术产品可以满足一般的集中电源管理要求，但恶性负载的智能识别与控制技术和实时跟踪检测手段有待进一步完善。

参考

[1] 蔡绪斌，罗玲． 电能计量自动抄表技术现状与发展[J]. 广东电力，2003．

[2] 魏建华，徐进． 学生宿舍用电安全管理系统解决方案[J]． 现代电子技术，2004。

[3] 游斐． 大学生公寓安全用电管理技术分析

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版。

安科瑞鹏海生

一八三 - 二一九零 - 零九二七

摘要：本文设计了一种适用于学生公寓的自助式预付费电控用水管理系统。 它利用多种智能功能监测和显示漏电现象，通过短路、跳线、中性点接地等方式预防和记录用户的故障。 窃电，通过报警和关闭开关来防止事故发生。 预付费系统的远程自动抄表，减少了抄表的人工和管理成本。 预付费是先收款再用电、水。 无需人工断电提醒收费，有利于树立学生正确的消费意识。

关键词：自助服务； 预付; 水电管理

一、简介

由于国民经济的快速发展和人民物质生活水平的不断提高，学校学生公寓的居住环境得到了极大的改善，公寓的水电消耗量急剧增加。 现代、多元、个性化的生活方式挑战了过去学生公寓所采用的限制性水电供应模式。 过去电气设计的动力和设施已不能满足当前的水电需求，供需矛盾逐渐突出。 因此，水电市场化、商品化正在推进。 传统的学生公寓水电管理以人工操作为主，管理效率低下，信息沟通缓慢，工作质量不高。 随着科学技术的飞速发展和广泛应用，这种落后的管理模式已经与时俱进。 学生公寓在用水、用电方面存在一些困难： 1、学生节约用水、用电意识不强。 宿舍“长明灯”、“无人点灯”现象难以杜绝。 为了避免很多浪费，管理人员每天定时关掉电源。 2、公寓内经常有私拉电线、乱接电线的现象，极易造成触电。 3、学生经常偷偷使用电炉、快取暖、电磁炉等大功率电器，不仅造成电力资源的巨大浪费，而且极易引发火灾，威胁生命财产安全。 4、随着信息技术的发展，电脑等电子产品进入宿舍，用电难以计量和控制，违规用电也难以取缔。 5、抄表难，收费难，管理更难。 管理成本高，劳动强度大。 6、使用传统机械仪表精度低，误差大，启动电位电流大，耗电量大，线损比大，易漏电，主表和分表数据无法匹配。 7、机械表的寿命短，成本高。 一般来说，需要每5年更换一次。 8、供水管理随意，不利于管理规范化。 因此，推行公寓用电、用水管理的自助化、智能化、信息化，成为加强物流管理、提高服务意识的重点方向。

2.系统概要设计

管理部门首先为用户安装电表和水表，然后通过该系统为电表建立账户，并发放相应的遥控卡。 用户持遥控卡到管理部门购买水电，管理部门通过本系统向用户的遥控卡预充水电。 用户在已充值的遥控卡与对应的电表之间进行数据交换，将预充的水电输入电表，累积在电表的剩余电量中。 只能在仪表剩余电量大于零时使用。 当剩余电量不足时，会发出警报。 当剩余电量为零时，电源将被切断。 因此，为保证用电正常，用户必须用卡充值水电值，以在报警或停电前保持充足的余量。 系统各部分通过遥控卡相互交换数据。 遥控卡将读卡器的充电值传送给电表，电表控制供电。 剩余电量不足会报警，没有剩余电量会断电，用户凭遥控卡到管理部购水、购电。 用户在充电前，可以记录电表、水表采集器自动记录的每月用量。 遥控卡读取数据并上传后，系统会根据计价标准计算并缴纳费用，充值费等费用一次性缴纳，整理出各种数据表。 如果出现欠费或其他问题，用户将无法正常用水和用电。 系统可以对预付费用的水电费、每月的水电费、各项费用进行分类统计，并以表格的形式打印出来，供管理部门查询。

3.系统详细设计

自助式电控水务管理系统主要分为管理系统、水电表、遥控卡、读卡器四大部分组成。 系统结构如图1所示。

图 1 系统结构图

（一）管理制度。 管理系统用于支付管理、数据计算、报表和打印资料处理、数据存储和系统维护。 具有水电自控操作界面，是水电表与上位机的通讯接口。 管理系统可以完成硬件的组织和协调，智能地实现各种数据管理和计算功能。 管理系统包括自助式电控水管理系统和上位管理计算机。 上位机在使用前有一些相应的参数配置。 系统功能主要是对电子预付费、多功能水电表进行管理，通过远程控制完成日常的预付费水电充值和写卡操作，记录和管理水电费用和累计水电，全面实现充值、计量阅读以及应付费用的管理和支付。 计算。 使用本系统，您可以查询统计各种记录，打印所需的统计报表和收费单据； 管理部门可以通过系统提供的功能，随时了解用户的用电、用水情况； 用水和电充电。

（二）水电计量设备、仪表。 相关仪器仪表均为通过国家计量认证的产品，符合国家相关计量标准。 它们保证了测量数据的准确性。 按功能分为预付费电表、水表等。 数据采集​​模块结构如图2所示。

图2 数据采集模块结构图

电能表采用单相红外预付费电能表或三相红外预付费电能表。 使用寿命长，设计使用寿命15年； 具有过载保护功能，当用户负载超过设定负载值25秒时，仪表会自动切断电源，保护电路和电器； 精度高，无蠕变，起始电流小，功耗低，大大降低线损。

(3)遥控卡。 遥控卡的作用是数据传输介质，可以方便的读取水表数据，进行水、电、气的充值。 遥控卡由用户自行保管，方便用户掌握自己的消费过程。 遥控卡使用IC卡也是可行的。

(4) 读者。 读写器是遥控卡与管理系统进行数据交换的设备，自带串口通讯线和电源插头。 遥控卡用于系统调度设置或抄表操作。 其采集的数据由读写器读取并发送至上层管理系统； 上位管理系统采集的支付、充值数据由读写器写入遥控卡。

四、安科瑞预付产品应用场景

功能

预付费电表电费收缴、管控、欠费行程； 提供后付费管理模块； 能耗分析模块；

水表预付水费收、控、欠费关阀；

收取租金和物业费，以及拖欠的款项；

公共区域分摊电费；

公共区域和变电站的抄表和计量接入；

预付费+建筑能耗，分类分项能耗计量集成系统；

物业/地产集团财务集中管控，子物业独立授权；

无线方案修改方便，调试方便

图片

五、产品选择

六，结论

后勤社会化改革启动以来，学生公寓由原来的行政管理向服务管理转变，增加了水电管理的难度。 根据新的形势和要求，管理人员需要对公寓的用电、用水情况进行灵活管理。 如果不理顺关系，加强服务，矛盾难免累积，阻碍后勤部门对学生公寓的服务管理，不利于公寓服务水平的提升。 采用高科技手段，大力解决公寓用电用水问题宿舍能耗监测管理系统设计，将抄表、充电等工作简化到几乎可以忽略不计。 系统通过预付费方式达到“先充值再使用”的效果。 此外，系统还具有智能识别恶意和非法用电的功能。 该系统赋予用户合规、大用水、大用电的权利，控制非法消费，实现智能化管理，有利于“树立可持续发展理念，建设资源节约型学校”，让学生消费清晰，物流轻松松散管理。

参考：

[1] 徐贵民，杨正祥，学生公寓自助预付费电控用水管理系统设计。 系统信息工程

[2] 应美丽． 预付费售电管理系统的应用[J]． 中国电力企业管理，2008（10）

[3] 企业微电网设计与应用手册。 2022.05版