摘要：根據大學生公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字安/全用電管理系統技術解決方案——學生公y寓智能控電管理系統。

關鍵詞：公y寓惡性負載安/全電智能系統

0、引言

近年來，隨著校物流社會化改G的快速推進，為了響應國家創建節約型社會的號召，地方校對原有校內學生公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，建設了一批質量、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寓內從過去滿足基本生活需求的設備配置到現在的電熱水器、空調、電腦、浴霸等。對學生公y寓采用限電流、定時間斷電的傳統用電管理模式，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安/全構成了巨大的威脅。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的基礎上，從安/全用電的角度提出了一套適合大學生公y寓的數字安/全用電管理系統技術解決方案——學生公y寓智能控電管理系統。

1、系統的基本要求

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

（2）網絡模式。本系統采用分布式單元控制設計原則，結構簡單。它不僅可以使用低成本、低網絡布線要求的RS-485總線，還可以使用大學校園局域網和中國移動GSM無線網絡。在這里，我們以前一種網絡方式進行技術分析。

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

2、系統的基本功能和原理

(1)單元控制模塊的基本功能

1.智能識別控制數據采集、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行系統計算機指令。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單元和數據處理單元。即使數據傳輸線路出現故障或斷電，也不會造成數據丟失。單元控制模塊內應設置可靠的電源檢測電路、看門狗電路、數據存儲保護電路，具有過載電源、電源自動恢復能力、防雷、過壓措施，實現數據備份、數據驗證處理、數據塊保護處理、系統管理程序中的指令冗余等抗干擾措施，使整個系統穩定可靠運行。

(2)房間控制模塊的基本功能

1、測量。房間控制模塊發送計量脈沖信號，執行計量任務。

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

(3)惡性負載智能識別控制的基本原理

1、建立數學模型。學生公y寓智能控電管理系統根據學生使用電器的動態參數建立數學模型，根據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，分析后發出控制指令。如下圖所示，假設系統設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，系統發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CPU程序實時跟進檢測到電熱水器的瞬時加電功率點在展開范圍內，并將其識別為正常的電力負載系統指令。如下圖所示，假設系統設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，系統發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CPU程序實時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采用新一代工業計算機設計原理，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，面板采用小數字鍵盤。當系統管理微機因某種原因關閉或人為關閉時，電源查詢管理器可以取代系統管理微機的部分工作，執行建筑物的實時電源查詢功能和定期斷電和供電任務。

(5)用電管理程序的基本功能

1、設置房間號碼。學生公y寓的建筑號碼和房間號碼可以通過系統微機中的用電管理程序設置。例如，第5號學生公y寓一樓的第8個房間，相應的系統號碼為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微機中的用電管理程序設置。

3、惡性負載識別。通過系統微機中的電力管理程序設置惡性負載識別功率，智能識別非法電器和普通電器。例如，如果識別功率設置為300W（識別功率大學可根據實際要求進行調整），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。該系統還設置了拖欠自動報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在系統控制柜輸出端設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。當學生在房間內使用非法電器時，系統將在5秒內切斷房間的總電源；學生拆除非法電器后，系統可在一分鐘內自動恢復電源，無需手動恢復，安/全用電非常方便。

(7)遠程控制和實時監控報J

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

2、實時監控。在系統管理微機顯示器上，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，系統立即實時顯示房間的實際功率參數等值，相當于設置多參數，同時顯示虛擬電表。

(8)財務管理

1、財務統計分析。學生公y寓智能控電管理系統的管理程序還設置了財務報表統計、財務分析等功能，方便校財務管理。同時，系統自動記錄管理員的所有工作，生成系統日志，系統日志不能修改，避免財務作BI。

2、可擴展性。學生公y寓智能控電管理系統預留聯網接口，可支持校園一卡通收費管理系統的授權收費終端，并提供與校園一卡通對接的接口參數。

3、Acrel-EIOT能源物聯網云平臺

3.1概述

Acrel-EIOT能源物聯網展開平臺是一個基于物聯網數據中/心的平臺，建立統一的上下數據標準，為互聯網用戶提供能源物聯網數據服務。用戶只需購買安科瑞物聯網傳感器，選擇網關，掃描代碼，就可以使用手機和計算機獲得所需的行業數據服務。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安/全監控、電能質量分析、電力管理、預付費管理、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、多終端數據訪問。

3.2應用場所

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

3.3平臺結構

3.4平臺功能

3.4.1電力集抄

電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方面實現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數，并根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提工作效率，節約人力資源。

3.4.2能耗分析

能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現全廠能源系統的統一調度，優化能源介質平衡、有效利用能源，提能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

3.4.3預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統日志等功能；

2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、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、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統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

通過物聯網技術，對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，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、財務管理、變壓器監控、運營分析、基礎數據管理等功能。

3.4.5智能照明

智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測，也可以實現定時開關策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。

3.4.6安全用電

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

3.4.7智慧消防

通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。補充原先針對“九小場所"和?；飞a企業無法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統化"、用電管理“精細化"的實際需求。

3.5系統硬件配置

4、結束語

“學生公寓智能控電管理系統"應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,采用智能化數學模型控制技術構建的全套數字化安全用電管理系統技術解決方案。目前市場上已有一些技術產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和實時跟蹤檢測手段等方面還有待進一步提。

參考文獻

[1]蔡旭斌,羅玲.電能計量自動抄表技術的現狀與發展[J].廣東電力,2003.

[2]衛建華,徐進.學生宿舍用電安全管理系統解決方案[J].現代電子技術,2004.

[3]游飛.校學生公寓安全用電管理技術分析

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.