淺談高校公寓用電管理系統(tǒng)的應(yīng)用與探索

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

1高校學(xué)生宿舍用電管理現(xiàn)狀

高校學(xué)生宿舍是學(xué)生學(xué)習(xí)、生活的重要場所，因此高校學(xué)生宿舍就成為學(xué)校事故的多發(fā)地段，并成為學(xué)校管理工作的重點和難點，因此加強(qiáng)學(xué)生宿舍的管理是宿舍管理工作的核心。據(jù)調(diào)查了解，高校學(xué)生宿舍存在的隱患問題可以歸納為以下方面：

（1）學(xué)生意識淡薄，對宿舍用電缺乏足夠的認(rèn)識，對學(xué)校的各項用電管理制度持抵觸態(tài)度。先大功率違章電器屢禁不止，冬天的電熱毯、電取暖器，夏天的電風(fēng)扇，日常的電熱水壺、熱得快，做飯的電飯煲、電磁爐，由于學(xué)生宿舍的供電線路和設(shè)備是按照普通照明用電設(shè)計的，在人員密集區(qū)中使用大功率電器使本來設(shè)計負(fù)荷小的線路和設(shè)備承載著超大負(fù)荷易引起線路設(shè)備著火。另外在使用大功率電器時由于通電后遺忘或放置不當(dāng)?shù)仍蛞几浇囊兹嘉?。在宿舍?nèi)私拉電線現(xiàn)象也比較嚴(yán)重。電線經(jīng)常被拖來拖去造成絕緣層損壞接頭松動極易造成線路短路或因接觸不良發(fā)熱而起火。

（2）高校管理人員對學(xué)生宿舍用電工作認(rèn)識不到位，大多數(shù)管理人員對此存種僥幸心理，認(rèn)為火災(zāi)不會發(fā)生在自己身邊。負(fù)責(zé)用電管理的部門，在執(zhí)行檢查時，力度不夠強(qiáng)。學(xué)校的違規(guī)電器檢查工作大多數(shù)都是學(xué)生干部在做，這樣會形成些死角，使得檢查不深入、不細(xì)致。對查到的違規(guī)電器使用者，學(xué)校又出于對學(xué)生發(fā)展的考慮，總是對其輕描淡寫的處理下就完事了，這也表明學(xué)校的相關(guān)管理部門對用電工作認(rèn)識不到位。

（3）用電線路隨意拉扯，線路負(fù)荷與用電設(shè)備的不匹配，導(dǎo)致的事故時有發(fā)生。如高校代步電動車充電沒有合理規(guī)范的充電場所。

2用電管理應(yīng)對措施

（1）加強(qiáng)宣傳教育,對學(xué)生進(jìn)行多種形式的教育工作是保障高校宿舍用電管理工作的關(guān)鍵。

（2）加強(qiáng)設(shè)備管理，完善學(xué)生宿舍設(shè)備設(shè)施，提供公共區(qū)域的電吹風(fēng)、飲水機(jī)（熱開水）、洗衣機(jī)等。提高了學(xué)生生活品質(zhì)，同時也有保障。

（3）加強(qiáng)宿舍內(nèi)部用電管控，通過智能電表，對宿舍用電進(jìn)行回路改造，每個用電回路進(jìn)行相應(yīng)特點的用電管理，對于出現(xiàn)違規(guī)設(shè)備的接入，給與及時有效的用電保護(hù)。

（4）提供智能化分析云平臺，對非用電的行為及時推送宿舍管理人員。并通過大數(shù)據(jù)提供系統(tǒng)分析，對宿舍用電電器以及用電行為進(jìn)行診斷；對線路線損進(jìn)行分析；對學(xué)生用電行為進(jìn)行分析。

（5）加強(qiáng)宿管用電管理培訓(xùn)，提高宿管人員素質(zhì)及操作。

（6）定期檢查線路巡更，檢查線路老化、脫落等。

3高校用電智能硬件設(shè)備

在用電問題上，宿舍智能化的硬件設(shè)施的建設(shè)尤為重要，它可以在定程度上杜絕用電隱患，減少管理人員工作，減輕宿舍管理難度。目前，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展科學(xué)技術(shù)不斷的提高，進(jìn)入校園學(xué)生公寓的用電器也越來越多，空調(diào)、熱水器等大功率電器也成為了學(xué)生公寓的標(biāo)配，這些設(shè)備的接入，讓校園用電環(huán)境更加復(fù)雜，加之傳統(tǒng)的單回路式智能電表已經(jīng)不能滿足當(dāng)前校園用電管理的需求，使得公寓管理難度越來越大。在這樣的環(huán)境下，分路管理控制的需求導(dǎo)致了兩路三控式智能電表應(yīng)運而生，其結(jié)構(gòu)框圖如 1。兩路三控式智能電表，即兩路獨立計量，三路用電獨立控制。在滿足單回路式智能電表所有功能外，其兩路計量具備獨立的電價方案，且支持兩路獨立扣費與合并扣費，使扣費模式更靈活。三路用電獨立控制，實現(xiàn)用電控制更方便。除此之外其內(nèi)部還具備高速 AD 采樣芯片，對電壓、電流波形進(jìn)行實時采集、分析，用于能效指紋識別，可以實現(xiàn)有針對性的限制非授權(quán)設(shè)備的使用。目前應(yīng)用環(huán)境主要是對空調(diào)的獨立控制，對插座的獨立控制，以及對照明的獨立控制，這樣的應(yīng)用與設(shè)計方式，使得學(xué)生公寓管理更智能、更。

圖1：結(jié)構(gòu)框圖

4非授權(quán)用電設(shè)備的識別

（）實驗室建設(shè)對少量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到的結(jié)果，是比較片面的，不足以證明實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以需要對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，因此對實驗室的建設(shè)是*的。通過模擬校園用電環(huán)境，在實驗室中布置了變頻空調(diào)、定頻空調(diào)、電吹風(fēng)、熱得快、熱水壺、微波爐、筆記本電腦、臺式機(jī)電腦、多功能電熱鍋、電磁爐、電飯煲、電飯鍋、飲水機(jī)、電熱毯、電風(fēng)扇、可調(diào)插座等用電設(shè)備。

（二）數(shù)據(jù)采集與傳輸采用分辨率為16bit，采樣率為6.4KHz 的兩路*獨立的二階 ∑-ΔADC 對功率變化前、后的電壓波形、電流波形進(jìn)行同步采樣，并通過數(shù)據(jù)集中器等設(shè)備，將采集的波形數(shù)據(jù)實時傳輸至后臺服務(wù)器。

（三）識別方法能效指紋是通過生物指紋衍生而來，它是通過對用電設(shè)備的電流波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而提取出的具有weiyi性的特征值。利用存檔的能效指紋與接入的用電設(shè)備的能效指紋進(jìn)行比對，從而實現(xiàn)對用電設(shè)備種類的識別，即能效指紋識別。

（四）初步成果通過對用電設(shè)備電壓、電流波形數(shù)據(jù)的實時捕捉與數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程交互，在后臺利用諧波分析法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、波形相似法等，實現(xiàn)了對用電設(shè)備能效指紋的提取，從而達(dá)到對用電設(shè)備種類的識別，其識別率高達(dá)99%。

5物聯(lián)網(wǎng)以及系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析診斷

每臺智能電表具備了個固定RS485通訊端口和可熱插拔的通訊模塊端口。安裝是集中式，通過布置有線 RS485 連接的方式進(jìn)行通訊；安裝是分散式，通過熱插拔模塊的微功率自組網(wǎng)方式進(jìn)行通訊；從而保證每臺設(shè)備都能夠穩(wěn)定、時效、準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)和狀態(tài)反饋給系統(tǒng)。系統(tǒng)可以根據(jù)表計終端的狀態(tài)或者通過終端反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對于重要的報警信息可以進(jìn)行wei信推送，也可以進(jìn)行 WEB 端報警顯示。右圖是wei信針對管理員對學(xué)生公寓違規(guī)電器的信息推送，表計能夠智能識別判斷線路上的用電負(fù)載，可以對增量屬性進(jìn)行判斷，總負(fù)荷進(jìn)行管控，當(dāng)可能存在隱患的時候，會進(jìn)行跳閘斷電，并將信息進(jìn)行記錄，系統(tǒng)會向管理員推送報警信息，做到事故可查、可追溯、可管理。

6安科瑞宿舍用電管理系統(tǒng)及選型

6.1 系統(tǒng)方案

  高校宿舍作為個特殊應(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，如宿舍的時間管理（按時熄燈、按時送電，某些設(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，學(xué)生群體眾多，傳統(tǒng)的后付費方式已無法滿足校方需求，收費管理可與校園卡通對接，學(xué)生可以自助繳費。
  通過技術(shù)手段加強(qiáng)對宿舍的用電管理，可實現(xiàn)時間定時控制、惡性負(fù)載檢測、基礎(chǔ)電費下發(fā)等適合學(xué)校規(guī)范管理的功能。
  人性化的方案設(shè)計，可實現(xiàn)單宿舍內(nèi)的多個支路的獨立控制，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）。

6.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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

6.3系統(tǒng)功能

  AcrelCloud-3100學(xué)生宿舍版預(yù)付費云平臺是與ADM130（進(jìn)三出）或ADF300L（多回路計量箱）預(yù)付費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)。針對高校宿舍這特殊應(yīng)用場合研發(fā)，主要實現(xiàn)電能監(jiān)控、時間管理、惡性負(fù)載管理、預(yù)付費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)置時控等，方便學(xué)校進(jìn)行統(tǒng)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)載暫停時間和次數(shù)可通過軟件設(shè)定。 

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

時間控制功能：支持zui多8個時段設(shè)置宿舍供電斷電，方便管理學(xué)生宿舍作息 。

對接卡通支付：系統(tǒng)支持中間庫，接口等方式對接學(xué)?？ㄍǎ奖銓W(xué)生自助購電 。

進(jìn)三出：ADM130電表支持zui多三回路輸出，各回路單獨分合閘、惡性負(fù)載、時控等設(shè)置。

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

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

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

6.4系統(tǒng)設(shè)備選型

7安科瑞故障電弧產(chǎn)品介紹

7.1概述

故障電弧探測器（以下簡稱探測器）對接入線路中的故障電弧（包括故障并聯(lián)電弧、故障串聯(lián)電?。┻M(jìn)行有效的檢測，當(dāng)檢測到線路中存在引起火災(zāi)的故障電弧時，可以進(jìn)行現(xiàn)場的聲光報警，并將報警信息傳輸給上端監(jiān)控設(shè)備，以實現(xiàn)預(yù)警火災(zāi)發(fā)生的目的。故障電弧探測器適用于工業(yè)與民用建筑中10KW及其以下的電氣線路，其保護(hù)線路長度不宜大于100米。

產(chǎn)品遵循標(biāo)GB 14287.4-2014，可適用于養(yǎng)老院、學(xué)校、商業(yè)建筑、賓館、工廠、庫房、圖書館、辦公室、家庭住宅、以及yule場所等。

7.2 技術(shù)參數(shù)

7.3 功能應(yīng)用

（1）故障電弧檢測 故障電弧探測器對接入線路中的故障電?。òü收喜⒙?lián)電弧、故障串聯(lián)電?。┻M(jìn)行有效的檢測，當(dāng)檢測到線路中存在引起火災(zāi)的故障電弧時，發(fā)出聲光報警信號。

出廠默認(rèn)電流保護(hù)設(shè)定值為2.5A，聯(lián)動DO開關(guān)打開。

（2）自檢功能 探測器具備自檢功能，在主界面下長按/自檢鍵，系統(tǒng)將進(jìn)入自檢狀態(tài)，查看設(shè)備是否完好。

（3）消音功能 在報警狀態(tài)下，長按消音鍵，探測器報警聲音。

（4）報警復(fù)位（解除報警）當(dāng)發(fā)生報警時，可通過長按復(fù)位解除報警；如果在進(jìn)行復(fù)位操作后未排除報警故障，探測器將再次進(jìn)入故障報警狀態(tài)。

（5）集中監(jiān)控 集中監(jiān)控計算機(jī)通過RS485，接受現(xiàn)場采集信號，發(fā)出報警信號及控制指令。采用Modbus-RTU 協(xié)議通訊，通訊距離為500米，同鏈路可監(jiān)控32臺探測器。

【參考文獻(xiàn)】

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[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019.11版

作者簡介：劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事宿舍用電研究發(fā)展