摘要：各種電器給我們的生活帶來了極大的便利，但不安全的用電方式也給我們的生活帶來了巨大的安全風(fēng)險，特別是學(xué)生公寓的安全用電管理是學(xué)校面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。從安全用電的角度，提出了集用電管理、計量、惡性負(fù)荷智能識別控制、實(shí)時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；預(yù)付費(fèi)；惡性負(fù)荷；智能管理；

一概述

近年來，為了改善和滿足大學(xué)生的生活條件，宿舍配置從過去滿足設(shè)備的基本生活需求，到熱水淋浴、空調(diào)、電話、電視和計算機(jī)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)計中，必須滿足當(dāng)前負(fù)荷要求，考慮未來的發(fā)展。然而，學(xué)校明確禁止學(xué)生在宿舍使用熱、電爐、電飯煲、電熨斗、電磁爐、電熱杯、電水壺、暖手寶、電熱毯等容易發(fā)生火災(zāi)和觸電事故的電器。為了消除宿舍集體用電的安全隱患，相關(guān)方面往往需要花費(fèi)大量的人力、物力和精力來檢查宿舍是否使用了大功率電器，但收效甚微。基于用電安全、電線使用壽命等因素，如何運(yùn)用科學(xué)手段進(jìn)行科學(xué)管理，提出了“集用電管理、計量、惡性負(fù)荷智能識別控制、實(shí)時跟蹤檢測等功能于一體的多功能智能用電管理系統(tǒng)"。該系統(tǒng)能自動監(jiān)控宿舍是否使用違章電器，并能立即切斷宿舍電源，從根本上消除宿舍使用禁用電器的現(xiàn)象，從而消除用電隱患。

二宿舍用電智能管理系統(tǒng)的組成

宿舍電力智能管理系統(tǒng)采用微電子技術(shù)精確測量功率，采用專用大型集成電路、最新單片處理器和外圍芯片技術(shù)設(shè)計制造。該系統(tǒng)由宿舍智能管理模塊、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、管理終端、宿舍管理數(shù)據(jù)中心和系統(tǒng)軟件組成。具有安全用電、節(jié)能管理、精確測量等功能。

1網(wǎng)絡(luò)組成：RS485總線之間的宿舍智能管理模塊與數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（MOD-bus協(xié)議)采用雙絞屏蔽線通過鋼管敷設(shè)，手拉手連接；數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、管理終端等設(shè)備均為五種以太網(wǎng)連接和放射式網(wǎng)絡(luò)。

2模塊簡介：

（1）宿舍智能管理模塊：一路220V20A交流電源輸入，2-4路16A開關(guān)輸出綜合智能管理模塊。

（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。

（3）管理終端:是宿舍管理員管理和操作終端設(shè)備，設(shè)置在管理員處，有管理員權(quán)限；可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)燈、售電、違章用電處罰等操作。還可以管理每個宿舍的居民，記錄人員的姓名、班級、入住時間、離開時間、離開原因等。

（4）宿舍管理數(shù)據(jù)中心機(jī):是設(shè)置在學(xué)生管理處的中心處理機(jī)，具有管理員權(quán)限、程序員權(quán)限等高級權(quán)限；可實(shí)現(xiàn)入住開戶、開關(guān)燈、售電、退售、違法用電處罰、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。

三宿舍電智能管理系統(tǒng)功能

1惡性負(fù)載識別功能

模塊具有惡性負(fù)載識別功能：禁止使用電爐、熱快、電磁爐、微波爐、電熱毯、吹風(fēng)機(jī)等大功率或引起接觸火災(zāi)的負(fù)載，允許1.2kW~1.5kW空調(diào)正常使用；其技術(shù)基礎(chǔ)不同于傳統(tǒng)的負(fù)載識別技術(shù)，主要是功率限制。傳統(tǒng)的負(fù)載識別技術(shù)限制了惡性負(fù)載的使用，并限制了功率大于其設(shè)定起始功率的空調(diào)負(fù)載。

2模塊靈活的管理功能

一路輸入，二~四路輸出，可方便實(shí)現(xiàn)宿舍管理要求，輸出分別對應(yīng)照明、插座、空調(diào)、衛(wèi)生間供電電路；通過管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)照明、插座、空調(diào)、衛(wèi)生間供電；例如：晚上11點(diǎn)統(tǒng)一關(guān)燈，在空調(diào)季節(jié)關(guān)閉風(fēng)扇和空調(diào)電源；宿舍可能無人關(guān)閉所有電源；在有衛(wèi)生間的宿舍，夜間關(guān)燈后可統(tǒng)一轉(zhuǎn)移夜間照明模式，夜間照明模式電源為DC12V；同時，對于需要限制插座用電的宿舍，插座的電源可以單獨(dú)限制；在不使用空調(diào)風(fēng)扇的季節(jié)，關(guān)閉所有空調(diào)電源。

3精確測量功能

管理中心主機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)收集各分散安全模塊的數(shù)據(jù)信息，設(shè)置計算、查詢、統(tǒng)計、打印和參數(shù)，實(shí)現(xiàn)中心管理的電費(fèi)計量、預(yù)售電力管理和安全用電控制；具有累計支持后付費(fèi)、低功率報警功能和正負(fù)電能，可積累兩個方向，有效防止泄漏現(xiàn)象。

4軟件功能強(qiáng)大

可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)燈管理、實(shí)時監(jiān)控、模塊參數(shù)設(shè)置；支持?jǐn)?shù)據(jù)庫和定制；可集成水表，實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理；支持校園網(wǎng)絡(luò)WEB查詢、權(quán)限登錄、時間自動控制；可實(shí)現(xiàn)一卡通系統(tǒng)的自動電力銷售。

四宿舍用電智能管理系統(tǒng)在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用

在新校區(qū)宿舍的設(shè)計中，結(jié)合學(xué)校普遍存在的用電安全管理隱患和學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對用電安全管理的新要求，我們在本次設(shè)計中采用了這個智能管理系統(tǒng)。學(xué)校共建6棟宿舍樓，4人一間宿舍。每個宿舍都有一個獨(dú)立的衛(wèi)生間，每個宿舍都有一個空調(diào)插座。根據(jù)宿舍特點(diǎn)和用電負(fù)荷，設(shè)計中每個宿舍設(shè)置配電箱；每層強(qiáng)電井設(shè)置樓層總配電箱；一層強(qiáng)電井設(shè)置總電源進(jìn)線配電箱。如圖1所示，每個宿舍終端配電箱設(shè)置智能宿舍管理模塊，為1路220V20A交流電源輸入，4路16A開關(guān)輸出，包括照明、插座、衛(wèi)生間用電和空調(diào)用電。模塊具有惡性負(fù)荷識別功能，通過管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分時或季節(jié)照明、插座、空調(diào)、衛(wèi)生間供電，可方便實(shí)現(xiàn)宿舍用電管理要求：

圖1宿舍終端配電箱系統(tǒng)圖

如圖2所示，宿舍電力智能管理系統(tǒng)由宿舍智能管理模塊、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、管理終端、宿舍管理數(shù)據(jù)中心和系統(tǒng)軟件組成。宿舍智能管理模塊設(shè)置在每個宿舍的終端配電箱中，數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)設(shè)置在每層強(qiáng)電井中，管理終端設(shè)置在每個宿舍值班室，宿舍管理數(shù)據(jù)中心設(shè)置在學(xué)生管理辦公室。該系統(tǒng)的工作原理：

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

（2）數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、管理終端等設(shè)備連接五種以太網(wǎng)，放射式網(wǎng)絡(luò)到每棟建筑設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。管理終端是宿舍管理員管理和操作終端設(shè)備，具有管理員權(quán)限；可實(shí)現(xiàn)開關(guān)燈、電力銷售、非法電力處罰等操作。還可以管理每個宿舍的居民，記錄姓名、班級、入住時間、離開時間、離開原因等。

（3）每棟建筑通過六種單模光纖向?qū)W生管理辦公室傳輸數(shù)據(jù)，通過通信網(wǎng)絡(luò)收集各分散安全模塊的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行計算、查詢、統(tǒng)計、打印和參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)中心管理的電費(fèi)計量、預(yù)售管理和安全用電控制；學(xué)生管理辦公室宿舍管理數(shù)據(jù)中心機(jī)具有管理員權(quán)限、程序員權(quán)限等先進(jìn)權(quán)限；可實(shí)現(xiàn)開戶、開關(guān)燈、電力銷售、退售、非法用電處罰、畢業(yè)銷售、與學(xué)校有關(guān)管理部門的數(shù)據(jù)交換。

（4）宿舍電力智能管理系統(tǒng)軟件功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)燈管理、實(shí)時監(jiān)控、模塊參數(shù)設(shè)置；支持?jǐn)?shù)據(jù)庫和定制；可集成水表實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理；支持校園網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)查詢、權(quán)限登錄、時間自動控制；可實(shí)現(xiàn)一卡通系統(tǒng)的自動電力銷售。上述功能可擴(kuò)展，需要實(shí)現(xiàn)軟件升級開發(fā)，節(jié)省早期資本投資。

圖2宿舍電智能管理系統(tǒng)

五安科瑞預(yù)付費(fèi)產(chǎn)品在宿舍用電管理中的應(yīng)用

1應(yīng)用場景

2功能

預(yù)付電表電費(fèi)收取、控制、欠費(fèi)跳閘；提供后付費(fèi)管理模塊；能耗分析模塊；

水表預(yù)付水費(fèi)收取、控制、欠費(fèi)關(guān)閥；

房租物業(yè)費(fèi)收取，拖閘欠費(fèi)；

公共區(qū)域電費(fèi)分?jǐn)偸召M(fèi)；

公共區(qū)域、變電所電表接入抄表、計量；

預(yù)付費(fèi)+建筑能耗、分類分項(xiàng)能源計量一體化系統(tǒng)；

物業(yè)/房地產(chǎn)集團(tuán)集中財務(wù)管控，子物業(yè)獨(dú)立權(quán)限；

無線方案改造方便，調(diào)試簡單

3圖片

六小結(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、精確計量等功能。同時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。

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙方強(qiáng)，楊旭東. 智能用電管理系統(tǒng)在學(xué)校公寓樓設(shè)計中的應(yīng)用.《科技信息》.2011 年 09 期

[2]用戶變電站綜合自動化與運(yùn)維解決方案.2020.01月版.

[3]雷景惠，閆浩.宿舍智能用電管理系統(tǒng)設(shè)計淺談[J]