解析大學生公寓安全用電管理技術

摘 要 本文結合大學生公寓用電的實際情況，將一套適合大學生公寓的安全管理解決方案制定出來，并且指出其中相對應的管理技術，這個方案在大學生公寓中得到廣泛地應用。

關鍵詞 大學生公寓；安全用電；管理

1.如何實行安全用電管理技術

1.1 建立需求側管理工作網絡

在很多高校中，都會建立側管理部門，通過開展講座、資料發放、有獎征文、知識競賽、技術展示等活動，將這種管理理念宣傳到每個管理人員身邊，使人人都了解側管理理念，讓學生也明白側管理工作對自身所能發揮的效能，以及在社會的經濟發展中所發揮的重要意義。同時，可以通過學校的需求，增強說服力，使大學生的用電意識逐漸增強。

1.2 積極利用負控技術進行負荷預測

主動了解學生公寓的用電使用情況，使用電管理人員在進行用電需求實測的時候更為方便，還能夠隨時掌握學生的用電需求。同時，需求側管理支持系統也要建立起來。

2.系統要求

2.1 要求具有智能識別惡性用電的功能

針對學生的用電情況，是需要管理員引起重視的，其用電的過程，也需要不斷地進行監控，實施這樣的方法，會有效地解決學生的違規用電，但是在這個基礎上，是可以保障學生日常的用電，這樣一來，火災和事故的發生也會在一定程度上得到有效地解決。

2.2 工作效率要高

現在的用電管理已經不完全是手工操作了，在一定程度上智能用電管理已經將其取代，在這種情況下，出現錯誤的幾率也會減少很多，效率就會得到很大的提升。

2.3 要對學生宿舍用電情況一目了然

在這樣的系統中，計量、運算和查詢的功能都是其中包含的重要功能，這樣的話，學生宿舍的用電量就會準確及時地反映出來，針對那些出現問題的宿舍，要讓管理員第一時間知道，然后及時地找到解決的辦法，使問題可以在第一時間得到有效地解決。這樣的話，在公布的電費收取表中，學生就可以清楚明了地知道自己宿舍的用電情況。

2.4 要有良好的收益

電費的計量可以采取電腦，學生可以在這種情況下，養成隨手關燈、節約用電的好習慣，每個月學校都可以提供正常的照明供電，只有是超出用電量，就要另外計費，這樣的話，開支也可以節省下來。

3.設計方案

例如，在某大學中學生宿舍有10棟，每一棟有6層，每一層有50間房，在每個房間中設置1只電表。每棟樓中含有300只電表，一共有3000只。用電管理室需要在每棟樓中設立起來，在學校中，管理主站設置起來。

3.1 基本配置

計量采集箱是需要在每棟宿舍的每層樓中配備兩臺，一共有120臺。在每一臺計量采集箱中設置25只電表，16路采集器2臺，8路控制器3臺，脈沖轉換器25只，負載識別器25只。將12臺計量采集箱設置在每棟宿舍中，將1臺壁掛式用電集中管理器設置在用電管理室中。

3.2 系統結構

計量采集箱120臺，集中管理器10臺，管理主站1套，都是組成系統的主要內容。計量采集箱和集中管理器通信采用低壓電力載波或工業級RS485總線，集中管理器與管理主站采用工業級RS485總線或無線數據傳輸。

3.3 設備功能及指標

（1）脈沖轉換器

在不同計量脈沖和電能表計量數據中會出現不同步的問題，若是可以將這個問題很好地解決，那么抄表數據就會更加準確和可靠。

（2）過載識別器

它最主要的作用就是將用電戶的負載情況識別出來，一旦出現過載的時候，就會進行報警，然后通過采集器將這個報警信號傳送到用電集中管理器中，隨后發出報警。

（3）智能采集器

采用以TR98 10 為核心的超大規模集成電路芯片， 并應用國際上先進技術二次合成厚膜混合電路模塊， 集成獨立的CPU 單元和數據處理單元， 即使通信線路有故障或斷電也不會引起數據丟失。采集器內部有可靠的電源檢測電路、看門狗電路、數據存儲保護電路， 具有保險過載、斷電自恢復能力和防雷電、過電壓措施， 并在程序上實現了數據備份、校驗處理、數據塊保護處理及指令冗余等抗干擾措施， 使整個系統抗干擾能力強、穩定可靠。

（4）控制器

執行用電集中管理器發來的指令， 接通或斷開對應房間的電源。關鍵部件選用新型的大電流電觸點的磁保持繼電器， 平時不帶電、不發熱、無噪音， 不消耗電能， 不易發生電源故障。

（5）斷路器

為5A小電流過流自動跳閘式小型空氣開關， 便于用戶檢修電路及作為用電保險之用。

（6）用電集中管理器

為一棟樓的中央控制單元， 結構上采用新一代AL L IN ONE 工業級計算機， 集成了CPU、內存、電子盤、RS232 接口、RS485 接口， 以及防止程序鎖死的看門狗實時時鐘控制芯片， 且具有過載、斷電自恢復能力和防雷電、過電壓措施。在程序上實現了數據備份、校驗處理、數據塊保護處理及指令冗余等抗干擾措施，使其可靠性大為提高， 完全滿足系統運行的要求， 同時采用了專用通信模塊， 增強了線路傳輸的抗干擾能力， 即使在強電場干擾的運行環境中仍然具有很強的通信能力。

用電集中管理器為壁掛式小型裝置， 面板采用LCD或LED 顯示， 字體碩大， 顯示清晰明亮。面板設置有小型數字鍵盤、報警指示及蜂鳴器， 當有過載時自動顯示房間號并閃光， 音響告警， 當同時有兩個以上的房間過載時， 巡回顯示房間號， 只有管理員手動解除報警按鈕時， 音響停止， 但閃光不斷。查詢時只需輸入房間號碼， 可同時顯示該房間的“新購電量”、“用電量”、“剩余電量”數據。

（7）用電管理主站和軟件包

在收費和控制系統中，應用軟件和數據等在其中發揮著重要的作用。通過最初設定的項目和各集中管理器，主站可以實現數據的交換，月、日報表和計費發票也就可以進行打印了，耗損平衡和分析管理，并且將生成之后的數據交給其他系統。

4.系統基本功能及原理

4.1 單元控制模塊基本功能

（1）數據采集、傳輸與惡性負載智能識別控制。

（2）集成電路芯片。單元控制模塊要求具備解釋并執行系統微機指令的功能， 每個單元控制模塊分管8 個房間控制模塊， 采用超大規模集成電路芯片，集成獨立的CPU 單元和數據處理單元， 即使數據傳輸線路有故障或斷電也不會引起數據丟失。單元控制模塊內部須設置可靠的電源檢測電路、看門狗電路、數據存儲保護電路， 具有過載斷電、斷電自動恢復能力和防雷、防過電壓措施， 并在系統管理程序上實現數據備份、數據校驗處理、數據塊保護處理及指令冗余等抗干擾措施， 使整個系統穩定可靠的運行。

4.2 房間控制模塊基本功能

（1）計量。計量脈沖信號是由房間控制模板發出的，這樣的話，計量任務就會得到實行。

（2）控制。在房間控制模塊中，單元控制模塊在執行的過程中會將相應的指令發出，決定房間總電源的接通或者是斷開。繼電器是模塊中的重要部分，可以對新型的大電流電觸點的磁進行選用，這樣的話，繼電器也會有所保持，利用12V 電壓的正負脈沖信號驅動。

4.3 惡性負載智能識別控制的基本原理

（1）建立數學模型。學生公寓智能控電管理系統根據學生使用電器的用電動態參數建立數學模型，根據其用電特點將電器分為阻性負載和感性負載。

（2）自動識別控制。系統CPU 程序自動跟蹤檢測電器瞬間加電時功率點的大小， 經過分析后發出控制指令。假設系統設置惡性負載的識別功率為300W， 當使用大于300W 的阻性負載（如電爐、熱得快等），系統檢測識別后發出指令切斷該房間的電源。當房間使用感性負載（如電腦、充電器等），系統檢測后識別為正常用電負載， 所有的正常負載都不會累加。當房間使用1500W 的電熱水器時， 系統CPU 程序實時跟蹤檢測到電熱水器的瞬間加電功率點處于開放的范圍， 也會識別為正常用電負載。

4.4 用電查詢管理器基本功能

（1）查詢管理， 單獨控制。每棟學生公寓樓都應該可以直接進行用電量的查詢，這樣的話，設置用電查詢管理器就應該設置在其中，在本棟樓中，它發揮著核心作用。

（2）集成電路芯片。在現在工業中，這種設計原理是比較先進的，它其中包含CPU、存儲器、RS232接口、RS485接口，這種芯片在一定程度上也可以起到防程序鎖死的作用。壁掛式小型箱體裝置是用電查詢管理器主要設計的方式，LCD液晶顯示器是顯示面板所采用的，數字鍵盤是需要設置在面板上的。一旦這個系統管理微機因為發生故障或者人為原因出現關機的時候，系統管理微機的部分工作是用電查詢管理器所能代替的，在這種情況下，本棟樓的實時用電查詢功能和定時斷電送電等任務都是根據它來實現的。

4.5 用電管理程序基本功能

（1）房間號碼設置。學生的公寓樓號和房間號碼都可以在系統微機內的用電管理程序中進行設置。例如，8號學生公寓3樓的第4個房間，那么它所設置出來的編號就是8304。

（2）房間定時限流。針對學生宿舍的用電管理，可以通過微機單獨針對某一房間進行管理和控制。

（3）惡性負載識別。系統微機內的用電管理程序是可以將惡性負載的識別功率設置出來的，針對一些違章用電可以有效地識別出來。例如：如果是將300W設置為識別功率，那么只要是超過這個識別功率的范圍就會很容易被發現，但是針對正常的電器使用，功率大小都是可以的。

（4）收費管理。用電管理程序可以通過系統微機，能夠直接針對每個房間進行電費的繳納。在高校中，每月都會提供學生的基本用電量，這種情況就是會在一定的時間內，通過用電管理程序可以實現自動充值。

（5）其他功能。這個系統當出現欠費情況的時候，可以自動進行繳費，并且還能夠實現退費管理，換房管理功能等。當在高校學生公寓用電管理中出現問題的時候，這些功能都可以使其得到有效的解決。例如，在高校中，學生房間是一年進行一次調整，退費管理功能和換房管理功能就會顯示出很大的優勢。

4.6 用電安全保護

（1）短路過流保護。在學生公寓智能控電管理系統中，短路、過流功能都是設置在系統控制機柜輸出端上的，這樣的話，學生在用電時候的安全也會得以保障。

（1）違章斷電。在房間內，有學生對違章電器進行使用，系統會對這個房間的總電源在5秒鐘切斷；學校在將這些電器摘除之后，通過系統的檢測，然后識別之后，就會在一分鐘之內送電，在這種情況下是不需要人工的，這樣的話，安全用電就會方便很多。

4.7 遠程控制及實時監控報警

（1）遠程控制。學生公寓智能控電管理系統中存在的管理操作的完成，都能夠在微機上進行，遠程控制也就得以很好的實現。在系統管理微機和數字化單元控制模塊中，所有的管理數據都能夠達到最快的傳輸和存儲，相互之間還可以實現備份，這樣的話，管理數據的安全性就會得到很好地保障。

（2）實時監控。在系統管理微機顯示器上，存在于高校學生公寓每個房間的用電功率都用一個標志來體現，如果這個標志越多，就表示這個房間用電功率越大。當鼠標移至房間的時候，系統就會自動將這個房間的實際用電功率參數就會顯示出來，這其實也就是將一個多參數同時顯示虛擬電表設置出來。

4.8 財務管理

（1）財務統計分析。財務報表系統、財務分析等功能都是需要在學生公寓職能控電管理程序中建立起來的，這樣的話，高校在進行財務管理的時候才會有更多的方便可圖。同時，管理員在工作中發生的問題和做過的工作在系統中都會被自動記錄下來，而且這種記錄是不能修改的，不良的財務行為也會有所避免。

（2）可擴展性。聯網接口是需要在學生公寓智能控電管理系統留出來的，在學校中，一定要建立適合學生的收費管理系統，這樣的話，校園一卡通對接的接口參數就能夠實現。

參考資料：

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