高校基于EPON光纖網絡的配電系統和供水系統信息化建設

李偉根

摘 要：高校在經過幾輪合并潮之后，無論是211高校還是非重點院校，大都變成了一個個包含多個校區或分院的高校“航空母艦”。各個學校基于保證供電供水安全考慮，都有需要將配電管理和供水管理改造成基于EPON光纖網絡的信息化系統。在高校校園內充分利用高校校園EPON光纖網絡建設高速、智能化、信息化、人性化的配電系統和供水系統，既可以實現水電管網異常快速反應與處理，又可以在占地面積廣闊的校園內降低人工巡查的勞動強度，為高校降低辦學成本，提升管理水平奠定基礎。

關鍵詞：EPON光纖網絡 配電網 加壓泵站 供水管網 信息化

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0006-02

1 高校配電系統供水系統面臨的新形勢

高校經過合并、擴招、設立新校區等幾輪“膨脹”之后，配電網絡范圍、配電室數量、配電箱數量等都急劇變大，再加上不是統一規劃和建設，各種年代的設備都有、技術參數和性能差異大，存在非常大的管理難度；其次校園面積也成倍增長，巡查難度加大；另外一些容易遭受水災的城市，其區域內高校的配電運行安全更需要有新的技術手段來保障。高校供水，大多采用主備供水模式，即市政供水主供，學校內部設立蓄水池進行二次加壓供水作為備供，針對高層建筑，都是在樓棟內設計變頻加壓泵，以解決高層建筑市政供水壓力不足的問題，其他配電系統面臨的問題在供水上問題更突出，一些建校年代久遠的高校，連供水管網圖都缺失，供水管網的走向、材質、口徑等信息都不清楚，常常出現一處維修到處關閥就是達不到停水的目的。

水電作為學校正常教學生活的必需品，如何正常保障供給都不是一個可以輕視的問題。

2 高校配電系統信息化建設設計

高校在保障正常教學生活的過程中，都建設了成熟的基于EPON的光纖網絡，這條學校范圍內的通信“高速公路”延伸到了每棟建筑、每個房間，具有帶寬高、數據吞吐量大、可配置的特點，在這條信息的“高速公路”上可以復合學校所有的管理業務，一種方式是多纖芯的光纖網絡環境下，不同的業務采用不同的纖芯，實現物理上的相互隔離，保證各自系統的獨立性，有利于各個系統運行安全可靠。另外一種是采用基于VPN虛擬隧道技術，不同的業務通過不同的“隧道”保證數據與業務的隔離。無論采用何種方式，對于我們需要建設的基于EPON光纖網絡的配電自動化、信息化系統都是能夠實現的。

配電系統信息化建設要能實現：電網各級設備運行工況診斷、電能質量異常報警、節約電能的使用（提高功率因素）、各開關各設備以及配電室或配電房環境監測，從而實現無人值守，有異常自動告警甚至自動處理的目的。

配電系統信息化建設主要設備包括：基于校園EPON光纖網的配電室ONU單元、交換機設備、數據采集網關，另外功能單元級設備包括：電操開關、多功能智能電表（功能包括：有無功電量、電流電壓、諧波含量等）、煙感、紅外感應、溫度感應、攝像頭等末端傳感計量設備。

通過各個功能設備的運行，可以實現以下功能。

（1）各個配電回路的開關狀態檢測包含開關的開閉情況，在電路出現緊急情況或異常時，可以通過遠程指令控制開關動作，保障供電安全。

（2）多功能智能電表可以計量每個回路的有無功電量、三相電流、三相電壓、各類用電極值、事件上報、諧波電量等為下一步的管理和控制提供依據，在出現電能質量嚴重異常時，可以實時觸發配電系統的相關管理功能，下發各項操作和指令，以保證電網安全。

（3）煙感和溫感設備是在配電室運行出現異常時，通過采集網關設備向控制中心告警。

（4）攝像頭在配電室配置和安裝，可以實現遠程視頻監控，一旦有非法進入（包括人以及動物等）以及積水等，立即進行報警，并通過系統自動撥號警示管理人員。

（5）通過系統的監測聯動運行，動態生成一次接線圖（含各種瞬變監測量）、二次接線圖，能明確直觀地表述各個配電房線路的實際情況。在后臺系統中提供接口接以收標準的XML格式文件傳輸的各級計量電量數據，提供線損計算數據。功率因素計算，并控制無功補償的投切等。

（6）針對多回路供電或供電環網，可以有效進行配電網潮流分析，各級斷路器進行供電路由重組，及時對故障點進行診斷并采取隔離措施，保證配電網絡安全。

總之，在正常運行情況下，通過監視配網運行工況，優化配網運行方式；當配網發生故障或異常運行時，迅速查出故障區段及異常情況，快速隔離故障區段，及時恢復非故障區域用戶的供電，縮短對用戶的停電時間，減少停電面積；根據配網電壓合理控制無功負荷和電壓水平，改善供電質量，達到經濟運行目的；合理控制用電負荷，從而提高設備利用率；提高自動化運行與管理水平，達到減員增效的目的。

3 高校供水系統信息化建設設計

在通信網絡建設方面供水系統的信息化與配電系統信息化可以共用同一個通信通道，都優先采用基于校園EPON光纖網絡的通道，其中接入的中間設備與配電系統也相同，某些設備還可以共用。一些大口徑的水表和壓力表大都安裝在戶外井底下，要考慮通信信號線的入戶問題，只有在信號線就近進入樓棟，才可以充分發揮校園網絡的作用。針對各個二次加壓泵站的無人值守通信設計，基本設計上與配電室的信息化建設相同。

供水系統信息化建設要能實現：用水樓棟以及單位耗水量計量、供水質量考核（供水質量包括用戶端壓力監測、水質監測等）；供水管網關鍵節點用量、流速、壓力、水質監測，必要是通過電控閥門可以停止供水；市政供水主管道或者二次加壓泵出水用量、流速、壓力、水質監測；針對加壓泵站的無人值守設計，包含視頻監控、煙光感探頭、紅外感應、環境溫濕度監測、排澇電泵的監測等。

供水系統信息化建設主要設備包括：各種口徑智能遠傳水表（具有計量、流速、水質監測功能）、智能遠傳壓力表、電控閥門、攝像頭、溫感光感、紅外探頭、水位監測傳感、智能電表（監測變頻泵站及排澇泵的運行工況）、智能變頻泵本身的數據監測、數據采集網關、交換機、光纖接入設備（ONU等）。

通過各個功能設備的運行，可以實現以下功能。

（1）市政供水或二次加壓供水的出水壓力檢測，防止壓力過高或過低；安裝帶有水質監測功能的智能水表，可以達到在計量用水量的同時監測供水水質的變化，緊急情況下，可以通過電控閥門快速停水。

（2）通過安裝溫度感應、濕度感應可以監測各類設備是否處在安全運行環境，紅外感應在有人或動物非法進入時，觸動各種自動報警系統，防止用水安全事故的發生。

（3）攝像頭的安裝可以監視非法侵入，防止諸如投毒等惡性事件的發生；也可以通過視頻圖像進一步關注各類設備的運行，達到遠程值守的目的。

（4）加壓泵站的排澇池溝的水位監測，在發生透水事故導致泵站內水位快速上漲時，通過水位控制浮球，觸動排澇電泵的投入運行，防止由于內澇導致設備和其他財產損失。

（5）對加壓泵供電回路進行監測，可以及時發現變頻加壓泵的異常運行，在出現電壓、電流、相位異常時，采取立即切斷電源措施，防止變頻泵損壞或損毀擴大。

（6）在供水管網關鍵節點安裝智能遠傳水表（含計量、水質監測功能）、壓力表，可以實現供水管網運行狀態的監測，通過管網的壓力損失及水損分析，及時發現暗涌和滲漏的發生，防止水資源的流失，減少損失。

（7）供水末端的用水單位進行用水計量與考核，可以實現收費與節能指標管理，而壓力檢測可以發現供水末端是否存在壓力不夠，需要進行加壓供水；水質檢測可以考核供水質量，為用戶提供合格的水源，防止飲用水安全事故的發生。而控制閥可以在緊急情況下實現遠程快速斷水，防止水資源浪費。

總之，在系統正常運行情況下，為供水提供足夠的保障，防止供水事故的發生，快速診斷問題，快速處理，最大程度防止停水的發生。通過系統的建設，提高管理水平，提升智能化程度，減少人工值班強度，達到減員增效的目的。

4 高校配電系統供水系統信息化建設的延伸應用

配電系統和供水系統可以結合學校GIS地理信息系統建設，將所有配電線路和供水管網實時反饋到地理信息系統中，無論是故障報警還是診斷都可以直觀反應，管網材質、粗細、埋深都可以提供給維修人員，有利于快速處理問題。另外在配電網運行管理中針對不同的開閉回路是否要增容，是否需要調整電能分配，都可以由配電信息化系統提供改造依據。供水管網的管理與調整依據都可以來至于供水信息化系統，達到合理分配能源、高效利用能源的目的。

在用水用電的實際收費結算管理中可以與學校門戶系統、財務系統、網絡支付系統等系統實現無縫對接，可以實現用能的“互聯網+”管理，為學校的水電運行與管理提供科學化、智能化、信息化、人性化服務。

通過配電系統信息化和供水系統信息化的建設，依托于學校EPON光纖網，可以極大地提升學校針對用電用水的管理水平、保障學校水電的供應、防止各類災害事故的發生，通過綜合管理可以減少能源的損耗，降低人員開支，無論從經濟效益和社會效益來看，都有建設的價值和意義。

參考文獻

[1] 李進玉，陳沛，配電通信網EPON光纜監測系統研究[J].電力信息與通信技術，2016（2）：128-132.

[2] 劉曉忠.基于EPON技術的配電自動化通信系統設計與實現[D].華北電力大學，2014.

[3] 曲毅，魏震波.智能電網配電自動化技術的發展[J].南方電網技術，2013（5）：56-60.

[4] 張建國，王曉春.配電自動化技術的發展及系統構成[J].河北電力技術，1998（6）：27-30.

[5] 沈承，俞亭超，張士喬.基于系統分析理論給水管網水質模型的建立[J].給水排水，2011（7）：158-160.

[6] 林坤，張世偉，苗英俊，等.變頻恒壓供水系統理論分析及方案設計[J].艦船防滑，2010（6）：13-18.

[7] 胡智鋒.智慧校園設計的理論與技術基礎研究[J].信息技術與信息化，2014（5）：190-195.