安全用电物联网平台在高校学生公寓的应用

摘要：本文主要探讨了高校学生公寓用电的特点，并从安全用电的角度提出了一种数字化安全用电管理系统技术解决方案——学生公寓智能控电管理系统。

关键词:公寓恶性负载安全用电智能系统

0前言

该系统集用电管理、计量、恶性负载智能识别控制以及实时跟踪检测等功能于一体，旨在提高学生公寓用电的安全性和管理效率。

为了满足广大学生对宿舍环境的要求和期望，我们对电器设备、网络设施以及水电设备等进行了更新改造，提供更加舒适、安全、高效的住宿条件。此外，新模式的推广也可以优化各高校的资源配置和管理效率，提高后勤管理服务水平，更好地培养优秀人才。

过去，配置学生公寓的设备只满足基本生活需求。但是现在，学生公寓配备了电热水器、空调、电脑、浴霸等设备。传统的用电管理模式已经无法满足大学生的需求，如限电流、定时断电。需要特别注意的是，一些违章电器如电炉和热水器等会对学生公寓的用电安全带来很大的隐患，对学生生命和财产安全造成很大威胁。为了解决高校学生公寓的各种电力问题，笔者经过多方调研，推出了一种数字化安全用电管理系统技术解决方案，即“学生公寓智能控电管理系统”，可在原有学生宿舍集中用电系统的基础上使用。

1、系统所需的最低配置要求

（1）以下是学生公寓智能控电管理系统结构框图。该系统中的数字化控制模块采用智能化数学模型控制技术，融合了用电管理、计量、恶性负载智能识别控制和实时跟踪检测等多种优点，是学生公寓智能控电管理系统的核心组成部分。

(2)网络组建方式。为了实现本系统的分布式单元控制设计原则，系统结构被设计的十分简单。组网既可以使用成本低廉，对网络布线要求不高的RS-总线方式，也可以使用信息化建设较为完备的高等院校校园局域网进行组网，还可以利用中国移动GSM无线网络进行组网。下面我们将对第一种组网方式进行技术分析。

(3)系统微型计算机的基本配置包括：CPU主频应为1.7GHz及以上；操作系统应为主流操作系统，例如Windows/XP；内存、硬盘、显示器等也应相应配备。

2、基础功能与原理介绍

单元控制模块的基本功能：

1.实现数据的采集、传输和对恶意负载的智能识别和控制。

2.集成电路芯片。每个单元控制模块需要支持系统微机指令的解释和执行。每个单元控制模块管理8个房间控制模块，采用超大规模集成电路芯片，该芯片集成了独立的CPU单元和数据处理单元。即使数据传输线路出现故障或停电，也不会导致数据丢失。单元控制模块内部还需设置可靠的电源检测电路、看门狗电路和数据存储保护电路，具有过载断电、断电自动恢复能力，且采取防雷和防过电压措施。此外，在系统管理程序中实现抗干扰措施，如数据备份、数据校验处理、数据块保护处理和指令冗余等，以确保整个系统稳定可靠运行。

(2)房间控制模块基本功能

1、计量。

2、控制。

(3)恶性负载智能识别控制的基本原理

1、建立数学模型。

2、自动识别控制。

(4)用电查询管理器基本功能

1、查询管理,单独控制。

2、集成电路芯片。

(5)用电管理程序基本功能

1、房间号码设置。

2、房间定时限流。

3、恶性负载识别。

4、收费管理。

5、其他功能。本系统还设置了欠费自动报警或停电、交费自动送电功能,退费管理功能,换房管理功能,公用电费可分摊功能等。这些功能可以有效的解决高校学生公寓用电管理中遇到的一些日常问题。如高校一般每年调整一次学生房间,退费管理功能和换房管理功能就比较适用。

(6)电力使用的安全防护措施

1、学生宿舍智能电力管理系统在控制机柜输出端设有短路过流保护功能，有效保障了学生使用电力的人身安全。

2、违规使用电器断电。当学生在房间内使用未经允许的电器时，系统将在5秒内切断该房间的电源。学生将违规电器移除后，系统会在1分钟内自动识别并恢复电源，无需人工操作，使用电器更加安全方便。

（7）远程控制和实时监控报警功能

1、智能控电管理系统让学生公寓的管理操作变得更便捷，操作者可以通过远程控制完成所有控制任务。系统管理微机承担重要的角色，所有数据实时传输、存储并备份在数字化单元控制模块之间，确保管理数据的安全。

2、实时监测：在高校学生公寓中，系统管理微型显示器上，每个房间的用电功率大小用“★”号数量来表示。★的数量越多，房间的实时用电功率就越大。当鼠标指向房间时，系统会立即实时显示该房间的实际用电功率参数等数值，就像设置了一个多参数同时显示虚拟电表。

财务管理指的是对资金、财产和财务活动的管理与控制。其目的是确保企业的财务健康和稳定发展。财务管理通常包括预算编制、会计核算、分析报告、现金流管理和投资决策等方面。

1、财务统计与分析。学生公寓智能电控系统的管理程序不仅含有电力控制功能，还包括财务报表统计和财务分析功能，便于高校进行财务管理。与此同时，系统自动记录管理员所有工作并生成不可修改的系统日志，以防止财务舞弊行为的出现。

2、学生公寓智能化电控管理系统具备良好的可扩展性。系统为联网接口留出接口，可以支持校园内一卡通收费管理系统的授权收费终端，并提供与校园一卡通对接的接口参数等相关功能。

3、Acrel-EIOT能源物联网云平台

3.1概述

Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网数据中台，建立统一的上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户仅需购买安科瑞物联网传感器，选配网关，自行安装后扫码即可使用手机和电脑得到所需的行业数据服务。

该平台提供数据驾驶舱、电气安全监测、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等功能，并支持多平台、多语言、多终端数据访问。

3.2应用场所

本平台适用于公寓出租户、连锁小超市、小型工厂、楼管系统集成商、小型物业、智慧城市、变配电站、建筑楼宇、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。

3.3平台结构

3.4平台功能

3.4.1电力集抄

电力集抄模块可以实现对各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示，以保证配电室的环境友好。在智能化方面实现供配电监控系统的遥测、遥信、遥控控制，对系统进行综合检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室内各设备运行（包括历史和实时参数，并根据实际情况进行日报、月报和年报查询或打印，提高工作效率，节约人力资源。

3.4.2能耗分析

能耗分析模块采用自动化、信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来，运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡、有效利用能源，提高能源质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。

3.4.3预付费管理

1）登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；

2）系统配置：对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置；

3）用户管理：对商铺用户执行开户、销户、远程分合闸、批量操作及记录查询等操作；

4）售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；

5）售水管理：对已开户的表进行远程售水、退水、记录查询等操作；

6）报表中心：提供售电、售水财务报表、用能报表、报警报表等查询，本系统所有的报表及记录查询，都支持excel格式导出。

3.4.4充电桩管理

通过物联网技术，对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，包括城市级大屏、交易管理、财务管理、变压器监控、运营分析、基础数据管理等功能。

3.4.5智能照明

智能照明通过物联网技术对安装在城市各区域的室内照明、城市路灯等照明回路的用电状态进行不间断地数据监测，也可以实现定时开关策略配置及后台远程管理和移动管理等，降低路灯设施的维护难度和成本，提升管理水平，并达到一定节能减挂的效果。

3.4.6安全用电

安全用电采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流和剩余电流）进行不间断的数据跟踪与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给企业管理人员，指导企业实现第一时间的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的。

3.4.7智慧消防

通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。填补了原先针对“九小场所”和危化品生产企业无法有效监控的空白，适应于所有公建和民建，实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”、用电管理“精细化”的实际需求。

3.5系统硬件配置

4、结束语

“学生公寓智能控电管理系统”应是专门针对高校学生公寓用电特点及其急需解决的安全用电问题,采用智能化数学模型控制技术构建的全套数字化安全用电管理系统技术解决方案。目前市场上已有一些技术产品可以满足一般的集中用电管理要求,但在恶性负载智能识别控制技术和实时跟踪检测手段等方面还有待进一步提高。

参考文献

[1]蔡旭斌,罗玲.电能计量自动抄表技术的现状与发展[J].广东电力,.

[2]卫建华,徐进.学生宿舍用电安全管理系统解决方案[J].现代电子技术,.

[3]游飞.高校学生公寓安全用电管理技术分析

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.05版.

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