浅谈校学生公寓安全用电物联网平台的应用

　更新时间：2023-05-22　点击量：321

摘要：根据大学生公y寓用电的特点，从安/全用电的角度提出了一套集用电管理、计量、恶性负载智能识别控制、实时跟进检测等功能于一体的数字安/全用电管理系统技术解决方案——学生公y寓智能控电管理系统。

关键词：公y寓恶性负载安/全电智能系统

0、引言

近年来，随着校物流社会化改G的快速推进，为了响应国家创建节约型社会的号召，地方校对原有校内学生公y寓采用了新的管理模式。地方和等院校努力利用社会资金，通过各种渠道和社会化方式，建设了一批质量、标准的学生公y寓，大大改善了大学生的生活和学习条件，受到等院校师生的广泛欢迎。

公y寓内从过去满足基本生活需求的设备配置到现在的电热水器、空调、电脑、浴霸等。对学生公y寓采用限电流、定时间断电的传统用电管理模式，显然不能满足大学生的使用需求。更值得一提的是，被称为恶性负载的电器，如沸水电炉、“快热"等产品。这些非法电器的使用给学生公y寓的用电带来了巨大的安/全风险，对学生的生命和财产安/全构成了巨大的威胁。为了解决大学生公y寓安/全用电的诸多问题，笔者在原有学生宿舍集中用电系统的基础上，从安/全用电的角度提出了一套适合大学生公y寓的数字安/全用电管理系统技术解决方案——学生公y寓智能控电管理系统。

1、系统的基本要求

（1）下图为学生公y寓智能控电管理系统的结构框图。系统中的数字控制模块采用智能数学模型控制技术，集电力管理、测量、恶性负载智能识别控制、实时跟进检测等优点于一体，是学生公y寓智能控电管理系统的核心部分。

（2）网络模式。本系统采用分布式单元控制设计原则，结构简单。它不仅可以使用低成本、低网络布线要求的RS-485总线，还可以使用大学校园局域网和中国移动GSM无线网络。在这里，我们以前一种网络方式进行技术分析。

(3)系统微机基本配置:CPU主频1.7GHz及以上；操作系统:Windows2000/等主流操作系统XP;内存；硬盘；显示器等。

2、系统的基本功能和原理

(1)单元控制模块的基本功能

1.智能识别控制数据采集、传输和恶性负载。二是集成电路芯片。单元控制模块需要解释和执行系统计算机指令。每个单元控制模块负责8个房间控制模块，采用超大型集成电路芯片，集成独li的CPU单元和数据处理单元。即使数据传输线路出现故障或断电，也不会造成数据丢失。单元控制模块内应设置可靠的电源检测电路、看门狗电路、数据存储保护电路，具有过载电源、电源自动恢复能力、防雷、过压措施，实现数据备份、数据验证处理、数据块保护处理、系统管理程序中的指令冗余等抗干扰措施，使整个系统稳定可靠运行。

(2)房间控制模块的基本功能

1、测量。房间控制模块发送计量脉冲信号，执行计量任务。

2、控制。房间控制模块执行单元控制模块发出的指令，连接或断开房间的总电源。该模块的关键部件是继电器，由12V电压的正负脉冲信号驱动。

(3)恶性负载智能识别控制的基本原理

1、建立数学模型。学生公y寓智能控电管理系统根据学生使用电器的动态参数建立数学模型，根据其用电特性将电器分为电阻负载和感性负载。

2、自动识别控制。系统CPU程序自动跟进检测电器瞬时加电时的功率点大小，分析后发出控制指令。如下图所示，假设系统设置的恶性负载识别功率为300W，当使用超过300W的阻性负载（如电炉、“快热"等）时，系统发出切断房间电源的指令。当房间使用感性负荷（如计算机、充电器等）时，系统检测后识别为正常电力负荷，所有正常负荷不会累积。当房间使用1500W电热水器时，系统CPU程序实时跟进检测到电热水器的瞬时加电功率点在展开范围内，并将其识别为正常的电力负载系统指令。如下图所示，假设系统设置的恶性负载识别功率为300W，当使用超过300W的阻性负载（如电炉、“快热"等）时，系统发出切断房间电源的指令。当房间使用感性负荷（如计算机、充电器等）时，系统检测后识别为正常电力负荷，所有正常负荷不会累积。当房间使用1500W电热水器时，系统CPU程序实时跟进检测到电热水器的瞬时加电功率点处于展开范围，并将其识别为正常用电负载。

(4)用电查询管理器的基本功能

1、查询管理，单独控制。每栋学生公y寓楼都设置了电查询管理器，这是该建筑的中/央控制单元。

2、集成电路芯片。CPU采用新一代工业计算机设计原理，集成、存储器、RS232接口、RS485接口、防止程序锁定的看门狗时钟控制芯片等。电气查询管理器设计为壁挂式小箱装置，显示面板采用LCD液晶显示屏，面板采用小数字键盘。当系统管理微机因某种原因关闭或人为关闭时，电源查询管理器可以取代系统管理微机的部分工作，执行建筑物的实时电源查询功能和定期断电和供电任务。

(5)用电管理程序的基本功能

1、设置房间号码。学生公y寓的建筑号码和房间号码可以通过系统微机中的用电管理程序设置。例如，第5号学生公y寓一楼的第8个房间，相应的系统号码为5108。

2、房间定时限流。每个单独房间的定时、定量、限电流等单独管理控制可通过系统微机中的用电管理程序设置。

3、恶性负载识别。通过系统微机中的电力管理程序设置恶性负载识别功率，智能识别非法电器和普通电器。例如，如果识别功率设置为300W（识别功率大学可根据实际要求进行调整），则禁止使用300W以上的电炉、“快热"等非法电器，正常普通电器（如计算机、照明、台灯等）。不管功率是多少，都是正常使用的。

4、收费管理。通过系统微机中的电力管理程序，您可以随时为所有房间或每个房间支付电费。针对校为学生提供基本定额免费电源的要求，电力管理程序设置了定额免费电源自动充电功能，并在每月时间向所有房间或房间补充基本定额免费电源。

5、其他功能。该系统还设置了拖欠自动报J或停电、支付自动电源功能、退款管理功能、房屋更换管理功能、公共电费共享功能等。这些功能可以有效地解决大学生公y寓电力管理中遇到的一些日常问题。例如，大学一般每年调整一次学生房间，更适用于退款管理功能和房屋更换管理功能。

(6)用电安/全保护

1、短路过流保护。学生公y寓智能控电管理系统在系统控制柜输出端设置短路过流双重保护功能，有效保护学生用电时的人身安/全。

2、非法停电。当学生在房间内使用非法电器时，系统将在5秒内切断房间的总电源；学生拆除非法电器后，系统可在一分钟内自动恢复电源，无需手动恢复，安/全用电非常方便。

(7)远程控制和实时监控报J

1、远程控制。系统管理微机上可以完成学生公y寓智能控电管理系统的所有管理操作，真正实现远程控制。系统管理微机与数字单元控制模块之间的所有管理数据实时传输、存储和备份，确保管理数据的安/全。

2、实时监控。在系统管理微机显示器上，大学生公y寓每个房间的电源大小为“★“号码多少说，"★“房间的实时功率越大。当鼠标指向房间时，系统立即实时显示房间的实际功率参数等值，相当于设置多参数，同时显示虚拟电表。

(8)财务管理

1、财务统计分析。学生公y寓智能控电管理系统的管理程序还设置了财务报表统计、财务分析等功能，方便校财务管理。同时，系统自动记录管理员的所有工作，生成系统日志，系统日志不能修改，避免财务作BI。

2、可扩展性。学生公y寓智能控电管理系统预留联网接口，可支持校园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。

3、Acrel-EIOT能源物联网云平台

3.1概述

Acrel-EIOT能源物联网展开平台是一个基于物联网数据中/心的平台，建立统一的上下数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务。用户只需购买安科瑞物联网传感器，选择网关，扫描代码，就可以使用手机和计算机获得所需的行业数据服务。

该平台提供数据驾驶舱、电气安/全监控、电能质量分析、电力管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报J记录、运维管理等功能，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y寓租户、连锁超市、小型工厂、建筑管理系统集成商、小型物业、智能城市、变配电站、建筑、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。