學生公寓電費透明化：預付費係統的優勢

     01

根據上述分析，本研究設計了一種針對高校學生公寓的安全用電智能控製管理係統，以及能夠解決(jue) 目前存在的問題。

2.1係統結構

本係統由以下幾部分構成:計量采集係統（計量設備），數據傳(chuan) 輸係統（通信設備），管理平台（數據處理、用戶服務與(yu) 管理）.該係統具備智能用電管理功能，可實時監測學生公寓用電信息，並通 過管理平台的數據分析功能，為(wei) 學校管理部門提供依據，進而解決(jue) 用電過程中存在的問題.通過 科學化、智能化的用電管理，實現安全用電、便捷管理、高效穩定運行的目的。

計量采集係統實現數據采集和電能計量功能，並提供異常保護和預付費功能，實現用電計 量、預付費、安全用電管理的基本功能.計量采集係統分戶設置，具備通信接口，可方便組構管理網絡。

數據傳(chuan) 輸係統實現數據傳(chuan) 輸功能，采用以太網數據采集器將電表與(yu) 係統管理平台服務器連通，每台采集器具備獨立的IP地址，傳(chuan) 輸網利用校園通信網絡以節省成本，從(cong) 學校提供的網絡端口引到交換機。

管理平台實現數據處理與(yu) 數據服務功能，提供預付費管理（包含充值、退電、財務統計等），用電分析，用電實時監控（包含電流、電壓、功率、剩餘(yu) 金額等），用電管理（包含定時通斷電、違規電器管理、負荷限製等），用戶自助査詢等.管理平台包括了 3個(ge) 子係統,即網絡預付費管理係統、校園能 耗監控係統、用電信息查詢係統.用戶服務係統主 要是存儲(chu) 整套係統的數據信息，提供係統的人機界麵，提供用戶查詢管理平台等。其他的管理端也 可以直接連接到服務器進行係統管理；另外該係 統還有配套設備，主要用於(yu) 預付費管理係統的功 能擴展及補充，配套設備包括售電及查詢終端、LED顯示屏、自助充值終端等多種.管理係統 主要是連接學校相關(guan) 職能部門，把係統的重要信息反饋到各主要職能部門，實現人員的有效管理。

圖2安全用電管理係統實施案例的係統結構圖

2.2係統功能

安科瑞學生宿舍預付費管理係統具有以下功能：

1) 惡性負載控製：具備惡性負載識別功能，自動識別學院規定禁止使用的各類違章電器（如熱得快、電吹風、電熱毯、暖手煲等）功能，自動斷電；斷電次數可設。

2) 功率限製：負載總功率限製：限製支路最大用電功率，支路功率超過設定值時，支路跳閘。夜間功率限製：需要與(yu) 時間管理控製共同使用，在夜間模式下，支路電流超過設定值，支路跳閘。

3) 一進三出：宿舍方案使用ADM130的儀(yi) 表，可以分三路照明/插座/空調，三路單獨控製，單獨計量，單獨設置。

4) 基礎免費電量：可根據管理要求，對各宿舍，不同區域獨立設置基礎電量，提供給學生一定的免費電量。

5) 負控次數複位：超負荷斷電或使用禁用發熱電器自動斷電後可自動恢複供電，自動供電時間和次數可設。超過自動恢複次數後由管理員查明原因後台恢複供電。

6) 定時通斷：根據生效日期設置、節假日設置、通斷時間段設置，來自動對宿舍供電進行通斷。

7) 白名單管理：維護電器白名單的信息，自帶不低於(yu) 30類學校常用電器使用特征的數據庫。支持學習(xi) 其他電器使用特征，白名單負載不會(hui) 識別惡性負載。

8) 夜間小電流：可以設置宿舍夜間小電流的使用，僅(jin) 能供手機充電或夜燈使用。

9) 空調模式：當一路設置為(wei) 空調負載時，將會(hui) 獨立判斷惡性負載。

針對公寓安全用電的隱患，本係統對違規用電提供了針對性製約控製功能，具備惡性負載控製、惡性負載失敗控製、分時段功率限製等措施，可有效製約違規用電，降低安全風險。

3.1惡性負載控製

惡性負載又稱阻性負載，主要是指純阻性的直熱式電器(電烙鐵、燒水棒、電爐、電飯煲、電炒鍋、電熱杯、電吹風、發夾板等)，由於(yu) 其容易引發 火災，因此在各大院校明令禁止使用.學生公寓用 電智能管理係統在。~24時之間，全時段對電路中的惡性負載進行實時監控，一旦有惡性負載接入，通過對主繼電器進行操作，及時進行斷電.當惡性負載接入時，電表總負荷上升到一定高度持續運行，同時，由於(yu) 惡性負載的功率因數接近1,電路總負載的功率因數增加，因此，可認定功率因數 高於(yu) 某一值,並且啟動後功率維持在高位的電器 為(wei) 惡性負載.通過本安全用電控製係統，可以對接入的惡性負載進行識別控製.

3.2惡性負載識別控製

惡性負載識別控製主要包括開關(guan) 值、受控功率區間值、功率因數閾值、恢複供電間隔時間和每 日恢複供電限製次數.

當開關(guan) 值處於(yu) “報警"時，啟用惡性負載識別限製功能,並在惡性負載使用時報警；當開關(guan) 值處 於(yu) “跳閘"時，啟用惡性負載識別限製功能,並在惡性負載使用時跳閘；當開關(guan) 值處於(yu) “關(guan) "時,不啟用惡性負載識別限製功能.惡性負載的功率區間可從(cong) 30 W起到最大為(wei) 電表額定負荷，最多可以設6 個(ge) 區間，當設定功率區間內(nei) 的阻性負載投入使用時，電表將跳閘停止供電.為(wei) 保證正常使用的負載，如飲水機、電熱水器等，可以在設定受控區間時加以區分，從(cong) 而不受負載識別限製。

惡性負載的功率因數設為(wei) 0.997,當功率因數大於(yu) 等於(yu) 此值的受控功率區間的電器投入使用 時,電表自動跳閘，考慮具體(ti) 用電環境，可在跳閘後自動恢複供電，斷電時間間隔以秒為(wei) 單位,設定惡性負載跳閘後每日自動恢複供電的次數(3 ~5 次)，這由管理計算機鎖定並將標誌下傳(chuan) 到電表內(nei) ，當自動恢複供電次數超過設定次數時,不再自動恢複供電，需要用戶到管理部門說明原因後，通過管理平台重新恢複供電。

3.3分時段功率限製

該係統允許用戶的個(ge) 性化，在0 ~ 24時之間，將時間分為(wei) 1 ~6個(ge) 時間段,並分別對各個(ge) 時間段進行總功率限製。

當開關(guan) 值處於(yu) “報警"時，啟用分時段功率限製功能，並在分時段功率限製使用時報警；當開關(guan) 值處於(yu) “跳閘"時，啟用分時段功率限製功能,並在分時段功率限製使用時跳閘；當開關(guan) 值處於(yu) “開"時,啟用分時段功率限製功能;當開關(guan) 值處於(yu) “關(guan) "時,不啟用功率限製功能.分時段表的時間段最多 可設6個(ge) ，每個(ge) 時間段的起始時間、終止時間可在 上位機上設定，並下傳(chuan) 存儲(chu) 於(yu) 電表內(nei) ，由電表根據 設定時間自動執行.若設置2個(ge) 時段，則時段1的後一個(ge) 值需小於(yu) 時段2的前一個(ge) 值，以此類推;功率閾值6個(ge) ，對應6個(ge) 時段，不同時間段的閾值可 能相同，也可能不同;超負荷跳電後自動恢複供電的時間間隔，以秒為(wei) 單位，最大值為(wei) 9 999.超負荷 跳電後每日自動恢複供電的次數(3 - 10次)(每日，第二天清零或累計，通過係統處理),由上位機 設定並下傳(chuan) 存儲(chu) 於(yu) 電表內(nei) ，當自動恢複供電次數 超過設定次數時，不再自動恢複供電，隻能通過上位機遠程控製進行開電，遠程開電後或跨0:00時自動清空電表內(nei) 的跳電記錄，上位機內(nei) 的跳電記錄保存1 ~6個(ge) 月，且可清除。

與(yu) 傳(chuan) 統的學生宿舍供電係統相比，該係統具有以下主要優(you) 勢：

(1) 用電安全.引進校園智能用電管理係統， 提升了高校學生公寓用電管理效率和用電安全. 盡管有詳細的用電安全守則，但僅(jin) 靠製度仍然難以避免超負荷用電、使用大功率高熱電器(電熱 棒、電磁爐、電暖器等)、線路私拉亂(luan) 拉等現象.同時線路短路、漏電、電壓過高等不安全隱患也無法 預先消除.使用智能管理係統後，可有效解決(jue) 上述問題。該係統具有用電安全保護措施，能迅速發現 不安全用電因素,及時主動上報管理員，並自動作出預定的製止措施，消除因學生亂(luan) 用電器等行為(wei) 引發的火災隱患，減少學校損失。

(2) 降低能耗.智能控製管理係統能分析用電，減少浪費，節約用電，降低能耗。目前高校管理部門對用電狀況的了解程度不夠細致，不了解能 耗構成，導致浪費嚴(yan) 重卻找不到源頭，采用智能管理係統後，可實時顯示用戶的用電量，自動分析用電明細，如果發現用電超標、故障等現象，可以在平台上報警，通知管理人員釆取措施，杜絕不合理用電,有效降低能耗.超標、故障信息自動建立文 檔,供管理部門進一步分析原因，釆取對策。

(3) 智能管理.該係統提供電腦終端遠程自動抄表、遠程充值、電腦自動換算電費電量等功能, 不需要人工管理抄表，避免了由於(yu) 係統問題與(yu) 人員錯誤操作,減少了收費管理日常用電管理等工作量;同時該係統可直接與(yu) 學校財務管理係統對 接，提供安全便捷的數據輸出，有效提升後勤用電管理部門的工作效率，該係統實施後，受到學校後勤管理部門好評,管理人員處理故障強度下降，效率提升。

5.1平台概述

AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決(jue) 方案針對校園能源統計、後勤計費管理、校園運維管理等提供高校的信息化管理平台。從(cong) “源、網、荷、儲(chu) 、充"多個(ge) 角度解析高校當下及未來的用能問題及用能需求，在統一的需求下“實現能源互補、信息互通"等管理模式。助力學校管理智能化、數字化、綜合化，實現節能校園、綠色校園、低碳校園。

5.2平台組成

AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平台采用開放的分層分布式網絡結構，主要由設備層、傳(chuan) 輸層、數據層、應用層組成。AcrelEMS-EDU高校綜合能效平台提供校園用能實時在線監控、能耗數據統計分析、空調智能管理、用能排名、節能評估、宿舍惡性負載監管等功能。

5.3平台架構

圖1 安科瑞能效管理方案架構拓撲

學生宿舍用電管理係統主要基於(yu) 2個(ge) 主要目的：用電安全和預付費管理。

宿舍用電主要有以下幾個(ge) 需要解決(jue) 的問題：

1) 違規使用惡性負載：首先大功率違章電器屢禁不止，冬天的電熱毯、電取暖器，夏天的電風扇，日常的電熱水壺、熱得快，做飯的電飯煲、電磁爐，學習(xi) 用的電腦，還有各種其它發熱的小家電。在使用完這些電器之後，如果忘記拔掉電源，電器在長時間使用後往往會(hui) 導致火災。

2) 設施老化：很多學校早期修建的宿舍樓，在當時設計時，防火等方麵做的不規範，宿舍供電線路負荷小，電源插座設計不合理或數量較少，多年使用線路老化等等多方麵的原因。宿舍用電設備多，一旦負荷過大，會(hui) 引起火災的隱患。

3) 為(wei) 了鼓勵節約用能，學校宿舍電費水費有一定的基礎補貼，補貼之外的需要學生自己承擔。基礎補貼如何下發，如何通過校園一卡通繳費都需要由係統來完成。

4) 學生宿舍有作息時間管理的要求，什麽(me) 時候熄燈、開燈，那些負荷夜間要關(guan) 閉哪些不能關(guan) 都需要由係統來實現自動控製。

微信查詢功能

學生可以用手機在新中新一卡通微信平台上，進行用電充值、查詢用電情況。平台具有用戶剩餘(yu) 電量微信提醒功能。

分時控製、三回路獨立控製用電管理

每間宿舍分空調、插座照明、衛生間照明三路獨立電源配電，三路電源的供電保護、供電控製、供電時間相互獨立，可以由學院根據管理需要決(jue) 定三條用電回路各自供電時間。

遠程實時抄表計量功能

係統應能夠遠程實時讀取電能數據，電能數據采用通過數據網關(guan) 上傳(chuan) 至管理計算機。

違章電器實時監控識別預警控製

係統應具備惡性負載識別功能，自動識別學院規定禁止使用的各類違章電器（如熱得快、電吹風、電熱毯、暖手煲等）功能，並及時自動斷電。

自動恢複供電功能

超負荷斷電或使用禁用發熱電器自動斷電後可自動恢複供電，自動供電時間可設。管理者可設定自動供電的次數，超過設定次數後係統不能再自動供電，需找管理者查明斷電原因後，由供電管理人員恢複供電。

控製權限管理

係統能夠實現總體(ti) 控製和分類控製管理。學院管理員可以管理全院學生公寓能耗對象，各樓幢管理員隻能負責管理本樓幢能耗對象。

分戶計費管理

可以進行免費基礎電量設置、預購電量、無費關(guan) 斷、用電情況查詢、退費管理、房間調換進行數據轉換、支持中途更換操作員、打印能耗管理報表等。

係統學習(xi) 功能

自帶不低於(yu) 30類學校常用電器使用特征的數據庫。不在特征數據庫的電器可以通過現場學習(xi) 進入數據庫。

7.1宿舍預付費平台