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淺談高校公寓用電管理系統的應用與探索

更新時間：2020-07-01　點擊次數： 1162次

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

1高校學生宿舍用電管理現狀

高校學生宿舍是學生學習、生活的重要場所，因此高校學生宿舍就成為學校事故的多發地段，并成為學校管理工作的重點和難點，因此加強學生宿舍的管理是宿舍管理工作的核心。據調查了解，高校學生宿舍存在的隱患問題可以歸納為以下方面：

（1）學生意識淡薄，對宿舍用電缺乏足夠的認識，對學校的各項用電管理制度持抵觸態度。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，由于學生宿舍的供電線路和設備是按照普通照明用電設計的，在人員密集區中使用大功率電器使本來設計負荷小的線路和設備承載著超大負荷易引起線路設備著火。另外在使用大功率電器時由于通電后遺忘或放置不當等原因引燃附近的易燃物。在宿舍內私拉電線現象也比較嚴重。電線經常被拖來拖去造成絕緣層損壞接頭松動極易造成線路短路或因接觸不良發熱而起火。

（2）高校管理人員對學生宿舍用電工作認識不到位，大多數管理人員對此存種僥幸心理，認為火災不會發生在自己身邊。負責用電管理的部門，在執行檢查時，力度不夠強。學校的違規電器檢查工作大多數都是學生干部在做，這樣會形成些死角，使得檢查不深入、不細致。對查到的違規電器使用者，學校又出于對學生發展的考慮，總是對其輕描淡寫的處理下就完事了，這也表明學校的相關管理部門對用電工作認識不到位。

（3）用電線路隨意拉扯，線路負荷與用電設備的不匹配，導致的事故時有發生。如高校代步電動車充電沒有合理規范的充電場所。

2用電管理應對措施

（1）加強宣傳教育,對學生進行多種形式的教育工作是保障高校宿舍用電管理工作的關鍵。

（2）加強設備管理，完善學生宿舍設備設施，提供公共區域的電吹風、飲水機（熱開水）、洗衣機等。提高了學生生活品質，同時也有保障。

（3）加強宿舍內部用電管控，通過智能電表，對宿舍用電進行回路改造，每個用電回路進行相應特點的用電管理，對于出現違規設備的接入，給與及時有效的用電保護。

（4）提供智能化分析云平臺，對非用電的行為及時推送宿舍管理人員。并通過大數據提供系統分析，對宿舍用電電器以及用電行為進行診斷；對線路線損進行分析；對學生用電行為進行分析。

（5）加強宿管用電管理培訓，提高宿管人員素質及操作。

（6）定期檢查線路巡更，檢查線路老化、脫落等。

3高校用電智能硬件設備

在用電問題上，宿舍智能化的硬件設施的建設尤為重要，它可以在定程度上杜絕用電隱患，減少管理人員工作，減輕宿舍管理難度。目前，隨著經濟的快速發展科學技術不斷的提高，進入校園學生公寓的用電器也越來越多，空調、熱水器等大功率電器也成為了學生公寓的標配，這些設備的接入，讓校園用電環境更加復雜，加之傳統的單回路式智能電表已經不能滿足當前校園用電管理的需求，使得公寓管理難度越來越大。在這樣的環境下，分路管理控制的需求導致了兩路三控式智能電表應運而生，其結構框圖如 1。兩路三控式智能電表，即兩路獨立計量，三路用電獨立控制。在滿足單回路式智能電表所有功能外，其兩路計量具備獨立的電價方案，且支持兩路獨立扣費與合并扣費，使扣費模式更靈活。三路用電獨立控制，實現用電控制更方便。除此之外其內部還具備高速 AD 采樣芯片，對電壓、電流波形進行實時采集、分析，用于能效指紋識別，可以實現有針對性的限制非授權設備的使用。目前應用環境主要是對空調的獨立控制，對插座的獨立控制，以及對照明的獨立控制，這樣的應用與設計方式，使得學生公寓管理更智能、更。

圖1：結構框圖

4非授權用電設備的識別

（）實驗室建設對少量的數據進行分析得到的結果，是比較片面的，不足以證明實驗結果的準確性，所以需要對大量的數據進行分析，因此對實驗室的建設是*的。通過模擬校園用電環境，在實驗室中布置了變頻空調、定頻空調、電吹風、熱得快、熱水壺、微波爐、筆記本電腦、臺式機電腦、多功能電熱鍋、電磁爐、電飯煲、電飯鍋、飲水機、電熱毯、電風扇、可調插座等用電設備。

（二）數據采集與傳輸采用分辨率為16bit，采樣率為6.4KHz 的兩路*獨立的二階 ∑-ΔADC 對功率變化前、后的電壓波形、電流波形進行同步采樣，并通過數據集中器等設備，將采集的波形數據實時傳輸至后臺服務器。

（三）識別方法能效指紋是通過生物指紋衍生而來，它是通過對用電設備的電流波形數據進行分析，而提取出的具有weiyi性的特征值。利用存檔的能效指紋與接入的用電設備的能效指紋進行比對，從而實現對用電設備種類的識別，即能效指紋識別。

（四）初步成果通過對用電設備電壓、電流波形數據的實時捕捉與數據的遠程交互，在后臺利用諧波分析法、BP神經網絡法、波形相似法等，實現了對用電設備能效指紋的提取，從而達到對用電設備種類的識別，其識別率高達99%。

5物聯網以及系統大數據分析診斷

每臺智能電表具備了個固定RS485通訊端口和可熱插拔的通訊模塊端口。安裝是集中式，通過布置有線 RS485 連接的方式進行通訊；安裝是分散式，通過熱插拔模塊的微功率自組網方式進行通訊；從而保證每臺設備都能夠穩定、時效、準確地將數據和狀態反饋給系統。系統可以根據表計終端的狀態或者通過終端反饋的數據進行分析，對于重要的報警信息可以進行wei信推送，也可以進行 WEB 端報警顯示。右圖是wei信針對管理員對學生公寓違規電器的信息推送，表計能夠智能識別判斷線路上的用電負載，可以對增量屬性進行判斷，總負荷進行管控，當可能存在隱患的時候，會進行跳閘斷電，并將信息進行記錄，系統會向管理員推送報警信息，做到事故可查、可追溯、可管理。

6安科瑞宿舍用電管理系統及選型

6.1 系統方案

高校宿舍作為個特殊應用場合，在傳統的電能管理需求的基礎上有著與其他應用場合所不同的要求，強調的是用電控制管理，如宿舍的時間管理（按時熄燈、按時送電，某些設備如空調不能納入熄燈范圍）、惡性負載控制、基礎電量設置等。系統建設的意義：

方便學校對宿舍的用電收費，學生群體眾多，傳統的后付費方式已無法滿足校方需求，收費管理可與校園卡通對接，學生可以自助繳費。
通過技術手段加強對宿舍的用電管理，可實現時間定時控制、惡性負載檢測、基礎電費下發等適合學校規范管理的功能。
人性化的方案設計，可實現單宿舍內的多個支路的獨立控制，讓學生可獲得更高質量的宿舍生活提供了支持。
惡性負載控制（如卷發棒、電吹風、電爐、熱得快、電熱杯等實施自動識別控制）、夜間小功率設置、移相插座識別、負載學習功能（白名單）。

6.2系統結構

AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有預付費基礎上增加了宿舍電能管理所需的各種功能，完美解決了高校宿舍電能管理問題。

6.3系統功能

AcrelCloud-3100學生宿舍版預付費云平臺是與ADM130（進三出）或ADF300L（多回路計量箱）預付費電能表配套的云平臺。它是以電能管理網站和集中抄表軟件為主，包括服務器，通訊管理機在內的集成系統。針對高校宿舍這特殊應用場合研發，主要實現電能監控、時間管理、惡性負載管理、預付費管理等在高校宿舍中存在的特殊需求。

批量操作：系統支持對宿舍進行批量設置，批量初始化、批量下發基礎電量、批量設置負控、批量設置時控等，方便學校進行統管理。

惡性負載自動識別控制：對不允許使用的發熱電器（如電爐、熱得快、電熱杯等）實施自動識別控制，發現這些發熱電器自動斷電。惡性負載暫停時間和次數可通過軟件設定。

基礎電費：可以設置每月給學生下發的免費輔助電費，覆蓋式下發，不累計。

時間控制功能：支持zui多8個時段設置宿舍供電斷電，方便管理學生宿舍作息。

對接卡通支付：系統支持中間庫，接口等方式對接學校卡通，方便學生自助購電。

進三出：ADM130電表支持zui多三回路輸出，各回路單獨分合閘、惡性負載、時控等設置。

遠程售電：操作員可以通過后臺給宿舍進行電費充值，學生也可以通過學習卡通、學校wei信公眾號進行自助充值。

遠程集中抄表：抄表信息通過網關實時上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表。

遠程控制：可對任意塊電表執行遠程拉閘或保電等系列遠程控制操作，方便管理。

6.4系統設備選型

7安科瑞故障電弧產品介紹

7.1概述

故障電弧探測器（以下簡稱探測器）對接入線路中的故障電弧（包括故障并聯電弧、故障串聯電弧）進行有效的檢測，當檢測到線路中存在引起火災的故障電弧時，可以進行現場的聲光報警，并將報警信息傳輸給上端監控設備，以實現預警火災發生的目的。故障電弧探測器適用于工業與民用建筑中10KW及其以下的電氣線路，其保護線路長度不宜大于100米。

產品遵循標GB 14287.4-2014，可適用于養老院、學校、商業建筑、賓館、工廠、庫房、圖書館、辦公室、家庭住宅、以及yule場所等。