淺談高校學生公寓安全用電物聯網平臺的應用

摘要：本文針對高校學生公寓用電特點,從安全用電角度提出了一套集用電管理、計量、惡性負載智能識別控制、實時跟蹤檢測等功能于一體的數字化安全用電管理系統技術解決方案———學生公寓智能控電管理系統。

關鍵詞：公寓；惡性負載；安全用電；智能系統

引言

近年來,為了響應國家創建節約型社會的號召,伴隨著高等學校后勤社會化改革的迅速推進,各地高等學校對原有的校內學生公寓采用了新的管理模式。各地、各高等學校積極利用社會資金,通過各種渠道,采用社會化的辦法,建設了一批高質量高標準的學生公寓,較大地改善了大學生們的生活與學習條件,受到了高等學校師生的普遍歡迎。公寓內的

配置由過去滿足基本生活需求的設備,到如今設有電熱水器、空調、電腦、浴霸等。傳統的對學生公寓采取限電流、定時間斷送電的用電管理模式顯然無法滿足大學生們的使用需求。更值得一提的是被稱之為惡性負載的電器,如燒開水用的電爐、“熱得快"等產品,這些違章電器的使用給學生公寓的用電帶來了很大的安全隱患,對學生生命財產安全造成極大的威脅。為了解決高校學生公寓安全用電存在的諸多問題,筆者經過多方調研,在原有的學生宿舍集中用電系統的基礎上,從安全用電角度提出了一套適合高校學生公寓使用的數字化安全用電管理系統技術解決方案———學生公寓智能控電管理系統。

一系統基本要求

(1)下圖為學生公寓智能控電管理系統的結構框圖。本系統中的數字化控制模塊采用智能化數學模型控制技術,集用電管理、計量、惡性負載智能識別控制、實時跟蹤檢測等優點于一身,是學生公寓智能控電管理系統的核心部分。

(2)組網方式。本系統采用分布式單元控制設計原則,結構簡單,既可以采用成本低、對網絡布線要求不高的RS-485總線進行組網,也可以采用高校校園局域網進行組網,更可以采用中國移動GSM無線網絡進行組網。在此我們以第一種組網方式進行技術分析。

(3)系統微機的基本配置:CPU主頻1.7GHz及以上;操作系統:主流操作系統,如Windows2000/XP;內存;硬盤;顯示器等。

二系統基本功能及原理

(一)單元控制模塊基本功能

1數據采集、傳輸與惡性負載智能識別控制。2集成電路芯片。單元控制模塊要求具備解釋并執行系統微機指令的功能,每個單元控制模塊分管8個房間控制模塊,采用超大規模集成電路芯片,集成獨立的CPU單元和數據處理單元,即使數據傳輸線路有故障或斷電也不會引起數據丟失。單元控制模塊內部須設置可靠的電源檢測電路、看門狗電路、數據存儲保護電路,具有過載斷電、斷電自動恢復能力和防雷、防過電壓措施,并在系統管理程序上實現數據備份、數據校驗處理、數據塊保護處理及指令冗余等抗干擾措施,使整個系統穩定可靠的運行。

（二）房間控制模塊基本功能

1計量。房間控制模塊發送計量脈沖信號,執行計量任務。

2控制。房間控制模塊執行單元控制模塊發出的指令,接通或斷開房間的總電源。模塊的關鍵部件為繼電器,可選用新型的大電流電觸點的磁保持繼電器,利用12V電壓的正負脈沖信號驅動。

（三）惡性負載智能識別控制的基本原理

1建立數學模型。學生公寓智能控電管理系統根據學生使用電器的用電動態參數建立數學模型,根據其用電特點將電器分為阻性負載和感性負載。

2自動識別控制。系統CPU程序自動跟蹤檢測電器瞬間加電時功率點的大小,經過分析后發出控制指令。如下圖,假設系統設置惡性負載的識別功率為300W,當使用大于300W的阻性負載(如電爐、“熱得快"等),系統檢測識別后發出指令切斷該房間的電源。當房間使用感性負載(如電腦、充電器等),系統檢測后識別為正常用電負載,所有的正常負載都不會累加。當房間使用1500W的電熱水器時,系統CPU程序實時跟蹤檢測到電熱水器的瞬間加電功率點處于開放的范圍,也會識別為正常用電負載制指令。如下圖,假設系統設置惡性負載的識別功率為300W,當使用大于300W的阻性負載(如電爐、“熱得快"等),系統檢測識別后發出指令切斷該房間的電源。當房間使用感性負載(如電腦、充電器等),系統檢測后識別為正常用電負載,所有的正常負載都不會累加。當房間使用1500W的電熱水器時,系統CPU程序實時跟蹤檢測到電熱水器的瞬間加電功率點處于開放的范圍,也會識別為正常用電負載。

三Acrel-EIOT能源物聯網云平臺

1概述

Acrel-EIoT能源物聯網開放平臺是一套基于物聯網數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯網傳感器，選配網關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業數據服務。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數據訪問。

2應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統集成商、小型物業、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

3平臺結構

4平臺功能

電力集抄；能耗分析；預付費管理；智能照明；安全用電；智慧消防

5系統硬件配置

四結束語

“學生公寓智能控電管理系統"應是專門針對高校學生公寓用電特點及其急需解決的安全用電問題,采用智能化數學模型控制技術構建的全套數字化安全用電管理系統技術解決方案。目前市場上已有一些技術產品可以滿足一般的集中用電管理要求,但在惡性負載智能識別控制技術和實時跟蹤檢測手段等方面還有待進一步提高。

參考文獻

[1]蔡旭斌,羅玲.電能計量自動抄表技術的現狀與發展[J].廣東電力,2003.

[2]衛建華,徐進.學生宿舍用電安全管理系統解決方案[J].現代電子技術,2004.

[3]游飛.高校學生公寓安全用電管理技術分析

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.