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

關(guān)鍵詞：公寓；惡性負(fù)載；安全用電；智能系統(tǒng)

引言

近年來,為了響應(yīng)國家創(chuàng)建節(jié)約型社會的號召,伴隨著高等學(xué)校后勤社會化改革的迅速推進(jìn),各地高等學(xué)校對原有的校內(nèi)學(xué)生公寓采用了新的管理模式。各地、各高等學(xué)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(shè)了一批高質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)生公寓,較大地改善了大學(xué)生們的生活與學(xué)習(xí)條件,受到了高等學(xué)校師生的普遍歡迎。公寓內(nèi)的

配置由過去滿足基本生活需求的設(shè)備,到如今設(shè)有電熱水器、空調(diào)、電腦、浴霸等。傳統(tǒng)的對學(xué)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(xué)生們的使用需求。更值得一提的是被稱之為惡性負(fù)載的電器,如燒開水用的電爐、“熱得快"等產(chǎn)品,這些違章電器的使用給學(xué)生公寓的用電帶來了很大的安全隱患,對學(xué)生生命財產(chǎn)安全造成極大的威脅。為了解決高校學(xué)生公寓安全用電存在的諸多問題,筆者經(jīng)過多方調(diào)研,在原有的學(xué)生宿舍集中用電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,從安全用電角度提出了一套適合高校學(xué)生公寓使用的數(shù)字化安全用電管理系統(tǒng)技術(shù)解決方案———學(xué)生公寓智能控電管理系統(tǒng)。

一系統(tǒng)基本要求

(1)下圖為學(xué)生公寓智能控電管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。本系統(tǒng)中的數(shù)字化控制模塊采用智能化數(shù)學(xué)模型控制技術(shù),集用電管理、計量、惡性負(fù)載智能識別控制、實(shí)時跟蹤檢測等優(yōu)點(diǎn)于一身,是學(xué)生公寓智能控電管理系統(tǒng)的核心部分。

(2)組網(wǎng)方式。本系統(tǒng)采用分布式單元控制設(shè)計原則,結(jié)構(gòu)簡單,既可以采用成本低、對網(wǎng)絡(luò)布線要求不高的RS-485總線進(jìn)行組網(wǎng),也可以采用高校校園局域網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng),更可以采用中國移動GSM無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)。在此我們以第一種組網(wǎng)方式進(jìn)行技術(shù)分析。

(3)系統(tǒng)微機(jī)的基本配置:CPU主頻1.7GHz及以上;操作系統(tǒng):主流操作系統(tǒng),如Windows2000/XP;內(nèi)存;硬盤;顯示器等。

二系統(tǒng)基本功能及原理

(一)單元控制模塊基本功能

1數(shù)據(jù)采集、傳輸與惡性負(fù)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(zhí)行系統(tǒng)微機(jī)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(guī)模集成電路芯片,集成獨(dú)立的CPU單元和數(shù)據(jù)處理單元,即使數(shù)據(jù)傳輸線路有故障或斷電也不會引起數(shù)據(jù)丟失。單元控制模塊內(nèi)部須設(shè)置可靠的電源檢測電路、看門狗電路、數(shù)據(jù)存儲保護(hù)電路,具有過載斷電、斷電自動恢復(fù)能力和防雷、防過電壓措施,并在系統(tǒng)管理程序上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)校驗(yàn)處理、數(shù)據(jù)塊保護(hù)處理及指令冗余等抗干擾措施,使整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。

（二）房間控制模塊基本功能

1計量。房間控制模塊發(fā)送計量脈沖信號,執(zhí)行計量任務(wù)。

2控制。房間控制模塊執(zhí)行單元控制模塊發(fā)出的指令,接通或斷開房間的總電源。模塊的關(guān)鍵部件為繼電器,可選用新型的大電流電觸點(diǎn)的磁保持繼電器,利用12V電壓的正負(fù)脈沖信號驅(qū)動。

（三）惡性負(fù)載智能識別控制的基本原理

1建立數(shù)學(xué)模型。學(xué)生公寓智能控電管理系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生使用電器的用電動態(tài)參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型,根據(jù)其用電特點(diǎn)將電器分為阻性負(fù)載和感性負(fù)載。

2自動識別控制。系統(tǒng)CPU程序自動跟蹤檢測電器瞬間加電時功率點(diǎn)的大小,經(jīng)過分析后發(fā)出控制指令。如下圖,假設(shè)系統(tǒng)設(shè)置惡性負(fù)載的識別功率為300W,當(dāng)使用大于300W的阻性負(fù)載(如電爐、“熱得快"等),系統(tǒng)檢測識別后發(fā)出指令切斷該房間的電源。當(dāng)房間使用感性負(fù)載(如電腦、充電器等),系統(tǒng)檢測后識別為正常用電負(fù)載,所有的正常負(fù)載都不會累加。當(dāng)房間使用1500W的電熱水器時,系統(tǒng)CPU程序?qū)崟r跟蹤檢測到電熱水器的瞬間加電功率點(diǎn)處于開放的范圍,也會識別為正常用電負(fù)載制指令。如下圖,假設(shè)系統(tǒng)設(shè)置惡性負(fù)載的識別功率為300W,當(dāng)使用大于300W的阻性負(fù)載(如電爐、“熱得快"等),系統(tǒng)檢測識別后發(fā)出指令切斷該房間的電源。當(dāng)房間使用感性負(fù)載(如電腦、充電器等),系統(tǒng)檢測后識別為正常用電負(fù)載,所有的正常負(fù)載都不會累加。當(dāng)房間使用1500W的電熱水器時,系統(tǒng)CPU程序?qū)崟r跟蹤檢測到電熱水器的瞬間加電功率點(diǎn)處于開放的范圍,也會識別為正常用電負(fù)載。

三Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

1概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

2應(yīng)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(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

3平臺結(jié)構(gòu)

4平臺功能

電力集抄；能耗分析；預(yù)付費(fèi)管理；智能照明；安全用電；智慧消防

5系統(tǒng)硬件配置

四結(jié)束語

“學(xué)生公寓智能控電管理系統(tǒng)"應(yīng)是專門針對高校學(xué)生公寓用電特點(diǎn)及其急需解決的安全用電問題,采用智能化數(shù)學(xué)模型控制技術(shù)構(gòu)建的全套數(shù)字化安全用電管理系統(tǒng)技術(shù)解決方案。目前市場上已有一些技術(shù)產(chǎn)品可以滿足一般的集中用電管理要求,但在惡性負(fù)載智能識別控制技術(shù)和實(shí)時跟蹤檢測手段等方面還有待進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡旭斌,羅玲.電能計量自動抄表技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].廣東電力,2003.

[2]衛(wèi)建華,徐進(jìn).學(xué)生宿舍用電安全管理系統(tǒng)解決方案[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2004.

[3]游飛.高校學(xué)生公寓安全用電管理技術(shù)分析

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.