淺談大學公寓智能用電管理系統(tǒng)方案

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：文章分析了高校學生公寓通用性用電管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀，剖析了現(xiàn)有系統(tǒng)的缺陷及其局限性。針對當前系統(tǒng)亟待解決的問題，結合“互聯(lián)網(wǎng)+智能用電”技術，提出建立和應用智能用電管理系統(tǒng)的方案；討論了智能管理系統(tǒng)在高校學生公寓用電管理方面推廣應用的可行性和實際意義；闡述了智能管理系統(tǒng)應具備的功能、研發(fā)推廣的途徑和經(jīng)費來源 ；對智能用電管理系統(tǒng)與高校校園網(wǎng)絡管控系統(tǒng)（或后勤管理系統(tǒng)） 實施無縫對接進行了初步設想；對系統(tǒng)廣泛普及應用進行了前景展望。

關鍵詞：公寓；智能；用電；系統(tǒng)

近年來，高校招生規(guī)模不斷擴大，在校學生數(shù)量逐年遞增，同時隨著人們生活水平的提高和科學技術的突飛猛進，學生的用電需求日益提高，大功率電器正逐步走進公寓，導致用電量與日俱增。然而，學生用電意識普遍薄弱，宿舍內漏電、超負荷用電、違規(guī)用電等現(xiàn)象時有發(fā)生，用電設備多樣化、用電需求復雜化，管理漏洞凸顯，傳統(tǒng)人工管理弊端頻現(xiàn)。原有的人工用電控制管理模式不再適應當代學生公寓的用電需求，用電問題也成為高校后勤管理的大困擾。為解決節(jié)約用電、用電問題，高校用電管理系統(tǒng)改革迫在眉睫。

目前，絕大部分新建學生公寓，已普遍采用自動化控制的用電管理系統(tǒng)。與從前的人工管理模式相比較，自動化程度有了較大的改進，實現(xiàn)了電力計量、遠程控制、功率限制等功能，電力浪費、竊電等問題明顯下降，隱患也相對減少。自動控制用電管理系統(tǒng)雖然有效地提高了運行管理效率，但仍存在多方面的不足。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展，智能化控制水平不斷提高，為適應建設“節(jié)約型社會”的需求，亟待將自動化管理升級換代為智能

化管理，從而*解決當前高校公寓用電管理中的缺陷。

1 目前通用用電管理系統(tǒng)的缺陷

• 傳統(tǒng)管理方式粗放簡單、模式單

目前，高校用電管理大多采取“刀切”的控制模式，即對管控區(qū)域內的所有宿舍采取被動式管理：除公共用電（樓道燈、走廊燈、出口標志等） 全天保供外，其它輸出回路集中人工定時拉閘限電?，F(xiàn)行管理模式已遠遠落后于高校學生數(shù)量增加學生用電需求日益呈現(xiàn)多樣化的需求，給學生的學習生活造成了極大的不便。

1.2 現(xiàn)行用電管理方式存在較大隱患

老舊宿舍電路因設計所限，難以適應日益增長的負荷需求，加之線路設施老化，存在著極大的用電隱患，迫切需要重新設計改裝用電管理系統(tǒng)。

學生用電意識普遍較為淡薄，用電高峰時段往往會同時接入過量常規(guī)電器，導致用電總負荷過高 ；甚至存在學生違規(guī)使用大功率純電阻負載（惡性負載） 的現(xiàn)象。這些，都極易造成火災等事故的發(fā)生，在公寓這類人口密集的場所，風險巨大。

目前，高校對于學生公寓使用大功率電器所采取的限制措施普遍較為簡單，比如：后勤部門往往用保險絲、空氣開關等斷路器加以控制，當總功率超過限定值，即切斷供電回路。然而，當惡性負載與其它負載同時使用時，未必會超過限制功率，且總回路功率因數(shù)并不高 ；此外，當前市場違規(guī)出售的種“功率轉換插座”裝置，通過內部電容產生無功功率，導致惡性負載較難被有效識別，而高校又很難采取有效措施杜絕學生私自使用惡性負載。這些，均使得用電隱患問題無法被*解決。

1.3 用電管理系tongdu立于校園管理系統(tǒng)

為了加強校園用電管理，不少高校已經(jīng)將傳統(tǒng)的人工管理系統(tǒng)升級換代為以IC卡電能表為基礎的自動用電管理系統(tǒng)。此系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了電力計量，且精度較高，實現(xiàn)了預付費、遠程控制供、斷電等功能。然而，大多高校的用電管理系統(tǒng)依舊處于獨立運行狀態(tài)，未能實現(xiàn)與校園“卡通”系統(tǒng)和財務管理系統(tǒng)的智能化對接。

學生公寓用電信息是高校加強校園用電管理非常重要的基礎資料。然而，由于學生公寓用電管理系統(tǒng)的獨立性，數(shù)據(jù)采集部分需要經(jīng)過人工二次加工整理，不能實現(xiàn)日志、數(shù)據(jù)的實時上傳、查看，校方無法實時、準確地獲得所需數(shù)據(jù)（宿舍用電總量、生均用電量等） 。

高校學生公寓體量龐大，宿舍停電、斷電現(xiàn)象時有發(fā)生。其原因有的為線路故障，有的為欠費停電，也可能因集中高峰用電線路過載斷電，但也不排除違規(guī)使用大功率電器等人為原因導致故障。停斷電原因的分析和故障排除、消缺在通用用電管理系統(tǒng)中較難得以及時響應。

由于用電管理系統(tǒng)的獨立性，無法直接與校園“卡通”系統(tǒng)對接，給學生的電費業(yè)務辦理造成了較大的不便。學生無法在校園內便捷的人工窗口、自助校園卡終端設備進行每月基礎電費（學生免交） 領取、電費自助繳納，相關業(yè)務只能在固定的時間段在固定的人工窗口理。因時間、窗口所限，導致等待人數(shù)多，等待時間長，甚至在晚間欠費斷電后，無法及時繳費和恢復供電，影響了學生正常的學習、生活。因宿舍用電信息無法從校園卡終端自助查詢，學生不能準確掌握宿舍用電情況，致使部分學生對校方監(jiān)督、收費和服務等環(huán)節(jié)產生不滿和質疑。

1.4 不能較好控制用電浪費現(xiàn)象

高校學生普遍節(jié)約意識淡薄，電力浪費現(xiàn)象頻繁。往往是室內光線充足，多盞照明燈卻始終常亮;夏季空調長時間低溫運行；違規(guī)使用大功率電器等。校園作為人口密集的場所，且平均用電量大，所以,高校既是電力消費大戶，同時也可能是浪費大戶。對于用電浪費問題，高校通常被動采取節(jié)能知識宣傳、巡查（抽查）、定時通斷電等措施，往往收效甚微，不能讓學生真正從內心樹立節(jié)約意識。因現(xiàn)有用電管理系統(tǒng)所限，校方不能實時、準確獲取各宿舍用電信息，無法對癥下藥，難以使用電浪費問題得以有效遏制。

1.5 用電管理系統(tǒng)未實現(xiàn)智能化管理

互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，智能用電已在我居民用電領域逐步得以推廣，已實現(xiàn)了自動計量、信息實時上傳、信息化繳費、自動通斷電等主要功能。網(wǎng)絡化、信息化技術已在高校大部分與學生息息相關的多功能平臺（學校主頁、shoujiAPP、wei信公眾號等） 得到很好應用，但由于高校用電管理系統(tǒng)的相對獨立性等原因，大多尚未實現(xiàn)智能化管理，已嚴重滯后于校方管理、學生應用的信息化需求。借助互聯(lián)網(wǎng)技術，高校與銀行等金融機構、供電企

業(yè)合作，實現(xiàn)學生智能繳費，供電企業(yè)智能服務，校方智能用電管理已成為智能化社會發(fā)展之所需，存在較大發(fā)展空間。

2 改進方案

隨著“智慧中”和“節(jié)約型社會”的創(chuàng)建，全各行各業(yè)均呈現(xiàn)出日新月異的變化，但是高校學生公寓現(xiàn)有用電管理水平卻大多處于傳統(tǒng)或比較低端的基礎管理階段，已遠滯后于社會的發(fā)展。

當今，互聯(lián)網(wǎng)技術得以飛速發(fā)展，居民用電信息集中采集、費用實時結算和故障智能分析判斷技術日臻完善，這都為高校公寓智能用電管理系統(tǒng)的開發(fā)利用提供了可資借鑒的技術和經(jīng)驗。在高校學生公寓推廣應用集電能計量、收費管理、用電過程管理等功能于體的智能用電管理系統(tǒng)，以*解決toudian、漏電、管理混亂、使用違章電器等問題，創(chuàng)建節(jié)約用電、用電的良好環(huán)境已成必然趨勢。

2.1 公寓智能用電管理系統(tǒng)應實現(xiàn)以下功能

① 計量jingzhun ：單元用電計量準確性高于家標準值，計費和查詢便捷，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析靈活，可實時監(jiān)控。

② 基礎電量設置：免費基礎電量設置方式靈活，學?？砂疵吭拢径取⒛甓龋?對各組別的用戶設定不同的免費基礎用電量。

③ 退費管理 ：系統(tǒng)支持費用明細打印，當學生畢業(yè)時，系統(tǒng)操作員可依據(jù)明細，對該用戶單元進行退費處理。

④ 單元預存電量低限提示報警 ：當用戶單元所預存（擁有） 的電量已減到設定低限值時，系統(tǒng)發(fā)出預警信號 （如：聲光提醒、信息提示等） ，自動提示用戶應盡快購電，以確保單元不斷電。

⑤ 預收費和自助繳費 ：提供用戶定點線下預繳費和網(wǎng)絡自助預繳費多種可選購電方式，系統(tǒng)根據(jù)繳費情況自動控制用電單元。當用戶剩余電量為時，系統(tǒng)可自動切斷該單元供電，用戶重新購電后，系統(tǒng)自動恢復對該單元的供電。

⑥ 欠費延時斷電 ：當用戶單元所預存的電量已減到0時，系統(tǒng)有即時斷電和延時斷電（可預置某合理時段或后付費電量）兩種方式可供選擇，以避免夜間學生不方便續(xù)費通電。

⑦ 短路、漏電保護 ：在某分（支） 路短路或漏電時，分路斷路器能自動跳閘，及時切斷電路，只有當該用戶單元的短路（或漏電） 狀態(tài)解除之后，重新人工閉合分路斷路器，用戶單元才可繼續(xù)用電，以確保線路。

⑧ 定時控電：學?？梢愿鶕?jù)自身管理需求，對學生用電時間進行多樣化定時控制。

⑨ 負載限制：學?？梢愿鶕?jù)自身管理要求，對用戶單元的zui大負荷進行統(tǒng)、分組、單獨設置不同限流值。當某單元實際用電負荷超過設定的用電負荷時，系統(tǒng)將自動切斷該單元供電，只有當管理員對該單元進行過流復位時，用戶單元才可以繼續(xù)用電。

⑩ 故障自動報警 ：當系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)中有智能電表信息傳輸異常，或智能電表控制錯誤時，系統(tǒng)會自動報警。支持多種操作管控模式 ：多個操作員或管理員權限分配，批量或個別操作方式轉換，非法操作、誤操作阻擋提示，系統(tǒng)操作日志、賬戶操作日志等。用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能 ：系統(tǒng)軟件中含有報表打印功能，報表形式多樣靈活，統(tǒng)計分析快速、準確。分時、分段惡性負載識別 ：當學生宿舍使用違規(guī)大功率電器或純阻性大負載（如電爐，熱得快等）時，系統(tǒng)將自動識別為惡性負載，并區(qū)分不同的功率段、根據(jù)限制惡性負載的使用時間來實現(xiàn)對某些惡性負載的管控，自動判斷是否即時切斷其電源，以有效避免用電事故發(fā)生。

2.2 公寓智能用電管理系統(tǒng)可以與校園后勤管理系統(tǒng)友好對接

智能用電管理系統(tǒng)需具備與校園后勤管理系統(tǒng)順暢對接和割裂的能力。對接后，信息無需進行軟件二次處理即可實時上傳后勤管理系統(tǒng)，校方可以實時記錄、查閱數(shù)據(jù)參數(shù)、日志，從而實現(xiàn)智能化、集約化系統(tǒng)運行、管理，及時科學地調整用電管理方案，實現(xiàn)便捷、高效的維護與故障處置；對于用電異常情況，系統(tǒng)即時鎖定問題點，及時做出判斷，實施緊急控制，同時實時實現(xiàn)運行日志備份存檔等。后勤集團與銀行等金融機構或供電企業(yè)協(xié)作，實現(xiàn)24h自助集團用電信息查詢、電費結算。

2.3 公寓用電管理系統(tǒng)可以與校園網(wǎng)的無縫對接

系統(tǒng)實現(xiàn)與校園網(wǎng)無縫對接，學生可利用校園個人ID及密碼由內網(wǎng)登錄系統(tǒng)，根據(jù)個人權限進行信息查詢修改，用電管理、個人申訴等操作。學生每月的基礎（免費)電量，可以在月初由系統(tǒng)自動導入“卡通”，學生無需經(jīng)由人工窗口處理，即可在校園“卡通”管理、人工窗口、自助終端查看個人、所在房間用電信息，無需在固定時間到固定窗口排隊查詢。學生需要續(xù)交電費時，可24h實現(xiàn)快捷自助業(yè)務辦理。

校方相關管理人員可依據(jù)權限對學生用電行為線上評定、管理，對于違反學校規(guī)定的行為依規(guī)管控、處置。兩套系統(tǒng)的無縫對接，充分實現(xiàn)學生用電便捷，校方管理高效。

2.4 公寓智能用電管理系統(tǒng)應友好應用于智能終端

智能用電管理系統(tǒng)研發(fā)同時，同步開發(fā)應用于電腦、shouji等終端的軟件 （APP等） ，用戶可憑權限便捷辦理用電業(yè)務。

2.5 公寓智能用電管理系統(tǒng)的實現(xiàn)途徑

2.5.1 技術研發(fā)推廣和經(jīng)費來源

在“互聯(lián)網(wǎng)+智能電網(wǎng)”技術的推動下，借鑒已日趨成熟的居民智能用電技術和先進經(jīng)驗，可多渠道實現(xiàn)公寓智能用電管理系統(tǒng)的研發(fā)：家立項、理工科院校組團開發(fā)、校企（供電企業(yè)或裝備制造企業(yè)）聯(lián)合研發(fā)、產學研聯(lián)合研發(fā)等，家或zhengfu（教育主管部門）尤其要支持和鼓勵已經(jīng)*在該系統(tǒng)研究的領域加大科技、資金和人才投入，以盡快取得突破創(chuàng)新。在研發(fā)取得階段性成果的基礎上,家或zhengfu（教育主管部門)選擇部分高校試點

應用，逐步實現(xiàn)系統(tǒng)完善和功能提升，繼而普及推廣。

研發(fā)經(jīng)費可吸收多渠道來源：專項科研經(jīng)費、zhengfu（教育主管部門）撥專款、企業(yè)資助、產學研股份融資等。

2.5.2 基礎設施升級改造

較長段時期，高校普遍使用的是機械式電表，部分現(xiàn)用的智能電表也僅限于實時計量、預存電費等基本功能，相對智能用電管理系統(tǒng)需求尚有較大升級改造空間。

部分學生公寓年代久遠，存在設計思路落后、線路老化、配套設施不完善等隱患。因此，針對老舊線路，應當及時排查問題，派專業(yè)人士進行維護、改造，提高其對于日益增長的用電負荷的承受能力，確保用電。在升級改造的基礎上，增加或完善信息傳輸功能。

2.5.3 管理服務隊伍素質提升

高?，F(xiàn)有用電管理團隊，普遍存在工作人員素質參差不齊的情況。伴隨著智能化用電管理系統(tǒng)的實現(xiàn)，急需加大管理服務團隊人員結構的調整，同時要加強對現(xiàn)有工作人員信息化、智能化知識的培訓，促進隊伍素質與業(yè)務能力的提升，熟練掌握智能化用電管理系統(tǒng)的應用和業(yè)務處置，以適應智能系統(tǒng)建設和應用的新要求。

3安科瑞宿舍預付費系統(tǒng)介紹及選型

3.1 系統(tǒng)方案

  高校宿舍作為個特殊應用場合，在傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)時間定時控制、惡性負載檢測、基礎電費下發(fā)等適合學校規(guī)范管理的功能。
  人性化的方案設計，可實現(xiàn)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(fā)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）。

3.2 系統(tǒng)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。

3.3 系統(tǒng)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(wǎng)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(tǒng)。針對高校宿舍這特殊應用場合研發(fā)，主要實現(xiàn)電能監(jiān)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。

3.4 系統(tǒng)設備選型

4安科瑞故障電弧產品介紹

4.1 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?。òü收喜⒙?lián)電弧、故障串聯(lián)電?。┻M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(xiàn)場的聲光報警，并將報警信息傳輸給上端監(jiān)控設備，以實現(xiàn)預警火災發(fā)生的目的。

故障電弧探測器適用于工業(yè)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。

4.2 技術參數(shù)

4.3 安裝

外形及安裝尺寸（單位 mm）

35mm導軌安裝，可加固定端子進行固定。

4.4功能應用

4.4.1 故障電弧檢測  

故障電弧探測器對接入線路中的故障電弧（包括故障并聯(lián)電弧、故障串聯(lián)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，發(fā)出聲光報警信號。出廠默認電流保護設定值為2.5A，聯(lián)動DO開關打開。

4.4.2 自檢功能

探測器具備自檢功能，在主界面下長按/自檢鍵，系統(tǒng)將進入自檢狀態(tài)，查看設備是否完好。

4.4.3消音功能

在報警狀態(tài)下，長按消音鍵，探測器報警聲音。

4.4.4報警復位（解除報警）

當發(fā)生報警時，可通過長按復位解除報警；如果在進行復位操作后未排除報警故障，探測器將再次進入故障報警狀態(tài)。

4.4.5集中監(jiān)控

集中監(jiān)控計算機通過RS485，接受現(xiàn)場采集信號，發(fā)出報警信號及控制指令。采用Modbus-RTU 協(xié)議通訊，通訊距離為500米，同鏈路可監(jiān)控32臺探測器。

4.5典型應用

5 結語

隨著信息技術的發(fā)展，建立智慧校園是大勢所趨。而實現(xiàn)用電管理系統(tǒng)智能化是智慧校園之所需。智能用電管理系統(tǒng)對公寓用電行為實時監(jiān)控、記錄與判斷，可以極大提高學生用電意識與能源節(jié)約意識。智能用電管理系統(tǒng)融入后勤管理體系，實現(xiàn)網(wǎng)絡化、智能化管理，加強與銀行、供電企業(yè)合作，在高素質后勤團隊的管理維護下，可以提高管理和服務質量，有助于學校管理層決策，為廣大在校學生提供更加便捷、高效的服務，為創(chuàng)建節(jié)約型社會做出積極貢獻。

參考文獻

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[3] 安科瑞高校宿舍預付費電控系統(tǒng).2019.11版

[4] 安科瑞消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)/防火門監(jiān)控系統(tǒng)/消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)/電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)選型手冊.2019.07版

作者簡介：劉細鳳，女，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為預付費系統(tǒng)的研發(fā)與應用,