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更新時間：2023-05-23
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吳柯霓
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：論文設計了適用于學生公寓的自助式預付費控電控水管理系統(tǒng)，采用多種智能功能，可以監(jiān)測和顯示漏電現(xiàn)象，通過短路、跳線、零線接地等方式防范和記錄用戶行為，通過報警和拉閘防止事故的發(fā)生。該系統(tǒng)采用先進的紅外遙控通信技術(shù)，通過遙控卡實現(xiàn)管理系統(tǒng)與水表之間的數(shù)據(jù)傳輸。遙控卡的數(shù)據(jù)經(jīng)過多層加密，應用方便，可靠安全。利用IC卡自動抄表，降低了抄表勞動和管理成本。預付費采取先交錢再用電 用水，無需人工斷電催費，有利于樹立學生正確消費意識。
關(guān)鍵詞：自助式；預付費；遙控卡；水電管理
1 引言
由于國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，學校里學生公寓的生活環(huán)境已經(jīng)大大改善，公寓的電和水的消耗量急劇增加，F(xiàn)代、多樣性和個性化的生活方式挑 戰(zhàn)了過去學生公寓采用的限制性供水電模式。以往的電氣設 計功率和設施已不能滿足現(xiàn)今的水電使用需求，供需矛盾逐漸凸顯。因此，水電的市場化和商業(yè)化需要推進。學生公寓傳統(tǒng)的水電管理以手工操作為主，管理效率差， 信息溝通慢，工作質(zhì)量低。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應用，這種落后的管理模式已經(jīng)與時代的步伐脫節(jié)。學生公寓的水電使用存在一些困難問題。
（1）學生的水電節(jié)約意識較差。宿舍里“長明燈"和“沒人也亮燈"的現(xiàn)象很難杜絕。 管理人員為了避免很大的浪費，需要每天定時拉閘斷電。
（2） 公寓內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)私自拉線和亂接電線的現(xiàn)象，很容易造成觸電。
（3）經(jīng)常有學生暗自使用電爐、熱得快、電磁爐等大功率電器，不僅造成電力資源的巨大浪費，而且容易引起火災，威脅生命財產(chǎn)安全。伴隨信息技術(shù)的發(fā)展，電腦等電子品進入宿舍，用電難以測量控制，也難以禁止非法用電。
（4）抄表難、收費難、管理更難。管理成本高，勞動強度大。
（5）采用傳統(tǒng)的機械式儀表，精度低、誤差大、啟動電位電流大、 功耗大、線損比大，且容易漏電漏電，所以總表與分表的數(shù)據(jù)對不上。
（6）機械表壽命較短，成本高，一般情況下5年則需更換一次。
（7）供水管理上隨意性大，不利于管理的規(guī)范化。因此，實施自助化、智能化、信息化管理公寓用電、用水，已成為加強后勤管理建設，提高服務意識的關(guān)鍵方向。
2 系統(tǒng)概要設計
管理部門首先給用戶安裝電表和水表，然后通過本系統(tǒng)為儀表建立一個賬戶，并發(fā)放相應的遙控卡。用戶需要持遙控卡到管理部門購買水電，管理部門通過本系統(tǒng)對用戶的遙控卡進行預充水電。用戶將充電后的遙控卡與相應的儀表進 行數(shù)據(jù)交換，將預充的水電量輸入儀表，并在儀表剩余電量中進行累加。只有當儀表上剩余電量大于零時，才能使用。當剩余電量不足時，會發(fā)出警報。剩下的電量是零時，電源將被切斷。因此 , 為了保證電力的正常使用 , 用戶需要在警報或斷電之前，再持卡充水電值來保持足夠的剩余量系統(tǒng)的各個組成部分通過遙控卡互相交換數(shù)據(jù)。遙控卡將讀卡器的充電數(shù)值傳輸?shù)絻x表，儀表控制接通電源。若剩余電量不足則警告，無剩余則斷電，用戶再憑遙控卡到管理部門購買水電量。重新充電前，用戶可以將電表和水表收集器自動記錄的月用量記錄下來。遙控卡讀取數(shù)據(jù)并上傳后 , 系統(tǒng)將根據(jù)定價標準計算和支付費用，充值費用和其他費用一次性支付，并整理出各種數(shù)據(jù)表格。如果有欠費或其它問題，用戶不能正常使用水和電。系統(tǒng)可以對預付水電費、月用水電量、各種費用進行分類統(tǒng)計，并以表格形式打印供管理部門核對。
3 系統(tǒng)詳細設計
自助式控電控水管理系統(tǒng)主要分為管理系統(tǒng)、水電計量儀表、遙控卡和讀寫器四大組成部分，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
3.1 管理系統(tǒng)
管理系統(tǒng)重點用于支付管理、計算數(shù) 據(jù)、處理報表和打印資料，以及存儲數(shù)據(jù)和維護系統(tǒng)。它有自助控水控電的操作界面，是水電儀表與上位計算機之間的通信接口。管理系統(tǒng)可以完成硬件的組織協(xié)同工作，智能化 實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)管理和計算功能。
管理系統(tǒng)包括自助式控電控水管理系統(tǒng)和上位管理計算 機。上位管理計算機在使用前有一些相應的參數(shù)配置。系統(tǒng) 的功能主要是管理電子預付費、多功能水電儀表，遙控完成 每日預付充水電和寫卡操作，記錄和管理水電費用和累計用水電量，綜合實現(xiàn)充值，儀表讀數(shù)和應收費用的管理和計算。使用此系統(tǒng)，可以對各類記錄進行查詢和統(tǒng)計，打印所需的統(tǒng)計報表和收費單據(jù)；管理部門可以通過系統(tǒng)提供的功能隨時了解用戶的用電、用水情況 ; 各種應收費用可以通過限制用水電的方式收取。
3.2 水電計量設備儀表
相關(guān)儀器都是通過國家計量認證，符合國家有關(guān)計量標準的產(chǎn)品，它們保證了測量數(shù)據(jù)的準確性。它們按功能分為預付電能表、水表等。數(shù)據(jù)采集模塊的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。
電能表采用單相紅外預付費電能表或三相紅外預付費電能表。其使用壽命長，設計使用壽命15 年；具有過載保護功能，當用戶負載超過設定負載值 25 秒時，儀表會自動切斷電源，以保護線路和電器；精度高，無蠕變，初始電流小，功耗低，大大減少了線路損耗。
3.3 遙控卡
遙控卡的作用是一種數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，可以方便地讀取水電表數(shù)據(jù)和對水、電、氣進行充值。遙控卡由用戶自己保管，用戶方便掌握自己的消費過程，遙控卡采用IC卡也是可行的。
3.4 讀寫器
讀寫器是遙控卡與管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換的設備，有自己的串行通信電纜和電源插頭。遙控卡用來做系統(tǒng)調(diào)度設置或抄表的操作，它采集到的數(shù)據(jù)由讀取器讀出來并發(fā)送到上層管理系統(tǒng)；上層管理系統(tǒng)采集的支付、充值數(shù)據(jù)由讀寫器寫入遙控卡。
4 安科瑞電氣針對高校物業(yè)管理推出能效管理解決方案--AcrelEMS -EDU校園綜合能效管理平臺
4.1 平臺概述
AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決方案針對校園能源統(tǒng)計、后勤計費管理、校園運維管理等提供高校的信息化管理平臺。從“源、網(wǎng)、荷、儲、充"多個角度解析高校當下及未來的用能問題及用能需求，在統(tǒng)一的需求下“實現(xiàn)能源互補、信息互通"等管理模式。助力學校管理智能化、數(shù)字化、綜合化，實現(xiàn)節(jié)能校園、綠色校園、低碳校園。
4.2 平臺組成
AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺采用開放的分層分布式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，主要由設備層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應用層組成。AcrelEMS-EDU高校綜合能效平臺提供校園用能實時在線監(jiān)控、能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、空調(diào)智能管理、用能排名、節(jié)能評估、宿舍惡性負載監(jiān)管等功能。
4.3 平臺架構(gòu)
圖1 安科瑞能效管理方案架構(gòu)拓撲
5 高校綜合能效解決方案
5.1 校園電力監(jiān)控與運維
集成設備所有數(shù)據(jù)，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行，集中調(diào)控，集中監(jiān)控，數(shù)字化巡檢，移動運維， 班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。
5.2 后勤計費管理
采用先進的網(wǎng)絡抄表付費管理技術(shù)，實現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計費，實現(xiàn)遠程抄表、費率設置、 賬單統(tǒng)計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設置補貼方案。通過能源付費管理方式，培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識。
針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時通斷功能；
可進行惡性負載識別，檢測違規(guī)電氣，并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。
5.2.2 商鋪水電收費
針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理
5.2.3 充電樁管理平臺
充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲、充"信息能源結(jié)構(gòu)中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必*一部分。
5.2.4 智能照明管理
通過對高校路燈的全局監(jiān)測，提供對路燈靈活智能的管理，實現(xiàn)校園內(nèi)任一線路，任一個路燈的定時 開關(guān)、強制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)，以及定時控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和高效節(jié)能。
5.3 能源管理系統(tǒng)
針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統(tǒng)計分析，包含同比分析、環(huán)比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。
按校園建筑的分類進行采集和統(tǒng)計的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供決策，提高管理效能。
構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫，能自動完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計報告，能夠監(jiān)測能耗設備的運行狀態(tài)，設置控制策略，達到節(jié)能目的。
5.4 智慧消防系統(tǒng)
智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡，并對這些設備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關(guān)報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關(guān)人員。
6 平臺部署硬件選型
6.1 電力監(jiān)控與運維平臺
6.2 后勤計費管理
6.2.1 宿舍/商業(yè)預付費平臺
5.2.2 充電樁管理平臺
6.2.3 智能照明管理
6.3 能源管理系統(tǒng)
6.4 智慧消防系統(tǒng)
6.4.1 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)
6.4.2 消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)
6.4.3 防火門監(jiān)控系統(tǒng)
6.4.4 消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)
6.4.4 消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)
自從啟動后勤社會化改革，學生公寓由原來的行政管理向服務管理轉(zhuǎn)變，增加了水電管理的難度。根據(jù)新的情況和要求，管理人員需要對公寓的用電和用水進行變通管理。如果不理順關(guān)系、加強服務，必然會積累矛盾，有礙于后勤部門對學生公寓的服務管理，也不利提高公寓的服務層次。使用高科技方法，大力解決公寓中電力和水的消耗問題，使抄表和收費工作簡化到幾乎可以忽略不計。系統(tǒng)通過預付費方法，達到了“先充值后使用"的效果。另外，系統(tǒng)具有智能鑒別惡性、非法電力消費功能。本系統(tǒng)給了用戶合規(guī)、大量使用水電的權(quán)利，又控制了違規(guī)消費，實現(xiàn)了智能化管理，利于“樹立可持續(xù)發(fā)展觀念，建立資源節(jié)約型學校"，讓學生明明白白消費，后勤輕輕松松管理。
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[10]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05
[11]徐桂敏.學生公寓自助式預付費控電控水管理系統(tǒng)設計。
作者簡介
吳柯霓，女，安科瑞電氣股份有限公司，銷售工程師，從事高校綜合能效解決方案研究工作。
當前位置：
