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北京社會管理學(xué)院-宿舍安全智能管理平臺的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

更新時間：2020-09-14

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霍麗麗

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：介紹北京社會管理學(xué)院-宿舍安全智能管理平臺，采用智能預(yù)付費(fèi)儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程分合控制，達(dá)到預(yù)付費(fèi)使用功能。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-3200型遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電回路用電的收費(fèi)和能效管理。

關(guān)鍵詞：學(xué)生宿舍;DDSF1352-CD預(yù)付費(fèi)電能表；Acrel-3200型；預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)

0 概述

北京社會管理學(xué)院位于北京市東燕郊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，是中華人民共和國*直屬的普通高等學(xué)校。

是經(jīng)*批準(zhǔn)、*備案正式成立*管理干部學(xué)院，學(xué)院有燕郊和大興兩個校區(qū)，總占地面積906畝，有17個專業(yè)方向，有在校學(xué)生3000余名，教職工290多人，其中高級職稱教師占45%以上、具有博士或碩士學(xué)位的占80%以上、雙師比例達(dá)70%以上。

根據(jù)學(xué)校宿舍用電的安全性及實(shí)用性預(yù)付費(fèi)售電的要求，需要對北京社會管理學(xué)院所有學(xué)生宿舍樓層配電箱進(jìn)行預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)改造。每個房間的用電回路要求一進(jìn)三出控制，出線控制回路包括照明插座用電，空調(diào)等，并且要求有惡性負(fù)債識別及定時控制等功能。做到安全及集中管理的功能。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

本監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)北京社會管理學(xué)院宿舍樓配電系統(tǒng)進(jìn)行收費(fèi)管理和；監(jiān)控范圍為一號公寓45臺、二號公寓182臺、三號公寓73臺、四號公寓57臺、五號公寓179、六號公寓212臺共計(jì)748臺DDSF1352-CD預(yù)付費(fèi)電表。每棟公寓設(shè)置一臺采集箱，區(qū)域內(nèi)的儀表經(jīng)過就近的采集箱經(jīng)過串口服務(wù)器透傳后通過校園局域網(wǎng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通完成收費(fèi)管理的系統(tǒng)功能。

本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；

如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

間隔設(shè)備層主要為：預(yù)付費(fèi)多功能電表這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個設(shè)備，傳輸距離為1.2km。

2 遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理主要功能

整個系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為三個大塊，分別是集中抄表服務(wù)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)，以及用戶查詢系統(tǒng)。集中抄表服務(wù)程序常年運(yùn)行，不間斷定時對所有表進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表；遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)包含所有開戶、售電、遙控及報(bào)表功能；用戶查詢機(jī)系統(tǒng)用于商鋪查詢個人信息、充值和用電情況；另外還可配置端查詢，可用于商鋪用戶在終端上實(shí)時查詢個人信息、充值、遠(yuǎn)程控制及每日用電情況，系統(tǒng)還能與校園一卡通進(jìn)行對接，做到學(xué)校統(tǒng)一管理等。

主要特點(diǎn)如下：

?快速配置，即裝即用：將電表和通訊管理機(jī)配置導(dǎo)入系統(tǒng)就可以使用；

?遠(yuǎn)程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實(shí)時性可達(dá)到3分鐘以內(nèi)；

?支持單獨(dú)計(jì)價、多費(fèi)率、階梯電價：可對每塊電表單獨(dú)設(shè)置電價、費(fèi)率和階梯電價；

?遠(yuǎn)程售電：財(cái)務(wù)集中管理，電量實(shí)時下發(fā)，并比對充值次數(shù)防止；

?數(shù)據(jù)安全：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸采用金融級的3DES加密算法，防止數(shù)據(jù)竊電；

?遠(yuǎn)程控制：可對任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理；

?能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)表或各類接入的計(jì)量儀表每天的用能狀況；

3 案例分析

北京社會管理學(xué)院預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，主要是針對學(xué)生宿舍進(jìn)行綜合管理的一套系統(tǒng)，它重要的一個核心功能就是售電及安全用電管理，系統(tǒng)軟件可以識別學(xué)生所使用的用電器是否為阻型負(fù)債，如果是阻型負(fù)債系統(tǒng)會自動斷電，并且有幾次的復(fù)位功能。并且還可以做到定時開關(guān)燈及分別控制單個回路功能，做到定時關(guān)燈而空調(diào)回路正常使用等，既能方便管理又能節(jié)能的效果。

現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)了以下功能：

1.集中抄表服務(wù)系統(tǒng)

集中抄表服務(wù)程序包含三大模塊，除了常年運(yùn)行的定時對所有儀表進(jìn)行集中遠(yuǎn)程抄表以外，還集成了報(bào)警短信發(fā)送服務(wù)，能將電費(fèi)金額預(yù)警和欠費(fèi)預(yù)警自動生成短信自發(fā)送給對應(yīng)的商鋪用戶，該功能需要與硬件配合使用。

系統(tǒng)默認(rèn)半小時對所有表進(jìn)行一次遠(yuǎn)程集中抄表，時間間隔支持個性化配置。

2.遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)

本系統(tǒng)分為五大模塊，分別是操作員登陸模塊、系統(tǒng)配置模塊、用戶（商鋪）管理模塊、售電管理模塊、報(bào)表中心模塊，系統(tǒng)大致運(yùn)行和操作流程如下：

本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出的功能。

1.登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2.系統(tǒng)設(shè)置：對建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3.用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、抄表導(dǎo)出及記錄查詢等操作；

4.售電管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5.報(bào)表中心：提供售電財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢。

系統(tǒng)針對商鋪開戶不僅支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要；同時支持和解決了項(xiàng)目改造后新老表切換時，老表金額轉(zhuǎn)入的問題；支持峰谷電價，支持一表一電價；可對單表設(shè)置功率過載的閾值，也支持設(shè)置單表金額報(bào)警的兩級閾值。

批量遠(yuǎn)程操作場景中，系統(tǒng)提供了多項(xiàng)功能，針對開戶、報(bào)警1、報(bào)警2、欠費(fèi)、未開戶、失聯(lián)狀態(tài)都有不同的顏色顯示；并且支持遠(yuǎn)程對儀表進(jìn)行遙控，遙控的命令類型如下：

1.電價下發(fā)；2.設(shè)置下發(fā)（下發(fā)報(bào)警金額閾值和過載功率閾值）；3.保電（強(qiáng)制儀表合閘）；4.恢復(fù)預(yù)付費(fèi)（欠費(fèi)自動跳閘的模式）；5.拉閘（強(qiáng)制斷電）；6.抄表導(dǎo)出（導(dǎo)出當(dāng)前所有表狀態(tài)為EXCEL）

售電系統(tǒng)還將電能計(jì)量儀表接入系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程集中抄表后，提供了輔助的能耗查詢報(bào)表，為能耗分析、用能比對和安全用電提供強(qiáng)有力的依據(jù)。

系統(tǒng)還提供了多個報(bào)表以供查詢，分別是日/月/年財(cái)務(wù)銷售統(tǒng)計(jì)報(bào)表、失聯(lián)表/通訊管理機(jī)查詢報(bào)表、能耗查詢報(bào)表、實(shí)時報(bào)警/歷史報(bào)警查詢報(bào)表，支持導(dǎo)出。以下是財(cái)務(wù)報(bào)表和預(yù)付費(fèi)表日用能查詢報(bào)表：

4 結(jié)束語

校園預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的使用主要還是學(xué)校對學(xué)生宿舍管理難、安全問題突出等問題進(jìn)行的一個用電管理功能。它更多體現(xiàn)的是學(xué)校對學(xué)生的人身安全的重視，學(xué)生宿舍由于有大量使用熱得快等大功率阻型負(fù)載，很容易發(fā)生火災(zāi)的情況。還有就是學(xué)生宿舍的綜合管理，做到定時控制，欠費(fèi)斷電等功能，既解決了學(xué)校的人工成本又能從根本上杜絕惡性負(fù)載的使用。本系統(tǒng)還與校園一卡通完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)統(tǒng)一管理。

參照標(biāo)準(zhǔn)：

ISO/IEC11801 《綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》

GB/50198 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

GB50052-2009 《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB50054-2011 《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》

IEC 61587 《電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)系列》

DL/T448-2000 《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》

DL/T 698.1-2009 《第1部分：總則》

DL/T 698.2-2010 《第2部分：主站技術(shù)規(guī)范》

DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》

DL/T/814-2002 《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

DL/T5137-2001 《電測量及電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》

GB2887 《計(jì)算站場地技術(shù)條件》

GB/T18460.3 《IC卡預(yù)付費(fèi)售電系統(tǒng) 第3部分：預(yù)付費(fèi)電度表》