任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：論文設(shè)計了適用于學(xué)生公寓的自助式預(yù)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的tou電行為，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(yīng)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(yù)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(xué)生正確消費意識。

關(guān)鍵詞：自助式；預(yù)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(xué)校里學(xué)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。現(xiàn)代、多樣性和個性化的生活方式挑 戰(zhàn)了過去學(xué)生公寓采用的限制性供水電模式。以往的電氣設(shè) 計功率和設(shè)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(xué)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(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，這種落后的管理模式已經(jīng)與時代的步伐脫節(jié)。學(xué)生公寓的水電使用存在一些困難問題。

（1）學(xué)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(xué)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(zāi)，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(shè)，提高服務(wù)意識的關(guān)鍵方向。

2系統(tǒng)概要設(shè)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(yīng)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(yù)充水電。用戶將充電后的遙控卡與相應(yīng)的儀表進 行數(shù)據(jù)交換，將預(yù)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(dāng)儀表上剩余電量大于零時，才能使用。當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(yù)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(shè)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(yīng)的參數(shù)配置。系統(tǒng) 的功能主要是管理電子預(yù)付費、多功能水電儀表，遙控完成 每日預(yù)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(yīng)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(yīng)收費用可以通過限制用水電的方式收取。

3.2水電計量設(shè)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(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，它們保證了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。它們按功能分為預(yù)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(yù)付費電能表或三相紅外預(yù)付費電能表。其使用壽命長，設(shè)計使用壽命15 年；具有過載保護功能，當(dāng)用戶負載超過設(shè)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(shè)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(shè)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(dāng)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(xué)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(luò)結(jié)構(gòu)，主要由設(shè)備層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)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(shè)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(luò)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(shè)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(shè)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。

5.2.1宿舍用電管理

針對學(xué)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(yù)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(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)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(shè)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(xué)類建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等，對數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供領(lǐng)導(dǎo)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(shè)備的運行狀態(tài)，設(shè)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(zāi)自動報警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)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(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。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(zāi)預(yù)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(shè)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(yù)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

6.4.2消防設(shè)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(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

7 結(jié)束語

自從啟動后勤社會化改革，學(xué)生公寓由原來的行政管理向服務(wù)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(wù)，必然會積累矛盾，有礙于后勤部門對學(xué)生公寓的服務(wù)管理，也不利提高公寓的服務(wù)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(yù)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(xué)校"，讓學(xué)生明明白白消費，后勤輕輕松松管理。

參考文獻

[1]劉瑾.基于內(nèi)部控制視角的高校水電收費管理探討[J]財政監(jiān)督,2015(11):65-67.

[2]萬彬,喻愷,章繼濤遠程抄表STEPS系統(tǒng)在校園中的應(yīng)用[J]江西科技學(xué)院學(xué)院學(xué)報2006(2):75-80.

[3]張昭.高校用電換新顏——談智能用電管理系統(tǒng)在高校中的應(yīng)用[J]中國高校后勤研究 ,2004(4):86-87.

[4]高峰.遠程集中抄表技術(shù)應(yīng)用的問題分析及對策[J]企業(yè)技術(shù)開發(fā),2012(35):41-42.

[5]萬彬,蔡青有,李行健遠程集中抄表系統(tǒng)在校園用電管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]電力設(shè)備20062006(9):68-71.

[6]趙太飛 ，陳倫斌 ,袁麓 ,等基于LoRa的智能抄表系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]計算機測量與控制,2016,24(9):298-301.

[7]周平星.多表合一采集應(yīng)用建設(shè)淺析[J]中國新通信,2016,18(24):83-83.

[8]昝永信,王民珠,陳偉利基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的校園節(jié)能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計[J]無線互聯(lián)科技 , 2016(5):38-39.

[9]王紀松.能源管理系統(tǒng)在大學(xué)校園設(shè)計中的應(yīng)用[J].建材世界,2015(1):70-74.

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

[11]徐桂敏.學(xué)生公寓自助式預(yù)付費控電控水管理系統(tǒng)設(shè)計。

作者簡介

任運業(yè)，男，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