基于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的宿舍智能用電監控系統的應用

摘要：隨著(zhù)“互聯(lián)網(wǎng)+’’行動(dòng)計劃的發(fā)展，高校進(jìn)行學(xué)生宿舍大功率電器的人工檢查即將成為過(guò)去式，而錯誤率低，快速，準確，效率高，采用電腦計量電費，讓學(xué)生實(shí)時(shí)了解用電詳情，可以節省學(xué)校對于檢查大功率所耗費的人力、物力及財力的“互聯(lián)網(wǎng)+高校學(xué)生宿舍智能電表”將會(huì )普遍高校。本文將從研究背景與意義、系統設計和數據監控三個(gè)方面以廣東培正學(xué)院為例進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+”；智能用電；監控系統                                    

1研究的背景與意義

1.1論文研究背景

      隨著(zhù)總理提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計劃在國內的進(jìn)一步發(fā)展，高校作為國家高等人才的孵化場(chǎng)地和灌輸青年創(chuàng )新思想的重要橋梁，必將面臨著(zhù)一場(chǎng)技術(shù)性改革的浪潮。“互聯(lián)網(wǎng)+高校學(xué)生宿舍智能電表”就是一個(gè)順應時(shí)代發(fā)展和滿(mǎn)足社會(huì )需求的創(chuàng )新型項目。大部分高校并未實(shí)行“互聯(lián)網(wǎng)+高校學(xué)生宿舍智能電表”項目，存在著(zhù)相當大的市場(chǎng)開(kāi)拓空問(wèn)； 出臺“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計劃，對項目具有一定的扶持性和促進(jìn)性；國內高校大學(xué)生數量呈遞增趨勢上升，學(xué)校對學(xué)生安全保障模塊投入資金不斷增加。因此，廣東培正學(xué)院學(xué)生宿舍的管理方法也應逐步順應潮流，與“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的智能監控系統相結合，與國家政策思想相呼應。

1.2論文研究意義

      現今，眾多高校進(jìn)行學(xué)生宿舍大功率電器檢查工作時(shí)，所用的方法普遍是人工檢查，然而，這種方法不僅耗時(shí)、效率低、成本高，而且往往會(huì )出現滯后性、偏差大、缺乏準確性的結果，鑒于此種現狀，我們打算為此開(kāi)發(fā)一種可植入學(xué)生宿舍電能表的智能用電監控系統。使用智能用電監控系統代替傳統的宿舍大功率突擊檢查，錯誤率低，快速，準確，效率高，可以節省學(xué)校對于檢查大功率所耗費的人力、物力及財力。同時(shí)，有良好

的收益反饋，采用電腦計量電費，讓學(xué)生實(shí)時(shí)了解用電詳情，智能用電管理系統可查詢(xún)顯示房間的“新購電量費用”、“用電量”、“剩余電量”數據，促使學(xué)生們養成隨手關(guān)燈、節約用電的良好習慣，每月學(xué)校供應學(xué)生正常照明的用電量，超過(guò)部分按量計費，以節省開(kāi)支。以及可以通過(guò)系統網(wǎng)絡(luò )來(lái)進(jìn)行在線(xiàn)繳納電費，加快速方便的服務(wù)于高校師生。而且可在學(xué)生違規使用大功率電器時(shí)，實(shí)時(shí)監控以及采取自動(dòng)斷電等措施來(lái)保障學(xué)生用電安全，對違規學(xué)生進(jìn)行及時(shí)的用電安全教育以及警告，避免因違規使用大功率電器而造成的危害和損失。

2系統設計

2.1系統構架概況

       宿舍智能用電監控系統是通過(guò)智能電表進(jìn)行控制、以串口服務(wù)器作為橋梁搭建而成的控制系統。在此系統中，主要包括三個(gè)部分：智能電表終端、數據采集監控、宿舍智能用電監控。

宿舍智能用電系統可以安裝在局域網(wǎng)內Pc機中，通過(guò)校園內網(wǎng)進(jìn)行登錄，并且根據用戶(hù)所有權限，對其開(kāi)啟相應的功能(收費、監控、管理員)。收費機采用學(xué)生自主登錄進(jìn)行繳費，并可查詢(xún)自身是否有違規用電警告。收費機提供宿舍的用電預繳費、違規查詢(xún)、出繳費單功能。監控機主要提供對當繼電器狀態(tài)的查詢(xún)、當各棟宿舍樓的用電狀態(tài)查詢(xún)、查看已有斷電情況宿舍的用電記錄。管理員對此擁有所有功能登錄，并且負責監控、設置當狀態(tài)下智能電表的運行參數(限制電流、限制負載、設置單價(jià)電價(jià)、設置無(wú)收費基礎用電額度、設置運行時(shí)間段、超時(shí)繳費時(shí)進(jìn)行斷電)。同時(shí)，加入與以往有所不同的地方：使用學(xué)生自主使用終端付清電費，無(wú)需人工；系統對違規用電宿舍自動(dòng)進(jìn)行斷電，并在15分鐘之后恢復用電狀態(tài)。

       數據采集監控需要安裝在局域網(wǎng)內的服務(wù)器上，對電表進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，用于采集電表的實(shí)時(shí)數據，如電壓、電流、功率、斷電信息等，對電表進(jìn)行時(shí)間運行的調制。同時(shí)，為了防止數據采集監控出現異常導致程序無(wú)法運行不能進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，在出現錯誤的時(shí)候自動(dòng)重啟。

2.2系統功能介紹

       (1)剩余電量提醒功能：對每間宿舍用電情況進(jìn)行監控，在低于一定電量的時(shí)候，進(jìn)行用電提醒，傳達到宿舍人員手機中。

       (2)電量控制能力：在沒(méi)有剩余電量的情況下，會(huì )進(jìn)行自動(dòng)斷電能力，在充值繳費之后自動(dòng)恢復用電。

       (3)內網(wǎng)電量管理功能：通過(guò)內網(wǎng)對宿舍所用電量情況進(jìn)行查看。

       (4)基礎免費電量設置：管理員可批量或是單個(gè)對免費電量進(jìn)行設置。

       (5)用電量統計分析功能：對每棟／每間宿舍電量做出每月統計，亦可對歷史數據進(jìn)行查詢(xún)，并且產(chǎn)生數據分析圖表。

       (6)控制用電功能：對于當時(shí)段所用電量進(jìn)行設置，超出負荷范圍進(jìn)行斷電處理，在15分鐘之后恢復通電，并保存斷電記錄。

       (7)自動(dòng)識別控制功能：智能電表原有功能，對電熱工具進(jìn)行自動(dòng)識別，當識別出電熱工具時(shí)進(jìn)行斷電，在一分鐘之后恢復通電，并保留斷電記錄。

       (8)遠程監控：可以通過(guò)Pc機進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，當系統出錯時(shí)可進(jìn)行人工斷電。

       (9)時(shí)間控制功能：對每個(gè)單間進(jìn)行自動(dòng)斷電和供電時(shí)間。

      (10)權限劃分：管理員擁有對操作人員及操作Pc機進(jìn)行不同操作的權限設置。

      (11)退費管理：學(xué)期結束可將宿舍剩余電量進(jìn)行退費處理。

3數據監控

3.1數據監控方面

      (1)采集宿舍電表中的電壓、電流、功率、電能等即時(shí)信息：

      (2)將采集到的數據寫(xiě)入數據庫中；

      (3)監控運行時(shí)的電壓、電流、功率是否超出設定值；

      (4)監控運營(yíng)時(shí)間是否在設定的時(shí)間內。

數據監控運行情況如下圖：

3.2數據庫設計

     在后臺方面，使用“oracle lOg”。此系統是以分布式數據庫為核心的一組軟件產(chǎn)品，使用SQL作為數據庫語(yǔ)言。作為一個(gè)通用數據庫系統，它可以進(jìn)行完整的數據管理；作為一個(gè)關(guān)系數據庫，它可以進(jìn)行完備關(guān)系；作為一個(gè)分布式數據庫，它可以妥善完成分布式處理。同時(shí)，在管理上可做到簡(jiǎn)化。

     將大量復雜的配置和部署設置簡(jiǎn)化或者取消，而對于使用頻率高的操作過(guò)程使用自動(dòng)化。同時(shí)，Oracle所提供的存儲虛擬層會(huì )自動(dòng)并簡(jiǎn)化數據庫的儲存，那么在使用過(guò)程中，管理員就可以管理少數的磁盤(pán)組而無(wú)需整理上千萬(wàn)的文件，并且自動(dòng)存儲功能可以做到配置磁盤(pán)組，來(lái)進(jìn)行提供數據冗余和數據的化分配。因此在這個(gè)項目中，使用“oracle lOg”是較佳的方案。

4.安科瑞宿舍電能管理系統及選型

4.1 系統結構

      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，解決了高校宿舍電能管理問(wèn)題。

4.2  系統功能

      AcrelCloud-3100學(xué)生宿舍版預付費云平臺是與ADM130（一進(jìn)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(wù)器，通訊管理機在內的集成系統。針對高校宿舍這一特殊應用場(chǎng)合研發(fā)，主要實(shí)現電能監控、時(shí)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。

       批量操作：系統支持對宿舍進(jìn)行批量設置，批量初始化、批量下發(fā)基礎電量、批量設置負控、批量設置時(shí)控等，方便學(xué)校進(jìn)行統一管理。

      惡性負載自動(dòng)識別控制：對不允許使用的發(fā)熱電器（如電爐、熱得快、電熱杯等）實(shí)施自動(dòng)識別控制，發(fā)現這些發(fā)熱電器自動(dòng)斷電。惡性負載暫停時(shí)間和次數可通過(guò)軟件設定。  

       基礎電費：可以設置每月給學(xué)生下發(fā)的免費輔助電費，覆蓋式下發(fā)，不累計。

時(shí)間控制功能：支持8個(gè)時(shí)段設置宿舍供電斷電，方便管理學(xué)生宿舍作息 。

       遠程售電：操作員可以通過(guò)后臺給宿舍進(jìn)行電費充值，學(xué)生也可以通過(guò)學(xué)習一卡通、學(xué)校公眾號進(jìn)行自助充值。

       遠程集中抄表：抄表信息通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表 。

       遠程控制：可對任意一塊電表執行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理 。

       對接一卡通支付：系統支持中間庫，接口等方式對接學(xué)校一卡通，方便學(xué)生自助購電 。

       一進(jìn)三出：ADM130電表支持三回路輸出，各回路單獨分合閘、惡性負載、時(shí)控等設置。

4.3 系統設備選型

參考文獻

[1]DL／T 645—2007，中華人民共和國電力行業(yè)標準[S]．北京：國家電網(wǎng)公司．2007.

[2]陳俊煒，簡(jiǎn)淑怡，許澤恩，蔡幸旸.“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的宿舍智能用電監控系統-以廣東培正學(xué)院為例.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.