關(guān)于高校宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的研究探討

時(shí)間：2020-09-09作者：江蘇安科瑞電器制造有限公司瀏覽：82

摘要：本文研究的是在智能電表的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)宿舍用電的監(jiān)控，使用智能電表能夠解決現(xiàn)今存在的宿舍管理問(wèn)題，并且其操作簡(jiǎn)單，不僅省時(shí)還省力。

關(guān)鍵詞:智能電表;用電監(jiān)控系統(tǒng);宿舍用電

0引言

宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)是針對(duì)目前學(xué)生用電特點(diǎn)和一些需要解決的安全問(wèn)題而開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種用電監(jiān)控系統(tǒng)。 宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)是以智能電表為**的用電管理系統(tǒng)， 對(duì)于該系統(tǒng)的電能表，多采用遠(yuǎn)程控制形式的電能表，這樣就能使該系統(tǒng)能夠達(dá)到遠(yuǎn)程抄表的目的， 除此之外，還能夠自主的控制時(shí)間，遇到異常情況及時(shí)報(bào)警等功能。

1宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的介紹

宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的**是智能電表，通過(guò)串口服務(wù)器搭建遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于這種遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其主要構(gòu)成分三部分：宿舍用電管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控服務(wù)、智能電表終端。

(1)宿舍用電管理系統(tǒng)

宿舍用電管理系統(tǒng)可以安裝在遠(yuǎn)端 pc或局域網(wǎng) pc上，然后根據(jù)用戶(hù)權(quán)限來(lái)啟用系統(tǒng)功能(售電、監(jiān)控用電、管理)。售電主要由售電機(jī)負(fù)責(zé)，其主要作用是向宿舍售電、配電、退電等。監(jiān)控用電則是由監(jiān)控器負(fù)責(zé)，其主要監(jiān)控用電轉(zhuǎn)臺(tái)、設(shè)備信息等。管理一般是由相關(guān)的管理人員來(lái)控制，管理人員的主要任務(wù)是設(shè)置智能電表的相關(guān)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，其包括限流、設(shè)制電價(jià)、控制供電時(shí)間段、分配用電額度等。

(2)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控服務(wù)

對(duì)于該系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，監(jiān)控服務(wù)尤為關(guān)鍵，對(duì)于電表運(yùn)行信息的監(jiān)控必須24h進(jìn)行，以便收集電表的數(shù)據(jù)，例如電壓、電流、功率等用電信息。通過(guò)監(jiān)控服務(wù)，控制智能電表的運(yùn)行時(shí)間、記錄違規(guī)用電信息。為了防止異常情況導(dǎo)致程序不運(yùn)行使用電得不到監(jiān)控，在監(jiān)控服務(wù)出現(xiàn)故障后應(yīng)立即重啟程序。

(3)智能電表終端

對(duì)于智能電表終端，其采用的是單向費(fèi)控多功能智能電表，其設(shè)計(jì)是采用飛思卡爾的解決方案，這樣使智能電表較傳統(tǒng)電表功能較加豐富，作用較加大。

2宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的**--智能電表

智能電表的發(fā)明是在20世紀(jì)90年代，從90年代至今，智能電表能夠集多功能為一體，這也導(dǎo)致了智能電表的種類(lèi)繁多。接下來(lái)就介紹該類(lèi)監(jiān)控系統(tǒng)所使用的智能電表。電流、電壓采樣點(diǎn)路是將線路中的大電流和外部的220V電壓轉(zhuǎn)換成小電流、小電壓信號(hào)的形式，經(jīng)過(guò)電能計(jì)量集成電路將數(shù)據(jù)導(dǎo)入芯片，然后微處理器使用SPI總線將其讀取和設(shè)置，然后將數(shù)據(jù)輸出到顯示器中顯示。

(1)電流、電壓采樣電路

該智能電表中的電流、電壓采樣是通過(guò)互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檫@樣可以實(shí)現(xiàn)典雅與電流回路可以分隔開(kāi)，并且能夠提高電子式電能表的抗干擾能力，但其不足是成本太高。

(2)電能計(jì)量集成電路

在該集成電路中，采用CS5464來(lái)將搜接收到的電信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)算得到相關(guān)數(shù)據(jù)，讓后發(fā)送出去，其計(jì)算的內(nèi)容有：電壓和電流的計(jì)算、功率的計(jì)算(瞬時(shí)功率、平均功率、視在功率、

無(wú)視功率等)。

(3)通信接口

對(duì)于該監(jiān)控系統(tǒng)的通信接口有兩個(gè)：紅外通信接口、RS485 通信接口。紅外通信接口的主要作用是對(duì)紅外信道進(jìn)行調(diào)解。 而RS485通信接口的主要作用是實(shí)現(xiàn)主從機(jī)之間的信息交換。

(4)SPI 總線

SPI 總線技術(shù)的使用可以使傳輸速率大大加快，從而可以提高智能電表的工作效率。

3宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)--串口服務(wù)器

串口服務(wù)器能夠?qū)崿F(xiàn)透明傳輸技術(shù)， 其能夠?qū)CP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包或UDP數(shù)據(jù)包與通信接口數(shù)據(jù)進(jìn)行透明傳輸，其一般使用的是ARM處理器、 ulinux 的操作系統(tǒng)。使用串口服務(wù)器

可以將不帶網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)今，串口服務(wù)器的應(yīng)用十分廣泛，例如：門(mén)禁系統(tǒng)、自助銀行系統(tǒng)、電力監(jiān)控等，其系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。







圖1

串口服務(wù)器的工作模式有四種：TCP Client模式、UDP模式、UDPserver模式和TCP server模式。

4宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)使用的前提--系統(tǒng)軟件

宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵之一就是軟件的開(kāi)發(fā)，其開(kāi)發(fā)的主要內(nèi)容是宿舍用電管理系統(tǒng)服務(wù)和數(shù)據(jù)采集監(jiān)控服務(wù)，對(duì)于現(xiàn)今的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，種類(lèi)繁多，每個(gè)平臺(tái)又有多種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，在進(jìn)行該系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)時(shí)使用 vs2010 開(kāi)發(fā)平臺(tái)，宿舍用電管理系統(tǒng)采用的語(yǔ)言是C#，數(shù)據(jù)采集監(jiān)控服務(wù)使用的語(yǔ)言是VC++。

5安科瑞宿舍用電管理系統(tǒng)及選型

5.1 系統(tǒng)方案

高校宿舍作為一個(gè)特殊應(yīng)用場(chǎng)合，在傳統(tǒng)的電能管理需求的基礎(chǔ)上有著與其他應(yīng)用場(chǎng)合所不同的要求，強(qiáng)調(diào)的是用電控制管理，如宿舍的時(shí)間管理(按時(shí)熄燈、按時(shí)送電，某一些設(shè)備如空調(diào)不能納入熄燈范圍)、惡性負(fù)載控制、基礎(chǔ)電量設(shè)置等。系統(tǒng)建設(shè)的意義：

方便學(xué)校對(duì)宿舍的用電收費(fèi)，學(xué)生群體眾多，傳統(tǒng)的后付費(fèi)方式已無(wú)法滿(mǎn)足校方需求，收費(fèi)管理可與校園一卡通對(duì)接，學(xué)生可以自助繳費(fèi)。

通過(guò)技術(shù)手段加強(qiáng)對(duì)宿舍的用電管理，可實(shí)現(xiàn)時(shí)間定時(shí)控制、惡性負(fù)載檢測(cè)、基礎(chǔ)電費(fèi)下發(fā)等適合學(xué)校規(guī)范管理的功能。

人性化的方案設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)單一宿舍內(nèi)的多個(gè)支路的獨(dú)立控制，讓學(xué)生可獲得較高質(zhì)量的宿舍生活提供了支持。

惡性負(fù)載控制(如卷發(fā)棒、電吹風(fēng)、電爐、熱得快、電熱杯等實(shí)施自動(dòng)識(shí)別控制)、夜間小功率設(shè)置、移相插座識(shí)別、負(fù)載學(xué)習(xí)功能(白名單)。

5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有預(yù)付費(fèi)基礎(chǔ)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。







5.3系統(tǒng)功能

AcrelCloud-3100學(xué)生宿舍版預(yù)付費(fèi)云平臺(tái)是與ADM130(一進(jìn)三出)或ADF300L(多回路計(jì)量箱)預(yù)付費(fèi)電能表配套的云平臺(tái)。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(jī)在內(nèi)的集成系統(tǒng)。針對(duì)高校宿舍這一特殊應(yīng)用場(chǎng)合研發(fā)，主要實(shí)現(xiàn)電能監(jiān)控、時(shí)間管理、惡性負(fù)載管理、預(yù)付費(fèi)管理等在高校宿舍中存在的特殊需求。







批量操作：系統(tǒng)支持對(duì)宿舍進(jìn)行批量設(shè)置，批量初始化、批量下發(fā)基礎(chǔ)電量、批量設(shè)置負(fù)控、批量設(shè)置時(shí)控等，方便學(xué)校進(jìn)行統(tǒng)一管理。







惡性負(fù)載自動(dòng)識(shí)別控制：對(duì)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(shí)別控制，發(fā)現(xiàn)這些發(fā)熱電器自動(dòng)斷電。惡性負(fù)載暫停時(shí)間和次數(shù)可通過(guò)軟件設(shè)定。







基礎(chǔ)電費(fèi)：可以設(shè)置每月給學(xué)生下發(fā)的免費(fèi)輔助電費(fèi)，覆蓋式下發(fā)，不累計(jì)。

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







對(duì)接一卡通支付：系統(tǒng)支持中間庫(kù)，接口等方式對(duì)接學(xué)校一卡通，方便學(xué)生自助購(gòu)電 。

一進(jìn)三出：ADM130電表支持三回路輸出，各回路單獨(dú)分合閘、惡性負(fù)載、時(shí)控等設(shè)置。







遠(yuǎn)程售電：操作員可以通過(guò)后臺(tái)給宿舍進(jìn)行電費(fèi)充值，學(xué)生也可以通過(guò)學(xué)習(xí)一卡通、學(xué)校微信公眾號(hào)進(jìn)行自助充值。

遠(yuǎn)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(tái)，快速便捷，免去人工抄表 。

遠(yuǎn)程控制：可對(duì)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。

5.4系統(tǒng)設(shè)備選型







6結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步， 傳統(tǒng)的宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)在的宿舍用電監(jiān)控，只有將現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用起來(lái)，才能夠較方便、較有效率的對(duì)宿舍用電進(jìn)行監(jiān)控，特別是現(xiàn)在宿舍安全問(wèn)題頻發(fā)， 所以建立新的宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)是很有必要的，由此可見(jiàn)，對(duì)于宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的研究要隨著時(shí)代的進(jìn)步較深入。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫立輝,王海.基于單片機(jī)的宿舍多功能用電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2016(04)：135-138+141.

[2]舒明銳，李陶云，暢曉鵬，郭晉秦.宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的研究

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019.11版


江蘇安科瑞電器制造有限公司專(zhuān)注于導(dǎo)軌電能表,有源濾波柜,工礦用電監(jiān)管,電動(dòng)機(jī)保護(hù)器廠家,環(huán)保用電監(jiān)測(cè),物聯(lián)網(wǎng)電表,一體式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器,油煙在線監(jiān)控,智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器等

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