淺談學生宿舍用電管理系統的設計及應用

文章更新時間：2023-05-23　點擊量：701

摘要：各種電器給我們的生活帶來了極大的便利，但不安全的用電方式也給我們的生活帶來了巨大的安全風險，特別是學生公寓的安全用電管理是學校面臨的一項重要任務。從安全用電的角度，提出了集用電管理、計量、惡性負荷智能識別控制、實時跟蹤檢測等功能于一體的多功能智能用電管理系統。

關鍵詞：宿舍安全用電；預付費；惡性負荷；智能管理；

一概述

近年來，為了改善和滿足大學生的生活條件，宿舍配置從過去滿足設備的基本生活需求，到熱水淋浴、空調、電話、電視和計算機高速網絡終端，因此，在當前學生宿舍的電氣改造或設計中，必須滿足當前負荷要求，考慮未來的發展。然而，學校明確禁止學生在宿舍使用熱、電爐、電飯煲、電熨斗、電磁爐、電熱杯、電水壺、暖手寶、電熱毯等容易發生火災和觸電事故的電器。為了消除宿舍集體用電的安全隱患，相關方面往往需要花費大量的人力、物力和精力來檢查宿舍是否使用了大功率電器，但收效甚微。基于用電安全、電線使用壽命等因素，如何運用科學手段進行科學管理，提出了“集用電管理、計量、惡性負荷智能識別控制、實時跟蹤檢測等功能于一體的多功能智能用電管理系統"。該系統能自動監控宿舍是否使用違章電器，并能立即切斷宿舍電源，從根本上消除宿舍使用禁用電器的現象，從而消除用電隱患。

二宿舍用電智能管理系統的組成

宿舍電力智能管理系統采用微電子技術精確測量功率，采用專用大型集成電路、最新單片處理器和外圍芯片技術設計制造。該系統由宿舍智能管理模塊、數據網關、管理終端、宿舍管理數據中心和系統軟件組成。具有安全用電、節能管理、精確測量等功能。

1網絡組成：RS485總線之間的宿舍智能管理模塊與數據網關（MOD-bus協議)采用雙絞屏蔽線通過鋼管敷設，手拉手連接；數據網關、管理終端等設備均為五種以太網連接和放射式網絡。

2模塊簡介：

（1）宿舍智能管理模塊：一路220V20A交流電源輸入，2-4路16A開關輸出綜合智能管理模塊。

（2）數據網關:是實現RS485轉換為以太網傳輸的網絡附件。

（3）管理終端:是宿舍管理員管理和操作終端設備，設置在管理員處，有管理員權限；可以實現開關燈、售電、違章用電處罰等操作。還可以管理每個宿舍的居民，記錄人員的姓名、班級、入住時間、離開時間、離開原因等。

（4）宿舍管理數據中心機:是設置在學生管理處的中心處理機，具有管理員權限、程序員權限等高級權限；可實現入住開戶、開關燈、售電、退售、違法用電處罰、畢業銷戶、與學校相關管理部門數據交換等操作。

三宿舍電智能管理系統功能

1惡性負載識別功能

模塊具有惡性負載識別功能：禁止使用電爐、熱快、電磁爐、微波爐、電熱毯、吹風機等大功率或引起接觸火災的負載，允許1.2kW~1.5kW空調正常使用；其技術基礎不同于傳統的負載識別技術，主要是功率限制。傳統的負載識別技術限制了惡性負載的使用，并限制了功率大于其設定起始功率的空調負載。

2模塊靈活的管理功能

一路輸入，二~四路輸出，可方便實現宿舍管理要求，輸出分別對應照明、插座、空調、衛生間供電電路；通過管理系統實現照明、插座、空調、衛生間供電；例如：晚上11點統一關燈，在空調季節關閉風扇和空調電源；宿舍可能無人關閉所有電源；在有衛生間的宿舍，夜間關燈后可統一轉移夜間照明模式，夜間照明模式電源為DC12V；同時，對于需要限制插座用電的宿舍，插座的電源可以單獨限制；在不使用空調風扇的季節，關閉所有空調電源。

3精確測量功能

管理中心主機通過通信網絡收集各分散安全模塊的數據信息，設置計算、查詢、統計、打印和參數，實現中心管理的電費計量、預售電力管理和安全用電控制；具有累計支持后付費、低功率報警功能和正負電能，可積累兩個方向，有效防止泄漏現象。

4軟件功能強大

可實現遠程開關燈管理、實時監控、模塊參數設置；支持數據庫和定制；可集成水表，實現節能管理；支持校園網絡WEB查詢、權限登錄、時間自動控制；可實現一卡通系統的自動電力銷售。

四宿舍用電智能管理系統在實際項目中的應用

在新校區宿舍的設計中，結合學校普遍存在的用電安全管理隱患和學校領導對用電安全管理的新要求，我們在本次設計中采用了這個智能管理系統。學校共建6棟宿舍樓，4人一間宿舍。每個宿舍都有一個獨立的衛生間，每個宿舍都有一個空調插座。根據宿舍特點和用電負荷，設計中每個宿舍設置配電箱；每層強電井設置樓層總配電箱；一層強電井設置總電源進線配電箱。如圖1所示，每個宿舍終端配電箱設置智能宿舍管理模塊，為1路220V20A交流電源輸入，4路16A開關輸出，包括照明、插座、衛生間用電和空調用電。模塊具有惡性負荷識別功能，通過管理系統實現分時或季節照明、插座、空調、衛生間供電，可方便實現宿舍用電管理要求：

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圖1宿舍終端配電箱系統圖

如圖2所示，宿舍電力智能管理系統由宿舍智能管理模塊、數據網關、管理終端、宿舍管理數據中心和系統軟件組成。宿舍智能管理模塊設置在每個宿舍的終端配電箱中，數據網關設置在每層強電井中，管理終端設置在每個宿舍值班室，宿舍管理數據中心設置在學生管理辦公室。該系統的工作原理：

（1）RS485總線之間的每個獨立宿舍智能管理模塊與數據網關（MOD-BUS協議)，采用雙絞屏蔽線穿鋼管敷設手拉手連接；

（2）數據網關、管理終端等設備連接五種以太網，放射式網絡到每棟建筑設置的網絡交換機。管理終端是宿舍管理員管理和操作終端設備，具有管理員權限；可實現開關燈、電力銷售、非法電力處罰等操作。還可以管理每個宿舍的居民，記錄姓名、班級、入住時間、離開時間、離開原因等。

（3）每棟建筑通過六種單模光纖向學生管理辦公室傳輸數據，通過通信網絡收集各分散安全模塊的數據信息，進行計算、查詢、統計、打印和參數設置，實現中心管理的電費計量、預售管理和安全用電控制；學生管理辦公室宿舍管理數據中心機具有管理員權限、程序員權限等先進權限；可實現開戶、開關燈、電力銷售、退售、非法用電處罰、畢業銷售、與學校有關管理部門的數據交換。

（4）宿舍電力智能管理系統軟件功能強大，可實現遠程開關燈管理、實時監控、模塊參數設置；支持數據庫和定制；可集成水表實現節能管理；支持校園網絡網絡網絡查詢、權限登錄、時間自動控制；可實現一卡通系統的自動電力銷售。上述功能可擴展，需要實現軟件升級開發，節省早期資本投資。

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