胡冠楠
安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

摘要：論文設(shè)計(jì)了適用于學(xué)生公寓的自助式預(yù)付費(fèi)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T電行為，通過報(bào)警和拉閘防止事故的發(fā)生。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的紅外遙控通信技術(shù)，通過遙控卡實(shí)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(dòng)抄表，降低了抄表勞動(dòng)和管理成本。預(yù)付費(fèi)采取先交錢再用電用水，無需人工斷電催費(fèi)，有利于樹立學(xué)生正確消費(fèi)意識(shí)。
關(guān)鍵詞：自助式；預(yù)付費(fèi)；遙控卡；水電管理

1.前言
       由于國民經(jīng)濟(jì)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(gè)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(jì)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(jìn)。
       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(shí)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(shí)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(fèi)，需要每天定時(shí)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(fèi)，而且容易引起火災(zāi)，威脅生命財(cái)產(chǎn)安全。4.伴隨信息技術(shù)的發(fā)展，電腦等電子品進(jìn)入宿舍，用電難以測量控制，也難以禁止非法用電。5.抄表難、收費(fèi)難、管理更難。管理成本高，勞動(dòng)強(qiáng)度大。6.采用傳統(tǒng)的機(jī)械式儀表，精度低、誤差大、啟動(dòng)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(duì)不上。7.機(jī)械表壽命較短，成本高，一般情況下5年則需更換一次。8.供水管理上隨意性大，不利于管理的規(guī)范化。因此，實(shí)施自助化、智能化、信息化管理公寓用電、用水，已成為加強(qiáng)后勤管理建設(shè)，提高服務(wù)意識(shí)的關(guān)鍵方向。

2.系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)
       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(gè)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(duì)用戶的遙控卡進(jìn)行預(yù)充水電。用戶將充電后的遙控卡與相應(yīng)的儀表進(jìn)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(jìn)行累加。只有當(dāng)儀表上剩余電量大于零時(shí)，才能使用。當(dāng)剩余電量不足時(shí)，會(huì)發(fā)出警報(bào)。剩下的電量是零時(shí)，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(bào)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(gè)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(dòng)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(jià)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算和支付費(fèi)用，充值費(fèi)用和其他費(fèi)用一次性支付，并整理出各種數(shù)據(jù)表格。如果有欠費(fèi)或其它問題，用戶不能正常使用水和電。系統(tǒng)可以對(duì)預(yù)付水電費(fèi)、月用水電量、各種費(fèi)用進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，并以表格形式打印供管理部門核對(duì)。

3.系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)
       自助式控電控水管理系統(tǒng)主要分為管理系統(tǒng)、水電計(jì)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。

                                                                           圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3.1管理系統(tǒng)。
       管理系統(tǒng)主要用于支付管理、計(jì)算數(shù)據(jù)、處理報(bào)表和打印資料，以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和維護(hù)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(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)管理和計(jì)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(jì)算機(jī)。上位管理計(jì)算機(jī)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(fèi)、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(fèi)用和累計(jì)用水電量，綜合實(shí)現(xiàn)充值，儀表讀數(shù)和應(yīng)收費(fèi)用的管理和計(jì)算。使用此系統(tǒng)，可以對(duì)各類記錄進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)，打印所需的統(tǒng)計(jì)報(bào)表和收費(fèi)單據(jù)；管理部門可以通過系統(tǒng)提供的功能隨時(shí)了解用戶的用電、用水情況;各種應(yīng)收費(fèi)用可以通過限制用水電的方式收取。
3.2水電計(jì)量設(shè)備儀表。
       相關(guān)儀器都是通過國家計(jì)量認(rèn)證，符合國家有關(guān)計(jì)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。

                                                                      圖2數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)圖
       電能表采用單相紅外預(yù)付費(fèi)電能表或三相紅外預(yù)付費(fèi)電能表。其使用壽命長，設(shè)計(jì)使用壽命15年；具有過載保護(hù)功能，當(dāng)用戶負(fù)載超過設(shè)定負(fù)載值25秒時(shí)，儀表會(huì)自動(dòng)切斷電源，以保護(hù)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(duì)水、電、氣進(jìn)行充值。遙控卡由用戶自己保管，用戶方便掌握自己的消費(fèi)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(jìn)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.安科瑞宿舍預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的介紹及選型
4.1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題。

4.2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：支持多達(dá)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。

       遠(yuǎn)程售電：操作員可以通過后臺(tái)給宿舍進(jìn)行電費(fèi)充值，學(xué)生也可以通過學(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。

       對(duì)接一卡通支付：系統(tǒng)支持中間庫，接口等方式對(duì)接學(xué)校一卡通，方便學(xué)生自助購電。
       一進(jìn)三出：ADM130電表支持多達(dá)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。
4.3系統(tǒng)設(shè)備選型
 

5.結(jié)語
       自從啟動(dòng)后勤社會(huì)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(duì)公寓的用電和用水進(jìn)行變通管理。如果不理順關(guān)系、加強(qiáng)服務(wù)，必然會(huì)積累矛盾，有礙于后勤部門對(duì)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(fèi)工作簡化到幾乎可以忽略不計(jì)。系統(tǒng)通過預(yù)付費(fèi)方法，達(dá)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(fèi)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(fèi)，實(shí)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(fèi)，后勤輕輕松松管理。

參考文獻(xiàn):
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[3]安科瑞高校宿舍預(yù)付費(fèi)電控系統(tǒng).2019.11版.
[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2019.11版.