基于互联网时代的宿舍智能用电监控系统的应用

关键词：“互联网+”；智能用电；监控系统                                    
 
1研究的背景与意义
1.1论文研究背景
      随着总理提出的“互联网+”行动计划在国内的进一步发展，高校作为国家高等人才的孵化场地和灌输青年创新思想的重要桥梁，必将面临着一场技术性改革的浪潮。“互联网+高校学生宿舍智能电表”就是一个顺应时代发展和满足社会需求的创新型项目。大部分高校并未实行“互联网+高校学生宿舍智能电表”项目，存在着相当大的市场开拓空问；政府出台“互联网+”行动计划，对项目具有一定的扶持性和促进性；国内高校大学生数量呈递增趋势上升，学校对学生安全保障模块投入资金不断增加。因此，广东培正学院学生宿舍的管理方法也应逐步顺应潮流，与“互联网+”时代下的智能监控系统相结合，与国家政策思想相呼应。
1.2论文研究意义
      现今，众多高校进行学生宿舍大功率电器检查工作时，所用的方法普遍是人工检查，然而，这种方法不仅耗时、效率低、成本高，而且往往会出现滞后性、偏差大、缺乏准确性的结果，鉴于此种现状，我们打算为此开发一种可植入学生宿舍电能表的智能用电监控系统。使用智能用电监控系统代替传统的宿舍大功率突击检查，错误率低，更快速，更准确，效率高，可以节省学校对于检查大功率所耗费的人力、物力及财力。同时，有良好
的收益反馈，采用电脑计量电费，让学生实时了解用电详情，智能用电管理系统可查询显示房间的“新购电量费用”、“用电量”、“剩余电量”数据，促使学生们养成随手关灯、节约用电的良好习惯，每月学校供应学生正常照明的用电量，超过部分按量计费，以节省开支。以及可以通过系统网络来进行在线缴纳电费，更加快速方便的服务于高校师生。而且可在学生违规使用大功率电器时，实时监控以及采取自动断电等措施来保障学生用电安全，对违规学生进行及时的用电安全教育以及警告，避免因违规使用大功率电器而造成的危害和损失。
 
2系统设计
2.1系统构架概况
       宿舍智能用电监控系统是通过智能电表进行控制、以串口服务器作为桥梁搭建而成的控制系统。在此系统中，主要包括三个部分：智能电表终端、数据采集监控、宿舍智能用电监控。
宿舍智能用电系统可以安装在局域网内Pc机中，通过校园内网进行登录，并且根据用户所有权限，对其开启相应的功能(收费、监控、管理员)。收费机采用学生自主登录进行缴费，并可查询自身是否有违规用电警告。收费机提供宿舍的用电预缴费、违规查询、出缴费单功能。监控机主要提供对当前继电器状态的查询、当前各栋宿舍楼的用电状态查询、查看已有断电情况宿舍的用电记录。管理员对此拥有所有功能登录，并且负责监控、设置当前状态下智能电表的运行参数(限制电流、限制负载、设置单价电价、设置无收费基础用电额度、设置运行时间段、超时缴费时进行断电)。同时，加入与以往有所不同的地方：使用学生自主使用终端付清电费，无需人工；系统对违规用电宿舍自动进行断电，并在15分钟之后恢复用电状态。
       数据采集监控需要安装在局域网内的服务器上，对电表进行实时监控，用于采集电表的实时数据，如电压、电流、功率、断电信息等，对电表进行时间运行的调制。同时，为了防止数据采集监控出现异常导致程序无法运行不能进行实时监控，在出现错误的时候自动重启。
2.2系统功能介绍
       (1)剩余电量提醒功能：对每间宿舍用电情况进行监控，在低于一定电量的时候，进行用电提醒，传达到宿舍人员手机中。
       (2)电量控制能力：在没有剩余电量的情况下，会进行自动断电能力，在充值缴费之后自动恢复用电。
       (3)内网电量管理功能：通过内网对宿舍所用电量情况进行查看。
       (4)基础免费电量设置：管理员可批量或是单个对免费电量进行设置。
       (5)用电量统计分析功能：对每栋／每间宿舍电量做出每月统计，亦可对历史数据进行查询，并且产生数据分析图表。
       (6)控制用电功能：对于当时段所用电量进行设置，超出负荷范围进行断电处理，在15分钟之后恢复通电，并保存断电记录。
       (7)自动识别控制功能：智能电表白带功能，对电热工具进行自动识别，当识别出电热工具时进行断电，在一分钟之后恢复通电，并保留断电记录。
       (8)远程监控：可以通过Pc机进行实时监控，当系统出错时可进行人工断电。
       (9)时间控制功能：对每个单间进行自动断电和供电时间。
      (10)权限划分：管理员拥有对操作人员及操作Pc机进行不同操作的权限设置。
      (11)退费管理：学期结束可将宿舍剩余电量进行退费处理。
 
3数据监控
3.1数据监控方面
      (1)采集宿舍电表中的电压、电流、功率、电能等即时信息：
      (2)将采集到的数据写入数据库中；
      (3)监控运行时的电压、电流、功率是否超出设定值；
      (4)监控运营时间是否在设定的时间内。
数据监控运行情况如下图：

 
3.2数据库设计
     在后台方面，使用“oracle lOg”。此系统是以分布式数据库为核心的一组软件产品，使用SQL作为数据库语言。作为一个通用数据库系统，它可以进行完整的数据管理；作为一个关系数据库，它可以进行完备关系；作为一个分布式数据库，它可以妥善完成分布式处理。同时，在管理上可做到简化。
     将大量复杂的配置和部署设置简化或者取消，而对于使用频率高的操作过程使用自动化。同时，Oracle所提供的存储虚拟层会自动并简化数据库的储存，那么在使用过程中，管理员就可以管理少数的磁盘组而无需整理上千万的文件，并且自动存储功能可以做到配置磁盘组，来进行提供数据冗余和数据的优化分配。因此在这个项目中，使用“oracle lOg”是较佳的方案。
 
4.安科瑞宿舍电能管理系统及选型
4.1 系统结构
      AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有预付费基础上增加了宿舍电能管理所需的各种功能，解决了高校宿舍电能管理问题。
 
 
 
4.2  系统功能
      AcrelCloud-3100学生宿舍版预付费云平台是与ADM130（一进三出）或ADF300L（多回路计量箱）预付费电能表配套的云平台。它是以电能管理网站和集中抄表软件为主，包括服务器，通讯管理机在内的集成系统。针对高校宿舍这一特殊应用场合研发，主要实现电能监控、时间管理、恶性负载管理、预付费管理等在高校宿舍中存在的特殊需求。

 
 
       批量操作：系统支持对宿舍进行批量设置，批量初始化、批量下发基础电量、批量设置负控、批量设置时控等，方便学校进行统一管理。

 
      恶性负载自动识别控制：对不允许使用的发热电器（如电炉、热得快、电热杯等）实施自动识别控制，发现这些发热电器自动断电。恶性负载暂停时间和次数可通过软件设定。  

       基础电费：可以设置每月给学生下发的免费辅助电费，覆盖式下发，不累计。
时间控制功能：支持8个时段设置宿舍供电断电，方便管理学生宿舍作息 。
 
 
 
       远程售电：操作员可以通过后台给宿舍进行电费充值，学生也可以通过学习一卡通、学校微信公众号进行自助充值。
       远程集中抄表：抄表信息通过网关实时上传到云平台，快速便捷，免去人工抄表 。
       远程控制：可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理 。
 
 
       对接一卡通支付：系统支持中间库，接口等方式对接学校一卡通，方便学生自助购电 。
       一进三出：ADM130电表支持三回路输出，各回路单独分合闸、恶性负载、时控等设置。
  
4.3 系统设备选型
 

 
 
 
 
参考文献
[1]DL／T 645—2007，中华人民共和国电力行业标准[S]．北京：国家电网公司．2007.
[2]陈俊炜，简淑怡，许泽恩，蔡幸旸.“互联网+”时代的宿舍智能用电监控系统-以广东培正学院为例.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.
 
作者简介：王蒙蒙，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为预付费系统的研发与应用。