高校宿舍用电监控管理系统的应用

时间：2022-08-04

摘要：本文研究的是在智能电表的基础上实现对宿舍用电的监控，使用智能电表能够解决现今存在的宿舍管理问题，并且其操作简单，不仅省时还省力。

关键词:智能电表；用电监控系统；宿舍用电

0引言

宿舍用电监控系统是针对目前学生用电特点和一些需要解决的安全问题而开发出来的一种用电监控系统。宿舍用电监控系统是以智能电表为核心的用电管理系统，对于该系统的电能表，多采用远程控制形式的电能表，这样就能使该系统能够达到远程抄表的目的，除此之外，还能够自主的控制时间，遇到异常情况及时报警等功能。

1宿舍用电监控系统的介绍

宿舍用电监控系统的核心是智能电表，通过串口服务器搭建远程监控系统，对于这种远程监控系统，其主要构成分三部分：宿舍用电管理系统、数据的采集和监控服务、智能电表终端。

（1）宿舍用电管理系统

宿舍用电管理系统可以安装在远端 pc或局域网 pc上，然后根据用户权限来启用系统功能（售电、监控用电、管理）。售电主要由售电机负责，其主要作用是向宿舍售电、配电、退电等。监控用电则是由监控器负责，其主要监控用电转台、设备信息等。管理一般是由相关的管理人员来控制，管理人员的主要任务是设置智能电表的相关参数和运行参数，其包括限流、设制电价、控制供电时间段、分配用电额度等。

（2）数据的采集和监控服务

对于该系统来说，监控服务尤为关键，对于电表运行信息的监控必须24h进行，以便收集电表的数据，例如电压、电流、功率等用电信息。通过监控服务，控制智能电表的运行时间、记录违规用电信息。为了防止异常情况导致程序不运行使用电得不到监控，在监控服务出现故障后应立即重启程序。

（3）智能电表终端

对于智能电表终端，其采用的是单向费控多功能智能电表，其设计是采用飞思卡尔的解决方案，这样使智能电表较传统电表功能更加丰富，作用更加大。

2宿舍用电监控系统的核心--智能电表

智能电表的发明是在20世纪90年代，从90年代至今，智能电表能够集多功能为一体，这也导致了智能电表的种类繁多。接下来就介绍该类监控系统所使用的智能电表。电流、电压采样点路是将线路中的大电流和外部的220V电压转换成小电流、小电压信号的形式，经过电能计量**集成电路将数据导入芯片，然后微处理器使用SPI总线将其读取和设置，然后将数据输出到显示器中显示。

（1）电流、电压采样电路

该智能电表中的电流、电压采样是通过互感器来实现的，因为这样可以实现典雅与电流回路可以分隔开，并且能够提高电子式电能表的抗干扰能力，但其不足是成本太高。

（2）电能计量**集成电路

在该集成电路中，采用CS5464来将搜接收到的电信号经过计算得到相关数据，让后发送出去，其计算的内容有：电压和电流的计算、功率的计算（瞬时功率、平均功率、视在功率、

无视功率等）。

（3）通信接口

对于该监控系统的通信接口有两个：红外通信接口、RS485 通信接口。红外通信接口的主要作用是对红外信道进行调解。而RS485通信接口的主要作用是实现主从机之间的信息交换。

（4）SPI 总线

SPI 总线技术的使用可以使传输速率大大加快，从而可以提高智能电表的工作效率。

3宿舍用电监控系统的基础--串口服务器

串口服务器能够实现透明传输技术，其能够将TCP网络数据包或UDP数据包与通信接口数据进行透明传输，其一般使用的是ARM处理器、 ulinux 的操作系统。使用串口服务器

可以将不带网络功能的设备接入网络。现今，串口服务器的应用十分广泛，例如：门禁系统、自助银行系统、电力监控等，其系统框图如图 1 所示。

串口服务器的工作模式有四种：TCP Client模式、UDP模式、UDPserver模式和TCP server模式。

4宿舍用电监控系统使用的前提--系统软件

宿舍用电监控系统的关键之一就是软件的开发，其开发的主要内容是宿舍用电管理系统服务和数据采集监控服务，对于现今的开发平台，种类繁多，每个平台又有多种开发语言，在进行该系统的系统软件开发时使用 vs2010 开发平台，宿舍用电管理系统采用的语言是C#，数据采集监控服务使用的语言是VC++。

5安科瑞宿舍用电管理系统及选型

5.1 系统方案

高校宿舍作为一个特殊应用场合，在传统的电能管理需求的基础上有着与其他应用场合所不同的要求，强调的是用电控制管理，如宿舍的时间管理（按时熄灯、按时送电，某一些设备如空调不能纳入熄灯范围）、恶性负载控制、基础电量设置等。系统建设的意义：

方便学校对宿舍的用电收费，学生群体众多，传统的后付费方式已无法满足校方需求，收费管理可与校园一卡通对接，学生可以自助缴费。
通过技术手段加强对宿舍的用电管理，可实现时间定时控制、恶性负载检测、基础电费下发等适合学校规范管理的功能。
人性化的方案设计，可实现单一宿舍内的多个支路的独立控制，让学生可获得更高质量的宿舍生活提供了支持。
恶性负载控制（如卷发棒、电吹风、电炉、热得快、电热杯等实施自动识别控制）、夜间小功率设置、移相插座识别、负载学习功能（白名单）。

5.2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。

5.3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。

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。

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。

5.4系统设备选型

6结束语

随着社会的不断进步，传统的宿舍用电监控系统已经不能满足现在的宿舍用电监控，只有将现代化技术应用起来，才能够更方便、更有效率的对宿舍用电进行监控，特别是现在宿舍安全问题频发，所以建立新的宿舍用电监控系统是很有必要的，由此可见，对于宿舍用电监控系统的研究要随着时代的进步更深入。

【参考文献】

[1]孙立辉,王海.基于单片机的宿舍多功能用电监控系统的设计[J].现代电子技术,2016（04）：135-138+141.

[2]舒明锐，李陶云，畅晓鹏，郭晋秦.宿舍用电监控系统的研究

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版

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