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浅谈学生宿舍用电管理系统的设计及应用

文章更新时间：2023-05-23　点击量：168

摘要：各种电器给我们的生活带来了极大的便利，但不安全的用电方式也给我们的生活带来了巨大的安全风险，特别是学生公寓的安全用电管理是学校面临的一项重要任务。从安全用电的角度，提出了集用电管理、计量、恶性负荷智能识别控制、实时跟踪检测等功能于一体的多功能智能用电管理系统。

关键词：宿舍安全用电；预付费；恶性负荷；智能管理；

一概述

近年来，为了改善和满足大学生的生活条件，宿舍配置从过去满足设备的基本生活需求，到热水淋浴、空调、电话、电视和计算机高速网络终端，因此，在当前学生宿舍的电气改造或设计中，必须满足当前负荷要求，考虑未来的发展。然而，学校明确禁止学生在宿舍使用热、电炉、电饭煲、电熨斗、电磁炉、电热杯、电水壶、暖手宝、电热毯等容易发生火灾和触电事故的电器。为了消除宿舍集体用电的安全隐患，相关方面往往需要花费大量的人力、物力和精力来检查宿舍是否使用了大功率电器，但收效甚微。基于用电安全、电线使用寿命等因素，如何运用科学手段进行科学管理，提出了“集用电管理、计量、恶性负荷智能识别控制、实时跟踪检测等功能于一体的多功能智能用电管理系统"。该系统能自动监控宿舍是否使用违章电器，并能立即切断宿舍电源，从根本上消除宿舍使用禁用电器的现象，从而消除用电隐患。

二宿舍用电智能管理系统的组成

宿舍电力智能管理系统采用微电子技术精确测量功率，采用专用大型集成电路、最新单片处理器和外围芯片技术设计制造。该系统由宿舍智能管理模块、数据网关、管理终端、宿舍管理数据中心和系统软件组成。具有安全用电、节能管理、精确测量等功能。

1网络组成：RS485总线之间的宿舍智能管理模块与数据网关（MOD-bus协议)采用双绞屏蔽线通过钢管敷设，手拉手连接；数据网关、管理终端等设备均为五种以太网连接和放射式网络。

2模块简介：

（1）宿舍智能管理模块：一路220V20A交流电源输入，2-4路16A开关输出综合智能管理模块。

（2）数据网关:是实现RS485转换为以太网传输的网络附件。

（3）管理终端:是宿舍管理员管理和操作终端设备，设置在管理员处，有管理员权限；可以实现开关灯、售电、违章用电处罚等操作。还可以管理每个宿舍的居民，记录人员的姓名、班级、入住时间、离开时间、离开原因等。

（4）宿舍管理数据中心机:是设置在学生管理处的中心处理机，具有管理员权限、程序员权限等高级权限；可实现入住开户、开关灯、售电、退售、违法用电处罚、毕业销户、与学校相关管理部门数据交换等操作。

三宿舍电智能管理系统功能

1恶性负载识别功能

模块具有恶性负载识别功能：禁止使用电炉、热快、电磁炉、微波炉、电热毯、吹风机等大功率或引起接触火灾的负载，允许1.2kW~1.5kW空调正常使用；其技术基础不同于传统的负载识别技术，主要是功率限制。传统的负载识别技术限制了恶性负载的使用，并限制了功率大于其设定起始功率的空调负载。

2模块灵活的管理功能

一路输入，二~四路输出，可方便实现宿舍管理要求，输出分别对应照明、插座、空调、卫生间供电电路；通过管理系统实现照明、插座、空调、卫生间供电；例如：晚上11点统一关灯，在空调季节关闭风扇和空调电源；宿舍可能无人关闭所有电源；在有卫生间的宿舍，夜间关灯后可统一转移夜间照明模式，夜间照明模式电源为DC12V；同时，对于需要限制插座用电的宿舍，插座的电源可以单独限制；在不使用空调风扇的季节，关闭所有空调电源。

3精确测量功能

管理中心主机通过通信网络收集各分散安全模块的数据信息，设置计算、查询、统计、打印和参数，实现中心管理的电费计量、预售电力管理和安全用电控制；具有累计支持后付费、低功率报警功能和正负电能，可积累两个方向，有效防止泄漏现象。

4软件功能强大

可实现远程开关灯管理、实时监控、模块参数设置；支持数据库和定制；可集成水表，实现节能管理；支持校园网络WEB查询、权限登录、时间自动控制；可实现一卡通系统的自动电力销售。

四宿舍用电智能管理系统在实际项目中的应用

在新校区宿舍的设计中，结合学校普遍存在的用电安全管理隐患和学校领导对用电安全管理的新要求，我们在本次设计中采用了这个智能管理系统。学校共建6栋宿舍楼，4人一间宿舍。每个宿舍都有一个独立的卫生间，每个宿舍都有一个空调插座。根据宿舍特点和用电负荷，设计中每个宿舍设置配电箱；每层强电井设置楼层总配电箱；一层强电井设置总电源进线配电箱。如图1所示，每个宿舍终端配电箱设置智能宿舍管理模块，为1路220V20A交流电源输入，4路16A开关输出，包括照明、插座、卫生间用电和空调用电。模块具有恶性负荷识别功能，通过管理系统实现分时或季节照明、插座、空调、卫生间供电，可方便实现宿舍用电管理要求：

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图1宿舍终端配电箱系统图

如图2所示，宿舍电力智能管理系统由宿舍智能管理模块、数据网关、管理终端、宿舍管理数据中心和系统软件组成。宿舍智能管理模块设置在每个宿舍的终端配电箱中，数据网关设置在每层强电井中，管理终端设置在每个宿舍值班室，宿舍管理数据中心设置在学生管理办公室。该系统的工作原理：

（1）RS485总线之间的每个独立宿舍智能管理模块与数据网关（MOD-BUS协议)，采用双绞屏蔽线穿钢管敷设手拉手连接；

（2）数据网关、管理终端等设备连接五种以太网，放射式网络到每栋建筑设置的网络交换机。管理终端是宿舍管理员管理和操作终端设备，具有管理员权限；可实现开关灯、电力销售、非法电力处罚等操作。还可以管理每个宿舍的居民，记录姓名、班级、入住时间、离开时间、离开原因等。

（3）每栋建筑通过六种单模光纤向学生管理办公室传输数据，通过通信网络收集各分散安全模块的数据信息，进行计算、查询、统计、打印和参数设置，实现中心管理的电费计量、预售管理和安全用电控制；学生管理办公室宿舍管理数据中心机具有管理员权限、程序员权限等先进权限；可实现开户、开关灯、电力销售、退售、非法用电处罚、毕业销售、与学校有关管理部门的数据交换。

（4）宿舍电力智能管理系统软件功能强大，可实现远程开关灯管理、实时监控、模块参数设置；支持数据库和定制；可集成水表实现节能管理；支持校园网络网络网络查询、权限登录、时间自动控制；可实现一卡通系统的自动电力销售。上述功能可扩展，需要实现软件升级开发，节省早期资本投资。

图2.jpg