摘要
本文針對高校學生較高價的電梯大廈用電特點,從安全用電角度提出了一套集用電管理、計量、惡性負載智能識别控制、實時跟蹤檢測等功能于一體的數字化安全用電管理系統技術解決方案———學生較高價的電梯大廈智能控電管理系統。
關鍵詞:較高價的電梯大廈惡性負載安全用電智能系統
0、引言
近年來,為了響應國家建立節約型社會的号召,伴随着高等學校後勤社會化改革的迅速推進,各地高等學校對原有的校内學生較高價的電梯大廈采用了新的管理模式。各地、各高等學校積極利用社會資金,通過各種管道,采用社會化的辦法,建設了一批高品質高标準的學生較高價的電梯大廈,較大地改善了大學生們的生活與學習條件,受到了高等學校師生的普遍歡迎。較高價的電梯大廈内的
配置由過去滿足基本生活需求的裝置,到如今設有電熱水器、空調、電腦、浴霸等。傳統的對學生較高價的電梯大廈采取限電流、定時間斷送電的用電管理模式顯然無法滿足大學生們的使用需求。更值得一提的是被稱之為惡性負載的電器,如燒開水用的電爐、“熱得快”等産品,這些違章電器的使用給學生較高價的電梯大廈的用電帶來了很大的安全隐患,對學生生命财産安全造成極大的威脅。為了解決高校學生較高價的電梯大廈安全用電存在的諸多問題,筆者經過多方調研,在原有的學生宿舍集中用電系統的基礎上,從安全用電角度提出了一套适合高校學生較高價的電梯大廈使用的數字化安全用電管理系統技術解決方案———學生較高價的電梯大廈智能控電管理系統。
1、系統基本要求
(1)下圖為學生較高價的電梯大廈智能控電管理系統的結構框圖。本系統中的數字化控制子產品采用智能化數學模型控制技術,集用電管理、計量、惡性負載智能識别控制、實時跟蹤檢測等優點于一身,是學生較高價的電梯大廈智能控電管理系統的核心部分。
(2)組網方式。本系統采用分布式單元控制設計原則,結構簡單,既可以采用成本低、對網絡布線要求不高的RS-485總線進行組網,也可以采用高校校園區域網路進行組網,更可以采用中國移動GSM無線網絡進行組網。在此我們以第一種組網方式進行技術分析。
(3)系統微機的基本配置:CPU主頻1.7GHz及以上;作業系統:主流作業系統,如Windows2000/XP;記憶體;硬碟;顯示器等。
2、系統基本功能及原理
(1)單元控制子產品基本功能
1資料采集、傳輸與惡性負載智能識别控制。
2內建電路晶片、單元控制子產品要求具備解釋并執行系統微機指令的功能,每個單元控制子產品分管8個房間控制子產品,采用超大規模內建電路晶片,內建獨立的CPU單元和資料處理單元,即使資料傳輸線路有故障或斷電也不會引起資料丢失。單元控制子產品内部須設定可靠的電源檢測電路、看門狗電路、資料存儲保護電路,具有過載斷電、斷電自動恢複能力和防雷、防過電壓措施,并在系統管理程式上實作資料備份、資料校驗處理、資料塊保護處理及指令備援等抗幹擾措施,使整個系統穩定可靠的運作。
(2)房間控制子產品基本功能
1、計量、房間控制子產品發送計量脈沖信号,執行計量任務。
2、控制、房間控制子產品執行單元控制子產品發出的指令,接通或斷開房間的總電源。子產品的關鍵部件為繼電器,可選用新型的大電流電觸點的磁保持繼電器,利用12V電壓的正負脈沖信号驅動。
(3)惡性負載智能識别控制的基本原理
1、建立數學模型、學生較高價的電梯大廈智能控電管理系統根據學生使用電器的用電動态參數建立數學模型,根據其用電特點将電器分為阻性負載和感性負載。
2、自動識别控制、系統CPU程式自動跟蹤檢測電器瞬間加電時功率點的大小,經過分析後發出控制指令。如下圖,假設系統設定惡性負載的識别功率為300W,當使用大于300W的阻性負載(如電爐、“熱得快”等),系統檢測識别後發出指令切斷該房間的電源。當房間使用感性負載(如電腦、充電器等),系統檢測後識别為正常用電負載,所有的正常負載都不會累加。當房間使用1500W的電熱水器時,系統CPU程式實時跟蹤檢測到電熱水器的瞬間加電功率點處于開放的範圍,也會識别為正常用電負載制指令。如下圖,假設系統設定惡性負載的識别功率為300W,當使用大于300W的阻性負載(如電爐、“熱得快”等),系統檢測識别後發出指令切斷該房間的電源。當房間使用感性負載(如電腦、充電器等),系統檢測後識别為正常用電負載,所有的正常負載都不會累加。當房間使用1500W的電熱水器時,系統CPU程式實時跟蹤檢測到電熱水器的瞬間加電功率點處于開放的範圍,也會識别為正常用電負載。
(4)用電查詢管理器基本功能
1、查詢管理,單獨控制、用電查詢管理器設定在每棟學生較高價的電梯大廈樓,為本棟樓的中央控制單元。
2、內建電路晶片、采用新一代工業計算機設計原理,內建了CPU、存儲器、RS232接口、RS485接口,以及防止程式鎖死的看門狗時鐘控制晶片等。用電查詢管理器設計為壁挂式小型箱體裝置,顯示面闆采用LCD液晶顯示屏,面闆設定小型數字鍵盤。當系統管理微機因故停機或人為關機時,用電查詢管理器可以替代系統管理微機的部分工作,執行本棟樓的實時用電查詢功能和定時斷電送電等任務。
(5)用電管理程式基本功能
1、房間号碼設定、通過系統微機内的用電管理程式可以設定學生較高價的電梯大廈的樓号和房間号碼。如第5号學生較高價的電梯大廈1樓的第8個房間,其對應的系統編号為5108。
2、房間定時限流、通過系統微機内的用電管理程式可以設定實作每個單獨房間的定時、定量、限電流等單獨管理控制。
3、惡性負載識别、通過系統微機内的用電管理程式設定惡性負載的識别功率,智能識别違章電器和普通電器。例如:若識别功率設定為300W(識别功率高校可按實際要求自行調整設定),則300W以上的電爐、“熱得快”等違章電器一律被禁用,而正常的普通電器(如:電腦、照明、台燈等)不管功率多少,全部正常使用。
4、收費管理、通過系統微機内的用電管理程式可以随時為所有房間或每個房間交納電費。針對高校為學生提供基本定額免費電量的要求,用電管理程式設定了定額免費電量自動充值功能,在每月指定的時間将基本定額免費電量補充到所有房間或指定房間。
5、其他功能、本系統還設定了欠費自動報警或停電、交費自動送電功能,退費管理功能,換房管理功能,公用電費可分攤功能等。這些功能可以有效的解決高校學生較高價的電梯大廈用電管理中遇到的一些日常問題。如高校一般每年調整一次學生房間,退費管理功能和換房管理功能就比較适用。
(6)用電安全保護
1、短路過流保護。學生較高價的電梯大廈智能控電管理系統在系統控制機櫃輸出端設定了短路、過流雙重保護功能,有效保護了學生用電時的人身安全。
2、違章斷電。當學生在房間内使用違章電器時,系統會在5秒鐘内切斷該房間的總電源;學生将違章電器摘除後,系統經過檢測識别後可在一分鐘内自動恢複送電,無需人工進行恢複,安全用電十分友善。
(7)遠端控制及實時監控報警
1、遠端控制、學生較高價的電梯大廈智能控電管理系統所有的管理操作都可以在系統管理微機上完成,真正做到了遠端控制。所有的管理資料在系統管理微機和數字化單元控制子產品之間實時傳輸存儲、互為備份,確定了管理資料的安全性。
2、實時監控、在系統管理微機顯示器上,高校學生較高價的電梯大廈每個房間用電功率大小以“★”号多少表示,“★”越多表示該房間實時用電功率越大。當滑鼠指向房間時,系統立即實時顯示所指房間的實際用電功率參數等數值,相當于設定了一個多參數同時顯示虛拟電表。
(8)财務管理
1、财務統計分析、學生較高價的電梯大廈智能控電管理系統的管理程式還設定了财務報表統計、财務分析等功能,友善高校财務管理。同時系統自動記錄管理者的所有工作并生成系統日志,系統日志不可修改,避免了财務作弊行為。
2、可擴充性、學生較高價的電梯大廈智能控電管理系統預留了聯網接口,可以支援校園一卡通收費管理系統的授權收費終端,同時可提供與校園一卡通對接的接口參數等。
3、Acrel-EIOT能源物聯網雲平台
3.1概述
Acrel-EIoT能源物聯網開放平台是一套基于物聯網資料中台，建立統一的上下行資料标準，為網際網路使用者提供能源物聯網資料服務的平台。使用者僅需購買安科瑞物聯網傳感器，選配網關，自行安裝後掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業資料服務。
該平台提供資料駕駛艙、電氣安全監測、電能品質分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支援多平台、多語言、多終端資料通路。
3.2應用場所
本平台适用于較高價的電梯大廈出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統內建商、小型物業、智慧城市、變配電站、建築樓宇、通信基站、工業能耗、智能燈塔、電力運維等領域。
3.3平台結構
3.4平台功能
3.4.1電力集抄
電力集抄子產品可以實作對各種監測資料的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方面實作供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進行綜合檢測和統一管理；在資料資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室内各裝置運作（包括曆史和實時參數，并根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或列印，提高工作效率，節約人力資源。
3.4.2能耗分析
能耗分析子產品采用自動化、資訊化技術，實作從能源資料采集、過程監控、能源媒體消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生産以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的資料處理與分析技術，進行離線生産分析與管理，實作全廠能源系統的統一排程，優化能源媒體平衡、有效利用能源，提高能源品質、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水準的目的。
3.4.3預付費管理
1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限配置設定，檢視系統日志等功能；
2）系統配置：對建築、通訊管理機、儀表及預設參數進行配置；
3）使用者管理：對商鋪使用者執行開戶、銷戶、遠端分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；
4）售電管理：對已開戶的表進行遠端售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；
5）售水管理：對已開戶的表進行遠端售水、退水、記錄查詢等操作；
6）報表中心：提供售電、售水财務報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統所有的報表及記錄查詢，都支援excel格式導出。
3.4.4充電樁管理
通過物聯網技術，對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地資料采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警。雲平台包含了充電收費和充電樁營運的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、财務管理、變壓器監控、營運分析、基礎資料管理等功能。
3.4.5智能照明
智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室内照明、城市路燈等照明回路的用電狀态進行不間斷地資料監測，也可以實作定時開關政策配置及背景遠端管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水準，并達到一定節能減挂的效果。
3.4.6安全用電
安全用電采用自主研發的剩餘電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩餘電流）進行不間斷的資料跟蹤與統計分析，并将發現的各種隐患資訊及時推送給企業管理人員，指導企業實作第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隐患，實作“防患于未然”的目的。
3.4.7智慧消防
通過雲平台進行資料分析、挖掘和趨勢分析，幫助實作科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目标。填補了原先針對“九小場所”和危化品生産企業無法有效監控的空白，适應于所有公建和民建，實作了無人化值守智慧消防，實作智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統化”、用電管理“精細化”的實際需求。
3.5系統硬體配置
4、結束語
“學生較高價的電梯大廈智能控電管理系統”應是專門針對高校學生較高價的電梯大廈用電特點及其急需解決的安全用電問題,采用智能化數學模型控制技術建構的全套數字化安全用電管理系統技術解決方案。目前市場上已有一些技術産品可以滿足一般的集中用電管理要求,但在惡性負載智能識别控制技術和實時跟蹤檢測手段等方面還有待進一步提高。
參考文獻
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[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.