摘 要：基于新開普公司在河池學院建設(shè)水電智能系統(tǒng)的過程，闡述解決當前公寓水電管理遇到的常見問題，研究了水電費余量的轉(zhuǎn)移，供電線路的分路，水電量報表統(tǒng)計，惡意用電的判斷、切斷和恢復等系列問題。

關(guān)鍵詞：學生公寓；系統(tǒng)平臺；聯(lián)網(wǎng)電表；一卡通

一系統(tǒng)平臺建設(shè)任務

1系統(tǒng)背景

高校后勤管理系統(tǒng)是一個龐大的管理體系，目前學校宿舍、公寓用電管理是其中重要的一個環(huán)節(jié)，學校宿舍、公寓內(nèi)危險用電、惡意用電、偷dian、漏電、超負荷用電等現(xiàn)象一直是困擾后勤管理的普遍問題；近幾年隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，學校宿舍、公寓內(nèi)電腦以及各種電器逐漸地普及，導致用電量與日俱增，以往的單一照明用電已不能滿足日常的需求，同時學校宿舍、公寓電費開支日益變大，各學校也不時出現(xiàn)用電安全問題。

2系統(tǒng)初步結(jié)構(gòu)

建設(shè)系統(tǒng)由 RS485 或 TCP-IP 聯(lián)網(wǎng)電表管理機（集中器）、抄送器、聯(lián)網(wǎng)型電表、自助購電機、監(jiān)控管理工作站、監(jiān)控管理軟件組成；本系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)電表適合于集中安裝或分散安裝的聯(lián)網(wǎng)電表。

3系統(tǒng)應具備的功能

1）采用先進計量和控制芯片，具有判斷大功率阻性負載的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)惡載和超載斷電，有功電能計量準確，計量精度達到 1.0 級。2）聯(lián)網(wǎng)電表系統(tǒng)可實現(xiàn)自助購電，無縫接入校園一卡通系統(tǒng)。3）采用外部 E2PROM 保存數(shù)據(jù)，壽命長達 10 年，支持掉電保存數(shù)據(jù)功能，數(shù)據(jù)保存安全可靠。4）可多卡購電，支持退電、補電、房間類型管理等操作。5）電表具有按時斷電功能設(shè)置，電表具有兩路輸出功能。6）智能管理：下載電量，計量用電量，根據(jù)剩余電量實現(xiàn)開斷繼電管理。學生換房不影響正常的購電和用電。7）負荷控制：限制用戶*大功率（可修改），超負荷自動斷電，超載是否啟用可由參數(shù)設(shè)置，設(shè)置為 0 時不啟用。不管表處于開通還是沒有開通狀態(tài)，只要參數(shù)設(shè)置了超載功率不為 0 時，超載即啟用，如果出現(xiàn)超負荷就會自動斷電。8）惡性負載控制：此表可以準確地識別出惡性負載，并能快速地做出斷電的反應，限制用戶惡性負載。惡載是否啟用可通過參數(shù)卡設(shè)置，設(shè)置為 0 時為不啟用。不管表處于開通還是沒有開通，只要參數(shù)卡設(shè)置了惡載功率不為 0 時，惡載即啟用，如果出現(xiàn)有惡性負載就會自動斷電。9） 提示信息：LCD 液晶顯示，可顯示本次充值電量、剩余電量、累計用電量、請購點、房間號、取卡、超載、惡載以及異常提示信息。10）防竊電、異常用電、非法用電自動記錄功能。11）低限提醒：剩余電量不足時，顯示請購電，提示電量不足，工作指示燈會快速閃爍。12）支持透支用電，透支的度數(shù)可由參數(shù)設(shè)定，透支范圍以度為單位。13）通信部分采用了 RS-485 通訊模式，外部鏈接抄送器進行數(shù)據(jù)通信。14）通信可以實時查詢當前的用電量，當前電器狀態(tài)。可以通過通信進行初始化參數(shù)，設(shè)置房間信息，進行單個房間或全部的斷送電功能。能夠?qū)崿F(xiàn)定時斷送電功能。

二系統(tǒng)應有的特點

1低電量報警

具有低電量報警功能，提示用戶及時購電：報警電量參數(shù)可以根據(jù)實際需要由參數(shù)設(shè)定，剩余電量等于或小于報警電量時，提醒用戶電量不足需及時購電。如不及時購電充值，當剩余電量為0時，繼電器斷開，購電充值才能恢復供電。

2超負荷控制

本款電表具有超負荷控制功能，即：可以通過參數(shù)對電表設(shè)置*大用電負荷 5（20）A 表缺省卻*大值5kW，10（40）A 表缺省*大值為10kW，如果用戶使用的電器設(shè)備的總功率超過設(shè)定的*大用電負荷 5 s，則電表切斷繼電器，停止供電，其中還可以設(shè)置超載斷電次數(shù)，設(shè)置好斷電次數(shù)，則需要刷授權(quán)卡才能供電，如果超載斷電次數(shù)設(shè)置為 0，超載斷電后直接刷用戶卡后自動聯(lián)通、恢復供電。如果仍存在超負荷情況，5 s 內(nèi)電表會再次切斷供電線路。

3透支用電

電表具有透支功能，使未及時辦卡的新入住用戶也能用電，并且透支的量也可以控制。DDSY1351這款電表，主要應用于校園、工業(yè)園區(qū)或企事業(yè)單位的公寓，用戶一般是相對流動住戶，電表內(nèi)設(shè)置有*大可透支電量參數(shù) （可以根據(jù)實際需要由參數(shù)設(shè)定），電量不足時報警提示用戶及時購電。如果管理方在新用戶入住時需要允許透支，當透支電量累計達到參數(shù)設(shè)定的*大可透支電量時，電表繼電器斷開停電，需要購電充值才能恢復供電，透支用電量從初次下載的電量里扣除。新住戶入住后應及時辦理用戶卡購電充值，注意當電表處于透支運行時，首ci購電充值后如果剩余電量小于或等于零，則不能供電。

4惡載斷電

本款表具有判斷大功率的阻性負載 （即惡性負載）功能，具體的惡載是否啟用及功率參數(shù)可通過聯(lián)網(wǎng)實時來傳遞（設(shè)置為 0 時即為不啟用）。電表在任何狀態(tài)下，只要參數(shù)設(shè)置了惡載功率，當發(fā)現(xiàn)有惡性負載時，LCD 會顯示惡載及剩余電量，同時繼電器會斷開，其中還可以設(shè)置惡載斷電次數(shù)，在設(shè)置好斷電次數(shù)后，如果惡載斷電了，經(jīng)過 5 min 后會自動送電，如果惡載的次數(shù)超過了設(shè)置的斷電次數(shù)，則需要刷授權(quán)卡才能供電。

5未用完電量可退電

當本房間住戶由于退房或其他原因需要退還電表的剩余電量時，可進行退電。操作步驟如下：

1）用戶拿要退電的卡在購電機上進行退電授權(quán)（輸入退電后想保存的剩余電量，這里是為了保證學生在離校前退電后仍能短時間用電），具體操作見《購電機操作說明》。2）用戶退電授權(quán)過的用戶卡到電表系統(tǒng)上進行退電，退電成功后顯示“OK"，剩余電量為保留電量，如果保留電量比當前剩余電量大，則電表上剩余電量為原來的剩余電量，退電量0。

3）退電操作后的表沒有可透支功能，如果用戶需要透支，要進行清零操作。

6房間換表不影響原有數(shù)據(jù)

當電表出現(xiàn)故障現(xiàn)場無法及時維修時，應更換新表，操作步驟如下：1）如果電表仍有顯示，記錄剩余電量和該表對應的房間號。如果不能顯示，記下電表的房間號。2）管理員將記錄的信息反饋給管理中心。3）維護人員拿到表后，安裝好電表，然后聯(lián)網(wǎng)更新傳遞參數(shù)，填寫換表登記單，用軟件系統(tǒng)收集下當前電表的MAC 及房間號。4） 通過上位軟件收集下所換表的MAC 及房間號，然后對這塊表進行單獨的初始化。初始化時把所換電表的剩余電量初始化到新表內(nèi)。電表已開通。5）維護人員把表登記單上交到管理中心，將換表信息入庫。此時換表操作完成。

7按房間號購電

用戶換房間后，只需要按照新房間號購電即可。

8自動提示剩余電量報警閥值

水電系統(tǒng)與校方的短信平臺、運營商的信息服務系統(tǒng)對接后，可支持設(shè)備異常短信息報警、系統(tǒng)故障報警、以及剩余電量報警閥值的設(shè)置，當剩余電量低于報警閥值時自動通過告警面板和手機短信等方式進行提示。

9固定水費收繳特殊定制功能

系統(tǒng)運用定制的業(yè)務流程及收費機制，通過批量扣費方式，扣除固定的已繳電費費用，作為每個使用用戶的分攤稅費收取，完成學校的特殊水費繳納需求。

10 7X24 靈活的自助購電方式

系統(tǒng)自助購電通過需要的房間號或戶號或戶主登記的手機號，在自助購電系統(tǒng)上查詢信息并完成購電，系統(tǒng)根據(jù)購電信息自動完成送電，并可在學校zhi定地點打印繳費憑證。

三計量表工作過程

用戶在管理中心購電或通過購電機自助購電，把新購電量充到本房間電表上，即可用電。購電與電量充值。用戶購電后請及時將所購電量充值到電表中，有未下載電量時不能再新購。用戶shou次充值如果小于已用透支量，則剩余電量為負值，繼電器關(guān)斷，只有當充值后剩余電量為正值時才能恢復正常供電。

用戶購電后請及時將所購電量充值到電表中，有未下載電量時不能再新購。用戶首ci充值如果小于已用透支量，則剩余電量為負值，繼電器關(guān)斷，只有當充值后剩余電量為正值時才能恢復正常供電。

四應用設(shè)備性能選擇

1帶惡性負載聯(lián)網(wǎng)型電表

使用 DDSY1351 型（單控）聯(lián)網(wǎng)型電表，產(chǎn)品符合 GB/T 17215.321—2008《1 和 2 級靜止式交流有功 電 能 表》、GB/T18460 《預付費售電系統(tǒng)》和Q/CAP 002.5—2012 《一卡通計費系統(tǒng) 非接觸卡預付費非電能表》等相關(guān)的標準和要求，集管理和自動控制為一體，用電預付費，計量準確，切斷可靠，可以提高供電管理效率，滿足學生公寓、集體宿舍用電的管理需求。本款電表和原先的校園一卡通兼容，使用方便。DDSY1354 型（雙控）非接觸式聯(lián)網(wǎng)智能電表滿足一個房間要求雙路控制的應用需求。兩種電表準確度等級為 1.0，額定電壓 220 V，負載電流有 10（40）A，5（20）A 等。

基本誤差：基本誤差控制在正負1.0%～1.5%之間。2）執(zhí)行標準：GB/T 17215.321—2008。3）起動電流：在負載電流為0.4%IB，參比電壓（230 V），參比頻率（50 Hz）和功率因數(shù)（cos φ）為1的條件下，電表應該連續(xù)計量電能。4）潛動：在不加負載電流，電壓為115%參比電壓條件下（265 V），電度表不應輸出脈沖（不計量電能）。5）電氣參數(shù)：工作電壓：0.70～1.15 的額定電壓 （165～265 V）。6） 絕緣試驗：≥2 kVAC/1 min。7）功耗：電壓線路≤2 W (10 VA) 電流線路≤4 VA。8）抗雷擊電壓：交流6kV。9）外形尺寸：115 mm×160 mm×65 mm。10）質(zhì)量：約0.45 kg。

2使用聯(lián)網(wǎng)電表管理機應有的功能

負責對互聯(lián)網(wǎng)電表的控制和數(shù)據(jù)采集，簡要查詢相應房間用電情況等信息，通、斷電命令的下載以及抄送器與電腦控制中心之間的數(shù)據(jù)傳輸，當有房間電量低于底限值時，將自動報警。管理機（集中器）將具有如下功能：1）查詢房間信息；2）具有TCP/IP 接口；3）查詢斷電房間；4）設(shè)置系統(tǒng)時間；5）手動房間送電；6）網(wǎng)絡(luò)查詢功能；7）手動房間斷電；8）查看管理機（集中器）IP；9）查看系統(tǒng)參數(shù)；10）設(shè)置開關(guān)時間（選裝有定時開關(guān)裝置的具有此功能）；11）查詢開關(guān)時間（選裝有定時開關(guān)裝置的具有此功能）；12）取消開關(guān)時間 (選裝有定時開關(guān)裝置的具有此功能)；13）通訊端口：上行 TCP/IP、RS485,下行 RS485；14）每個可連32個抄送器。

3使用抄送器應有的功能

1）管理機（集中器）到計量控制模塊的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)；2）本地數(shù)據(jù)處理：接收存儲定時送斷電參數(shù)；3）工裝功能：強制送斷電，測試送斷電，收集聯(lián)網(wǎng)電表MAC地址等；4）給聯(lián)網(wǎng)電表進行定時送斷電；5）RS485 可帶64個電表；6）通訊端口：上行一個RS485端口，下行一個RS485 端口，一個電流環(huán)端口。

五系統(tǒng)維護

系統(tǒng)日常維護；持卡購電；現(xiàn)金購電；補電管理；退電管理；換房管理；用電量較少的房間監(jiān)控；系統(tǒng)用電報表；

操作員操作情況報表；短信發(fā)送；綜合查詢；數(shù)據(jù)查詢；自定義報表查詢； WEB 自助查詢；日志管理；對接一卡通方案

六高校綜合能效解決方案

校園電力監(jiān)控與運維；后勤計費管理；能源管理系統(tǒng)；智慧消防系統(tǒng)

七平臺部署硬件選型

八結(jié)束語

本系統(tǒng)的建設(shè)目的在于解決學生公寓集中抄表出現(xiàn)的問題，減少人工的投入，更便于學生公寓用電管理的科學化，建立節(jié)約型校園的模塊化。

【參考文獻】

【1】 楊永清.公寓集中電表抄表系統(tǒng)設(shè)計案例 ——新開普水電管理系統(tǒng)的應用[J]廣西中進建設(shè)工程有限公司,2016,(121):32-37.

【2】 錢照明.電力電子技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2009.

【3】 高校綜合能效解決方案2022.5版.

【4】 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊2022.05版.