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淺談高校公寓安全用電管理系統(tǒng)的應(yīng)用與探索

 更新時(shí)間:2020-06-04 點(diǎn)擊量:226

蔣超萍

江蘇安科瑞電器制造有限公司  江蘇江陰  214405

1高校學(xué)生宿舍用電管理現(xiàn)狀

高校學(xué)生宿舍是學(xué)生學(xué)習(xí)、生活的場(chǎng)所,因此高校學(xué)生宿舍就成為學(xué)校安全事故的多發(fā)地段,并成為學(xué)校安全管理工作和難點(diǎn),因此加強(qiáng)學(xué)生宿舍的安全管理是宿舍管理工作的核心。據(jù)調(diào)查了解,高校學(xué)生宿舍存在的安全隱患問題可以歸納為以下方面:

(1)學(xué)生安全意識(shí)淡薄,對(duì)宿舍用電安全缺乏足夠的認(rèn)識(shí),對(duì)學(xué)校的各項(xiàng)安全用電管理制度持抵觸態(tài)度。首先大功率違章電器屢禁不止,冬天的電熱毯、電取暖器,夏天的電風(fēng)扇,日常的電熱水壺、熱得快,做飯的電飯煲、電磁爐,由于學(xué)生宿舍的供電線路和設(shè)備是按照普通照明用電設(shè)計(jì)的,在人員密集區(qū)中使用大功率電器使本來設(shè)計(jì)負(fù)荷小的線路和設(shè)備承載著超大負(fù)荷易引起線路設(shè)備著火。另外在使用大功率電器時(shí)由于通電后遺忘或放置不當(dāng)?shù)仍蛞几浇囊兹嘉?。在宿舍?nèi)私拉電線現(xiàn)象也比較嚴(yán)重。電線經(jīng)常被拖來拖去造成絕緣層損壞接頭松動(dòng)易造成線路短路或因接觸不良發(fā)熱而起火。

(2)高校管理人員對(duì)學(xué)生宿舍安全用電工作認(rèn)識(shí)不到位,大多數(shù)管理人員對(duì)此存一種僥幸心理,認(rèn)為火災(zāi)不會(huì)發(fā)生在自己身邊。負(fù)責(zé)用電安全管理的部門,在執(zhí)行檢查時(shí),力度不夠強(qiáng)。學(xué)校的違規(guī)電器檢查工作大多數(shù)都是學(xué)生干部在做,這樣會(huì)形成一些死角,使得檢查不深入、不細(xì)致。對(duì)查到的違規(guī)電器使用者,學(xué)校又出于對(duì)學(xué)生發(fā)展的考慮,總是對(duì)其輕描淡寫的處理一下就完事了,這也表明學(xué)校的相關(guān)管理部門對(duì)安全用電工作認(rèn)識(shí)不到位。

(3)用電線路隨意拉扯,線路負(fù)荷與用電設(shè)備的不匹配,導(dǎo)致的安全事故時(shí)有發(fā)生。如高校代步電動(dòng)車充電沒有合理規(guī)范的充電場(chǎng)所。

2安全用電管理應(yīng)對(duì)措施

(1)加強(qiáng)宣傳教育,對(duì)學(xué)生進(jìn)行多種形式的安全教育工作是保障高校宿舍安全用電管理工作的關(guān)鍵。

(2)加強(qiáng)設(shè)備管理,完善學(xué)生宿舍設(shè)備設(shè)施,提供公共區(qū)域的電吹風(fēng)、飲水機(jī)(熱開水)、洗衣機(jī)等。提高了學(xué)生生活品質(zhì),同時(shí)安全也有保障。

(3)加強(qiáng)宿舍內(nèi)部用電管控,通過智能電表,對(duì)宿舍用電進(jìn)行回路改造,每個(gè)用電回路進(jìn)行相應(yīng)特點(diǎn)的用電管理,對(duì)于出現(xiàn)違規(guī)設(shè)備的接入,給與及時(shí)有效的用電保護(hù)。

(4)提供智能化分析云平臺(tái),對(duì)非安全用電的行為及時(shí)推送宿舍管理人員。并通過大數(shù)據(jù)提供系統(tǒng)分析,對(duì)宿舍用電電器以及用電行為進(jìn)行診斷;對(duì)線路線損進(jìn)行分析;對(duì)學(xué)生用電行為進(jìn)行分析。

(5)加強(qiáng)宿管安全用電管理培訓(xùn),提高宿管人員安全素質(zhì)及操作。

(6)定期檢查線路巡更,檢查線路老化、脫落等。

3高校安全用電智能硬件設(shè)備

在用電安全問題上,宿舍智能化的硬件設(shè)施的建設(shè),它可以在一定程度上杜絕用電安全隱患,減少管理人員工作,減輕宿舍管理難度。目前,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展科學(xué)技術(shù)不斷的提高,進(jìn)入校園學(xué)生公寓的用電器也越來越多,空調(diào)、熱水器等大功率電器也成為了學(xué)生公寓的標(biāo)配,這些設(shè)備的接入,讓校園用電環(huán)境更加復(fù)雜,加之傳統(tǒng)的單回路式智能電表已經(jīng)不能滿足當(dāng)前校園用電管理的需求,使得公寓管理難度越來越大。在這樣的環(huán)境下,分路管理控制的需求導(dǎo)致了兩路三控式智能電表應(yīng)運(yùn)而生,其結(jié)構(gòu)框圖如 1。兩路三控式智能電表,即兩路獨(dú)立計(jì)量,三路用電獨(dú)立控制。在滿足單回路式智能電表所有功能外,其兩路計(jì)量具備獨(dú)立的電價(jià)方案,且支持兩路獨(dú)立扣費(fèi)與合并扣費(fèi),使扣費(fèi)模式更靈活。三路用電獨(dú)立控制,實(shí)現(xiàn)用電控制更方便。除此之外其內(nèi)部還具備高速 AD 采樣芯片,對(duì)電壓、電流波形進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、分析,用于能效指紋識(shí)別,可以實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的限制非授權(quán)設(shè)備的使用。目前應(yīng)用環(huán)境主要是對(duì)空調(diào)的獨(dú)立控制,對(duì)插座的獨(dú)立控制,以及對(duì)照明的獨(dú)立控制,這樣的應(yīng)用與設(shè)計(jì)方式,使得學(xué)生公寓管理更智能、安全。

圖1:結(jié)構(gòu)框圖

4非授權(quán)用電設(shè)備的識(shí)別

(一)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對(duì)少量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到的結(jié)果,是比較片面的,不足以證明實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,所以需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,因此對(duì)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是*的。通過模擬校園用電環(huán)境,在實(shí)驗(yàn)室中布置了變頻空調(diào)、定頻空調(diào)、電吹風(fēng)、熱得快、熱水壺、微波爐、筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)電腦、多功能電熱鍋、電磁爐、電飯煲、電飯鍋、飲水機(jī)、電熱毯、電風(fēng)扇、可調(diào)插座等用電設(shè)備。

(二)數(shù)據(jù)采集與傳輸采用分辨率為16bit,采樣率為6.4KHz 的兩路*獨(dú)立的二階 ∑-ΔADC 對(duì)功率變化前、后的電壓波形、電流波形進(jìn)行同步采樣,并通過數(shù)據(jù)集中器等設(shè)備,將采集的波形數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至后臺(tái)服務(wù)器。

(三)識(shí)別方法能效指紋是通過生物指紋衍生而來,它是通過對(duì)用電設(shè)備的電流波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,而提取出的特征值。利用存檔的能效指紋與接入的用電設(shè)備的能效指紋進(jìn)行比對(duì),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備種類的識(shí)別,即能效指紋識(shí)別。

(四)初步成果通過對(duì)用電設(shè)備電壓、電流波形數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)捕捉與數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程交互,在后臺(tái)利用諧波分析法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、波形相似法等,實(shí)現(xiàn)了對(duì)用電設(shè)備能效指紋的提取,從而達(dá)到對(duì)用電設(shè)備種類的識(shí)別,其識(shí)別率高達(dá)99%。

5物聯(lián)網(wǎng)以及系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析診斷

每一臺(tái)智能電表具備了一個(gè)固定RS485通訊端口和可熱插拔的通訊模塊端口。安裝是集中式,通過布置有線 RS485 連接的方式進(jìn)行通訊;安裝是分散式,通過熱插拔模塊的微功率自組網(wǎng)方式進(jìn)行通訊;從而保證每一臺(tái)設(shè)備都能夠穩(wěn)定、時(shí)效、準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)和狀態(tài)反饋給系統(tǒng)。系統(tǒng)可以根據(jù)表計(jì)終端的狀態(tài)或者通過終端反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,對(duì)于報(bào)警信息可以進(jìn)行微*推送,也可以進(jìn)行 WEB 端報(bào)警顯示。右圖是微*針對(duì)管理員對(duì)學(xué)生公寓違規(guī)電器的信息推送,表計(jì)能夠智能識(shí)別判斷線路上的用電負(fù)載,可以對(duì)增量屬性進(jìn)行判斷,總負(fù)荷進(jìn)行管控,當(dāng)可能存在安全隱患的時(shí)候,會(huì)進(jìn)行跳閘斷電,并將信息進(jìn)行記錄,系統(tǒng)會(huì)向管理員推送報(bào)警信息,做到事故可查、可追溯、可管理。

6安科瑞宿舍用電管理系統(tǒng)及選型

6.1 系統(tǒng)方案

  高校宿舍作為一個(gè)特殊應(yīng)用場(chǎng)合,在傳統(tǒng)的電能管理需求的基礎(chǔ)上有著與其他應(yīng)用場(chǎng)合所不同的要求,強(qiáng)調(diào)的是用電控制管理,如宿舍的時(shí)間管理(按時(shí)熄燈、按時(shí)送電,某一些設(shè)備如空調(diào)不能納入熄燈范圍)、惡性負(fù)載控制、基礎(chǔ)電量設(shè)置等。系統(tǒng)建設(shè)的意義:

  方便學(xué)校對(duì)宿舍的用電收費(fèi),學(xué)生群體眾多,傳統(tǒng)的后付費(fèi)方式已無法滿足校方需求,收費(fèi)管理可與校園一卡通對(duì)接,學(xué)生可以自助繳費(fèi)。
  通過技術(shù)手段加強(qiáng)對(duì)宿舍的用電管理,可實(shí)現(xiàn)時(shí)間定時(shí)控制、惡性負(fù)載檢測(cè)、基礎(chǔ)電費(fèi)下發(fā)等適合學(xué)校規(guī)范管理的功能。
  人性化的方案設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)單一宿舍內(nèi)的多個(gè)支路的獨(dú)立控制,讓學(xué)生可獲得更高質(zhì)量的宿舍生活提供了支持。
  惡性負(fù)載控制(如卷發(fā)棒、電吹風(fēng)、電爐、熱得快、電熱杯等實(shí)施自動(dòng)識(shí)別控制)、夜間小功率設(shè)置、移相插座識(shí)別、負(fù)載學(xué)習(xí)功能(白名單)。

6.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  AcrelCloud-3100整合高校需求,在原有預(yù)付費(fèi)基礎(chǔ)上增加了宿舍電能管理所需的各種功能,解決了高校宿舍電能管理問題。

6.3系統(tǒng)功能

  AcrelCloud-3100學(xué)生宿舍版預(yù)付費(fèi)云平臺(tái)是與ADM130(一進(jìn)三出)或ADF300L(多回路計(jì)量箱)預(yù)付費(fèi)電能表配套的云平臺(tái)。它是以電能管理wang站和集中抄表軟件為主,包括服務(wù)器,通訊管理機(jī)在內(nèi)的集成系統(tǒng)。針對(duì)高校宿舍這一特殊應(yīng)用場(chǎng)合研發(fā),主要實(shí)現(xiàn)電能監(jiān)控、時(shí)間管理、惡性負(fù)載管理、預(yù)付費(fèi)管理等在高校宿舍中存在的特殊需求。

批量操作:系統(tǒng)支持對(duì)宿舍進(jìn)行批量設(shè)置,批量初始化、批量下發(fā)基礎(chǔ)電量、批量設(shè)置負(fù)控、批量設(shè)置時(shí)控等,方便學(xué)校進(jìn)行統(tǒng)一管理。

惡性負(fù)載自動(dòng)識(shí)別控制:對(duì)不允許使用的發(fā)熱電器(如電爐、熱得快、電熱杯等)實(shí)施自動(dòng)識(shí)別控制,發(fā)現(xiàn)這些發(fā)熱電器自動(dòng)斷電。惡性負(fù)載暫停時(shí)間和次數(shù)可通過軟件設(shè)定。 

基礎(chǔ)電費(fèi):可以設(shè)置每月給學(xué)生下發(fā)的免費(fèi)輔助電費(fèi),覆蓋式下發(fā),不累計(jì)。

時(shí)間控制功能:支持多8個(gè)時(shí)段設(shè)置宿舍供電斷電,方便管理學(xué)生宿舍作息 。

對(duì)接一卡通支付:系統(tǒng)支持中間庫,接口等方式對(duì)接學(xué)校一卡通,方便學(xué)生自助購電 。

一進(jìn)三出:ADM130電表支持多三回路輸出,各回路單獨(dú)分合閘、惡性負(fù)載、時(shí)控等設(shè)置。

遠(yuǎn)程售電:操作員可以通過后臺(tái)給宿舍進(jìn)行電費(fèi)充值,學(xué)生也可以通過學(xué)習(xí)一卡通、學(xué)校微*公眾號(hào)進(jìn)行自助充值。

遠(yuǎn)程集中抄表:抄表信息通過網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái),快速便捷,免去人工抄表 。

遠(yuǎn)程控制:可對(duì)任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作,方便管理。

6.4系統(tǒng)設(shè)備選型

7安科瑞故障電弧產(chǎn)品介紹

7.1概述

故障電弧探測(cè)器(以下簡(jiǎn)稱探測(cè)器)對(duì)接入線路中的故障電弧(包括故障并聯(lián)電弧、故障串聯(lián)電弧)進(jìn)行有效的檢測(cè),當(dāng)檢測(cè)到線路中存在引起火災(zāi)的故障電弧時(shí),可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的聲光報(bào)警,并將報(bào)警信息傳輸給上端監(jiān)控設(shè)備,以實(shí)現(xiàn)預(yù)警火災(zāi)發(fā)生的目的。故障電弧探測(cè)器適用于工業(yè)與民用建筑中10KW及其以下的電氣線路,其保護(hù)線路長度不宜大于100米。

產(chǎn)品遵循國標(biāo)GB 14287.4-2014,可適用于養(yǎng)老院、學(xué)校、商業(yè)建筑、賓館、工廠、庫房、圖書館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂場(chǎng)所等。

7.2 技術(shù)參數(shù)

7.3 功能應(yīng)用

(1)故障電弧檢測(cè) 故障電弧探測(cè)器對(duì)接入線路中的故障電?。òü收喜⒙?lián)電弧、故障串聯(lián)電?。┻M(jìn)行有效的檢測(cè),當(dāng)檢測(cè)到線路中存在引起火災(zāi)的故障電弧時(shí),發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

出廠默認(rèn)電流保護(hù)設(shè)定值為2.5A,聯(lián)動(dòng)DO開關(guān)打開。

(2)自檢功能 探測(cè)器具備自檢功能,在主界面下長按/自檢鍵,系統(tǒng)將進(jìn)入自檢狀態(tài),查看設(shè)備是否完好。

(3)消音功能 在報(bào)警狀態(tài)下,長按消音鍵,探測(cè)器報(bào)警聲音消除。

(4)報(bào)警復(fù)位(解除報(bào)警)當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí),可通過長按復(fù)位解除報(bào)警;如果在進(jìn)行復(fù)位操作后未排除報(bào)警故障,探測(cè)器將再次進(jìn)入故障報(bào)警狀態(tài)。

(5)集中監(jiān)控 集中監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過RS485,接受現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào),發(fā)出報(bào)警信號(hào)及控制指令。采用Modbus-RTU 協(xié)議通訊,通訊距離為500米,同一鏈路可監(jiān)控32臺(tái)探測(cè)器。

【參考文獻(xiàn)】

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安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019.11版

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