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囊兹嘉铩Ｔ谒奚醿?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(kù)，接口等方式對(duì)接學(xué)校一卡通，方便學(xué)生自助購(gòu)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?。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)，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(zhǎng)度不宜大于100米。

產(chǎn)品遵循國(guó)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(kù)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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