基于互聯網時代的宿舍智能用電監控系統的應用

更新時間：2020-09-29

技術文章

淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801

摘要：隨著“互聯網+’’行動計劃的發展，高校進行學生宿舍大功率電器的人工檢查即將成為過去式，而錯誤率低，更快速，更準確，效率高，采用電腦計量電費，讓學生實時了解用電詳情，可以節省學校對于檢查大功率所耗費的人力、物力及財力的“互聯網+高校學生宿舍智能電表”將會普遍高校。本文將從研究背景與意義、系統設計和數據監控三個方面以廣東培正學院為例進行研究分析。

關鍵詞：“互聯網+”；智能用電；監控系統

1研究的背景與意義

1.1論文研究背景

隨著總理提出的“互聯網+”行動計劃在國內的進一步發展，高校作為國家高等人才的孵化場地和灌輸青年創新思想的重要橋梁，必將面臨著一場技術性改革的浪潮。“互聯網+高校學生宿舍智能電表”就是一個順應時代發展和滿足社會需求的創新型項目。大部分高校并未實行“互聯網+高校學生宿舍智能電表”項目，存在著相當大的市場開拓空問；出臺“互聯網+”行動計劃，對項目具有一定的扶持性和促進性；國內高校大學生數量呈遞增趨勢上升，學校對學生安全保障模塊投入資金不斷增加。因此，廣東培正學院學生宿舍的管理方法也應逐步順應潮流，與“互聯網+”時代下的智能監控系統相結合，與國家政策思想相呼應。

1.2論文研究意義

現今，眾多高校進行學生宿舍大功率電器檢查工作時，所用的方法普遍是人工檢查，然而，這種方法不僅耗時、效率低、成本高，而且往往會出現滯后性、偏差大、缺乏準確性的結果，鑒于此種現狀，我們打算為此開發一種可植入學生宿舍電能表的智能用電監控系統。使用智能用電監控系統代替傳統的宿舍大功率突擊檢查，錯誤率低，更快速，更準確，效率高，可以節省學校對于檢查大功率所耗費的人力、物力及財力。同時，有良好

的收益反饋，采用電腦計量電費，讓學生實時了解用電詳情，智能用電管理系統可查詢顯示房間的“新購電量費用”、“用電量”、“剩余電量”數據，促使學生們養成隨手關燈、節約用電的良好習慣，每月學校供應學生正常照明的用電量，超過部分按量計費，以節省開支。以及可以通過系統網絡來進行在線繳納電費，更加快速方便的服務于高校師生。而且可在學生違規使用大功率電器時，實時監控以及采取自動斷電等措施來保障學生用電安全，對違規學生進行及時的用電安全教育以及警告，避免因違規使用大功率電器而造成的危害和損失。

2系統設計

2.1系統構架概況

宿舍智能用電監控系統是通過智能電表進行控制、以串口服務器作為橋梁搭建而成的控制系統。在此系統中，主要包括三個部分：智能電表終端、數據采集監控、宿舍智能用電監控。

宿舍智能用電系統可以安裝在局域網內Pc機中，通過校園內網進行登錄，并且根據用戶所有權限，對其開啟相應的功能(收費、監控、管理員)。收費機采用學生自主登錄進行繳費，并可查詢自身是否有違規用電警告。收費機提供宿舍的用電預繳費、違規查詢、出繳費單功能。監控機主要提供對當前繼電器狀態的查詢、當前各棟宿舍樓的用電狀態查詢、查看已有斷電情況宿舍的用電記錄。管理員對此擁有所有功能登錄，并且負責監控、設置當前狀態下智能電表的運行參數(限制電流、限制負載、設置單價電價、設置無收費基礎用電額度、設置運行時間段、超時繳費時進行斷電)。同時，加入與以往有所不同的地方：使用學生自主使用終端付清電費，無需人工；系統對違規用電宿舍自動進行斷電，并在15分鐘之后恢復用電狀態。

數據采集監控需要安裝在局域網內的服務器上，對電表進行實時監控，用于采集電表的實時數據，如電壓、電流、功率、斷電信息等，對電表進行時間運行的調制。同時，為了防止數據采集監控出現異常導致程序無法運行不能進行實時監控，在出現錯誤的時候自動重啟。

2.2系統功能介紹

(1)剩余電量提醒功能：對每間宿舍用電情況進行監控，在低于一定電量的時候，進行用電提醒，傳達到宿舍人員手機中。

(2)電量控制能力：在沒有剩余電量的情況下，會進行自動斷電能力，在充值繳費之后自動恢復用電。

(3)內網電量管理功能：通過內網對宿舍所用電量情況進行查看。

(4)基礎免費電量設置：管理員可批量或是單個對免費電量進行設置。

(5)用電量統計分析功能：對每棟／每間宿舍電量做出每月統計，亦可對歷史數據進行查詢，并且產生數據分析圖表。

(6)控制用電功能：對于當時段所用電量進行設置，超出負荷范圍進行斷電處理，在15分鐘之后恢復通電，并保存斷電記錄。

(7)自動識別控制功能：智能電表白帶功能，對電熱工具進行自動識別，當識別出電熱工具時進行斷電，在一分鐘之后恢復通電，并保留斷電記錄。

(8)遠程監控：可以通過Pc機進行實時監控，當系統出錯時可進行人工斷電。

(9)時間控制功能：對每個單間進行自動斷電和供電時間。

(10)權限劃分：管理員擁有對操作人員及操作Pc機進行不同操作的權限設置。

(11)退費管理：學期結束可將宿舍剩余電量進行退費處理。

3數據監控

3.1數據監控方面

(1)采集宿舍電表中的電壓、電流、功率、電能等即時信息：

(2)將采集到的數據寫入數據庫中；

(3)監控運行時的電壓、電流、功率是否超出設定值；

(4)監控運營時間是否在設定的時間內。

數據監控運行情況如下圖：

3.2數據庫設計

在后臺方面，使用“oracle lOg”。此系統是以分布式數據庫為核心的一組軟件產品，使用SQL作為數據庫語言。作為一個通用數據庫系統，它可以進行完整的數據管理；作為一個關系數據庫，它可以進行完備關系；作為一個分布式數據庫，它可以妥善完成分布式處理。同時，在管理上可做到簡化。

將大量復雜的配置和部署設置簡化或者取消，而對于使用頻率高的操作過程使用自動化。同時，Oracle所提供的存儲虛擬層會自動并簡化數據庫的儲存，那么在使用過程中，管理員就可以管理少數的磁盤組而無需整理上千萬的文件，并且自動存儲功能可以做到配置磁盤組，來進行提供數據冗余和數據的優化分配。因此在這個項目中，使用“oracle lOg”是較佳的方案。

4.安科瑞宿舍電能管理系統及選型

4.1 系統結構

AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有預付費基礎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。

4.2 系統功能

AcrelCloud-3100學生宿舍版預付費云平臺是與ADM130（一進三出）或ADF300L（多回路計量箱）預付費電能表配套的云平臺。它是以電能管理網站和集中抄表軟件為主，包括服務器，通訊管理機在內的集成系統。針對高校宿舍這一特殊應用場合研發，主要實現電能監控、時間管理、惡性負載管理、預付費管理等在高校宿舍中存在的特殊需求。