基于互聯(lián)網(wǎng)時代的宿舍智能用電監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

更新時間：2020-09-29

技術(shù)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(lián)網(wǎng)+’’行動計劃的發(fā)展，高校進(jìn)行學(xué)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(zhǔn)確，效率高，采用電腦計量電費(fèi)，讓學(xué)生實時了解用電詳情，可以節(jié)省學(xué)校對于檢查大功率所耗費(fèi)的人力、物力及財力的“互聯(lián)網(wǎng)+高校學(xué)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(tǒng)設(shè)計和數(shù)據(jù)監(jiān)控三個方面以廣東培正學(xué)院為例進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+”；智能用電；監(jiān)控系統(tǒng)

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(lián)網(wǎng)+”行動計劃在國內(nèi)的進(jìn)一步發(fā)展，高校作為國家高等人才的孵化場地和灌輸青年創(chuàng)新思想的重要橋梁，必將面臨著一場技術(shù)性改革的浪潮。“互聯(lián)網(wǎng)+高校學(xué)生宿舍智能電表”就是一個順應(yīng)時代發(fā)展和滿足社會需求的創(chuàng)新型項目。大部分高校并未實行“互聯(lián)網(wǎng)+高校學(xué)生宿舍智能電表”項目，存在著相當(dāng)大的市場開拓空問；出臺“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，對項目具有一定的扶持性和促進(jìn)性；國內(nèi)高校大學(xué)生數(shù)量呈遞增趨勢上升，學(xué)校對學(xué)生安全保障模塊投入資金不斷增加。因此，廣東培正學(xué)院學(xué)生宿舍的管理方法也應(yīng)逐步順應(yīng)潮流，與“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下的智能監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，與國家政策思想相呼應(yīng)。

1.2論文研究意義

現(xiàn)今，眾多高校進(jìn)行學(xué)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(xiàn)滯后性、偏差大、缺乏準(zhǔn)確性的結(jié)果，鑒于此種現(xiàn)狀，我們打算為此開發(fā)一種可植入學(xué)生宿舍電能表的智能用電監(jiān)控系統(tǒng)。使用智能用電監(jiān)控系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的宿舍大功率突擊檢查，錯誤率低，更快速，更準(zhǔn)確，效率高，可以節(jié)省學(xué)校對于檢查大功率所耗費(fèi)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(fèi)，讓學(xué)生實時了解用電詳情，智能用電管理系統(tǒng)可查詢顯示房間的“新購電量費(fèi)用”、“用電量”、“剩余電量”數(shù)據(jù)，促使學(xué)生們養(yǎng)成隨手關(guān)燈、節(jié)約用電的良好習(xí)慣，每月學(xué)校供應(yīng)學(xué)生正常照明的用電量，超過部分按量計費(fèi)，以節(jié)省開支。以及可以通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行在線繳納電費(fèi)，更加快速方便的服務(wù)于高校師生。而且可在學(xué)生違規(guī)使用大功率電器時，實時監(jiān)控以及采取自動斷電等措施來保障學(xué)生用電安全，對違規(guī)學(xué)生進(jìn)行及時的用電安全教育以及警告，避免因違規(guī)使用大功率電器而造成的危害和損失。

2系統(tǒng)設(shè)計

2.1系統(tǒng)構(gòu)架概況

宿舍智能用電監(jiān)控系統(tǒng)是通過智能電表進(jìn)行控制、以串口服務(wù)器作為橋梁搭建而成的控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，主要包括三個部分：智能電表終端、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控、宿舍智能用電監(jiān)控。

宿舍智能用電系統(tǒng)可以安裝在局域網(wǎng)內(nèi)Pc機(jī)中，通過校園內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行登錄，并且根據(jù)用戶所有權(quán)限，對其開啟相應(yīng)的功能(收費(fèi)、監(jiān)控、管理員)。收費(fèi)機(jī)采用學(xué)生自主登錄進(jìn)行繳費(fèi)，并可查詢自身是否有違規(guī)用電警告。收費(fèi)機(jī)提供宿舍的用電預(yù)繳費(fèi)、違規(guī)查詢、出繳費(fèi)單功能。監(jiān)控機(jī)主要提供對當(dāng)前繼電器狀態(tài)的查詢、當(dāng)前各棟宿舍樓的用電狀態(tài)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(fù)責(zé)監(jiān)控、設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)下智能電表的運(yùn)行參數(shù)(限制電流、限制負(fù)載、設(shè)置單價電價、設(shè)置無收費(fèi)基礎(chǔ)用電額度、設(shè)置運(yùn)行時間段、超時繳費(fèi)時進(jìn)行斷電)。同時，加入與以往有所不同的地方：使用學(xué)生自主使用終端付清電費(fèi)，無需人工；系統(tǒng)對違規(guī)用電宿舍自動進(jìn)行斷電，并在15分鐘之后恢復(fù)用電狀態(tài)。

數(shù)據(jù)采集監(jiān)控需要安裝在局域網(wǎng)內(nèi)的服務(wù)器上，對電表進(jìn)行實時監(jiān)控，用于采集電表的實時數(shù)據(jù)，如電壓、電流、功率、斷電信息等，對電表進(jìn)行時間運(yùn)行的調(diào)制。同時，為了防止數(shù)據(jù)采集監(jiān)控出現(xiàn)異常導(dǎo)致程序無法運(yùn)行不能進(jìn)行實時監(jiān)控，在出現(xiàn)錯誤的時候自動重啟。

2.2系統(tǒng)功能介紹

(1)剩余電量提醒功能：對每間宿舍用電情況進(jìn)行監(jiān)控，在低于一定電量的時候，進(jìn)行用電提醒，傳達(dá)到宿舍人員手機(jī)中。

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

(3)內(nèi)網(wǎng)電量管理功能：通過內(nèi)網(wǎng)對宿舍所用電量情況進(jìn)行查看。

(4)基礎(chǔ)免費(fèi)電量設(shè)置：管理員可批量或是單個對免費(fèi)電量進(jìn)行設(shè)置。

(5)用電量統(tǒng)計分析功能：對每棟／每間宿舍電量做出每月統(tǒng)計，亦可對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并且產(chǎn)生數(shù)據(jù)分析圖表。

(6)控制用電功能：對于當(dāng)時段所用電量進(jìn)行設(shè)置，超出負(fù)荷范圍進(jìn)行斷電處理，在15分鐘之后恢復(fù)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(jìn)行自動識別，當(dāng)識別出電熱工具時進(jìn)行斷電，在一分鐘之后恢復(fù)通電，并保留斷電記錄。

(8)遠(yuǎn)程監(jiān)控：可以通過Pc機(jī)進(jìn)行實時監(jiān)控，當(dāng)系統(tǒng)出錯時可進(jìn)行人工斷電。

(9)時間控制功能：對每個單間進(jìn)行自動斷電和供電時間。

(10)權(quán)限劃分：管理員擁有對操作人員及操作Pc機(jī)進(jìn)行不同操作的權(quán)限設(shè)置。

(11)退費(fèi)管理：學(xué)期結(jié)束可將宿舍剩余電量進(jìn)行退費(fèi)處理。

3數(shù)據(jù)監(jiān)控

3.1數(shù)據(jù)監(jiān)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(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中；

(3)監(jiān)控運(yùn)行時的電壓、電流、功率是否超出設(shè)定值；

(4)監(jiān)控運(yùn)營時間是否在設(shè)定的時間內(nèi)。

數(shù)據(jù)監(jiān)控運(yùn)行情況如下圖：

3.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在后臺方面，使用“oracle lOg”。此系統(tǒng)是以分布式數(shù)據(jù)庫為核心的一組軟件產(chǎn)品，使用SQL作為數(shù)據(jù)庫語言。作為一個通用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它可以進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)管理；作為一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫，它可以進(jìn)行完備關(guān)系；作為一個分布式數(shù)據(jù)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(fù)雜的配置和部署設(shè)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(shù)據(jù)庫的儲存，那么在使用過程中，管理員就可以管理少數(shù)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(jìn)行提供數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)的優(yōu)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(tǒng)及選型

4.1 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。

4.2 系統(tǒng)功能

AcrelCloud-3100學(xué)生宿舍版預(yù)付費(fèi)云平臺是與ADM130（一進(jìn)三出）或ADF300L（多回路計量箱）預(yù)付費(fèi)電能表配套的云平臺。它是以電能管理網(wǎng)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)。針對高校宿舍這一特殊應(yīng)用場合研發(fā)，主要實現(xiàn)電能監(jiān)控、時間管理、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。