北京社會管理學院-宿舍安全智能管理平臺的設計與應用
發布時間：2020-09-15瀏覽次數：1183返回列表
溫剛
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：介紹北京社會管理學院-宿舍安全智能管理平臺，采用智能預付費儀表進行遠程分合控制，達到預付費使用功能。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3200型遠程預付費電能管理系統實現配電回路用電的收費和能效管理。
關鍵詞：學生宿舍;DDSF1352-CD預付費電能表；Acrel-3200型；預付費電能管理系統
0 概述
北京社會管理學院位于北京市東燕郊經濟技術開發區，是中華人民共和國民政部直屬的普通高等學校。
是經民政部批準、教育部備案正式成立民政部管理干部學院，學院有燕郊和大興兩個校區，總占地面積906畝，有17個專業方向，有在校學生3000余名，教職工290多人，其中高級職稱教師占45%以上、具有博士或碩士學位的占80%以上、雙師比例達70%以上。
根據學校宿舍用電的安全性及實用性預付費售電的要求，需要對北京社會管理學院所有學生宿舍樓層配電箱進行預付費系統改造。每個房間的用電回路要求一進三出控制，出線控制回路包括照明插座用電，空調等，并且要求有惡性負債識別及定時控制等功能。做到安全及集中管理的功能。
1 系統結構描述
本監控系統主要實現北京社會管理學院宿舍樓配電系統進行收費管理和；監控范圍為一號公寓45臺、二號公寓182臺、三號公寓73臺、四號公寓57臺、五號公寓179、六號公寓212臺共計748臺DDSF1352-CD預付費電表。每棟公寓設置一臺采集箱，區域內的儀表經過就近的采集箱經過串口服務器透傳后通過校園局域網進行通訊，實現總線上儀表與監控主機的數據連通完成收費管理的系統功能。
本監控系統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；
如圖（1）所示：
圖（1）網絡拓撲圖
間隔設備層主要為：預付費多功能電表這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。
網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發送數據但是在同一時刻只能發送或接收數據，數據傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，傳輸距離為1.2km。
2 遠程預付費電能管理主要功能
整個系統軟件設計分為三個大塊，分別是集中抄表服務系統，遠程預付費電能管理系統，以及用戶查詢系統。集中抄表服務程序常年運行，不間斷定時對所有表進行遠程抄表；遠程預付費系統包含所有開戶、售電、遙控及報表功能；用戶查詢機系統用于商鋪查詢個人信息、充值和用電情況；另外還可配置端查詢網站，可用于商鋪用戶在網站終端上實時查詢個人信息、充值、遠程控制及每日用電情況，系統還能與校園一卡通進行對接，做到學校統一管理等。
主要特點如下：
?快速配置，即裝即用：將電表和通訊管理機配置導入系統就可以使用；
?遠程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態實時性可達到3分鐘以內；
?支持單獨計價、多費率、階梯電價：可對每塊電表單獨設置電價、費率和階梯電價；
?遠程售電：財務集中管理，電量實時下發，并比對充值次數防止作弊；
?數據安全：網絡數據傳輸采用金融級的3DES加密算法，防止數據作弊竊電；
?遠程控制：可對任意一塊電表執行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理；
?能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預付費表或各類接入的計量儀表每天的用能狀況；
3 案例分析
北京社會管理學院預付費系統，主要是針對學生宿舍進行綜合管理的一套系統，它重要的一個核心功能就是售電及安全用電管理，系統軟件可以識別學生所使用的用電器是否為阻型負債，如果是阻型負債系統會自動斷電，并且有幾次的復位功能。并且還可以做到定時開關燈及分別控制單個回路功能，做到定時關燈而空調回路正常使用等，既能方便管理又能節能的效果。
現場實現了以下功能：
1.集中抄表服務系統
集中抄表服務程序包含三大模塊，除了常年運行的定時對所有儀表進行集中遠程抄表以外，還集成了報警短信發送服務，能將電費金額預警和欠費預警自動生成短信自發送給對應的商鋪用戶，該功能需要與硬件短信貓配合使用。
系統默認半小時對所有表進行一次遠程集中抄表，時間間隔支持個性化配置。
2.遠程預付費電能管理系統
本系統分為五大模塊，分別是操作員登陸模塊、系統配置模塊、用戶（商鋪）管理模塊、售電管理模塊、報表中心模塊，系統大致運行和操作流程如下：
本系統所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出的功能。
1.登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統日志等功能；
2.系統設置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進行配置；
3.用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、抄表導出及記錄查詢等操作；
4.售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；
5.報表中心：提供售電財務報表、用能報表、報警報表等查詢。
系統針對商鋪開戶不僅支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要；同時支持和解決了項目改造后新老表切換時，老表金額轉入的問題；支持峰谷電價，支持一表一電價；可對單表設置功率過載的閾值，也支持設置單表金額報警的兩級閾值。
批量遠程操作場景中，系統提供了多項功能，針對開戶、報警1、報警2、欠費、未開戶、失聯狀態都有不同的顏色顯示；并且支持遠程對儀表進行遙控，遙控的命令類型如下：
1.電價下發；2.設置下發（下發報警金額閾值和過載功率閾值）；3.保電（強制儀表合閘）；4.恢復預付費（欠費自動跳閘的模式）；5.拉閘（強制斷電）；6.抄表導出（導出當前所有表狀態為EXCEL）
售電系統還將電能計量儀表接入系統，進行遠程集中抄表后，提供了輔助的能耗查詢報表，為能耗分析、用能比對和安全用電提供強有力的依據。
系統還提供了多個報表以供查詢，分別是日/月/年財務銷售統計報表、失聯表/通訊管理機查詢報表、能耗查詢報表、實時報警/歷史報警查詢報表，支持導出。以下是財務報表和預付費表日用能查詢報表：
4 結束語
校園預付費系統的使用主要還是學校對學生宿舍管理難、安全問題突出等問題進行的一個用電管理功能。它越多體現的是學校對學生的人身安全的重視，學生宿舍由于有大量使用熱得快等大功率阻型負載，很容易發生火災的情況。還有就是學生宿舍的綜合管理，做到定時控制，欠費斷電等功能，既解決了學校的人工成本又能從根本上杜絕惡性負載的使用。本系統還與校園一卡通結合，實現校園內統一管理。
參照標準：
ISO/IEC11801 《世界綜合布線標準》
GB/50198 《監控系統工程技術規范》
GB50052-2009 《供配電系統設計規范》
GB50054-2011 《低壓配電設計規范》
IEC 61587 《電子設備機械結構系列》
DL/T448-2000 《電能計量裝置技術管理規程》
DL/T 698.1-2009 《第1部分：總則》
DL/T 698.2-2010 《第2部分：主站技術規范》
DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要求》
DL/T/814-2002 《配電自動化系統功能規范》
DL/T5137-2001 《電測量及電能計量裝置設計技術規程》
GB2887 《計算站場地技術條件》
GB/T18460.3 《IC卡預付費售電系統 第3部分： 預付費電度表》
作者簡介：
溫剛，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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