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淺析校公寓集中抄表系統的設計與能效管理應用方案

　更新時間：2023-05-23　點擊量：911

摘結論：基于新開普公司在河池學院建設水電智能系統的過程，闡述了公/寓水電管理中遇到的常見問題，研究了水電余量轉移、供電線路分路、水電報表統計、惡意用電判斷、切斷和恢復等一系列問題。

關鍵詞:學生公/寓；系統平臺；網絡電表；一卡通

1 系統平臺建設任務

1.1系統背景

校物流管理體系是一個龐大的管理體系。目前，學校宿舍和公/寓用電管理是重要環節之一。學校宿舍、公/寓危險用電、惡意用電、tou電、漏電、過載用電等現象一直是困擾物流管理的普遍問題；近年來，隨著經濟的快速發展，學校宿舍、公/寓電腦和各種電器逐漸普及，導致用電量日益增加，過去，單一照明用電已不能滿足日常需求。與此同時，學校宿舍和公/寓的電費也在增加，各學校也不時出現用電安/全問題。

1.2系統初步結構

建設系統由 RS485 或 TCP-IP 聯網電表管理機(集中器)、抄送器、聯網電表、自助購電機、監控管理站、監控管理軟件；本系統的聯網電表適用于集中安裝或分散安裝的聯網電表。

1.3系統應具備的功能

1)采用先進的測量和控制芯片，具有判斷大功率電阻負荷的功能，可實現惡負荷和過載斷電，準確測量有功電能，達到測量精度 1.0 級。2)聯網電表系統可實現自助購電，與校園一卡通系統無縫連接。3）采用外部 E2PROM 保存數據，壽命長 10 年，數據保存安/全可靠，支持掉電保存功能。4)可多卡購電，支持退電、補電、房間類型管理等操作。5)電表具有按時斷電功能，電表具有兩種輸出功能。6)智能管理:下載電量，測量用電量，根據剩余電量實現開斷繼電管理。學生換房不影響正常的購電和用電。7)負荷控制:限制用戶*大功率(可修改)，過載自動斷電，過載是否可以由參數設置為 0 時不啟用。只要參數設置超載功率，無論表是開著還是沒有開著，都不是 0 當超載啟用時，如果超載，會自動斷電。8)惡性負載控制:該表能準確識別惡性負載，并能快速響應斷電，限制用戶惡性負載。可以通過參數卡設置惡載是否啟用。 0 時為不起用。無論表是開著還是沒有開著，只要參數卡設置了惡載功率 0 惡載即啟用，如有惡性負載，會自動斷電。9）提示信息：LCD 液晶顯示器可顯示充值電量、剩余電量、累計用電量、請購點、房間號、取卡、超載、惡載及異常提示信息。10)防盜、異常用電、非法用電自動記錄功能。11)低限提醒:當剩余電量不足時，請購買電源，提示電量不足，工作指示燈會迅速閃爍。12)支持透ZHI用電，透ZHI度數可由參數設定，透ZHI范圍以度為單位。13)通信部分采用 RS-485 通信模式，外部鏈接抄送器進行數據通信。14)通信可實時查詢當前用電量和電氣狀態。初始參數可通過通信設置房間信息，單個房間或所有斷電功能。可實現定時斷電功能。

2 系統的特點

2.1低功率報JIN

具有低功率報JIN功能，提醒用戶及時購買電源：報JIN電源參數可根據實際需要設置，當剩余電源等于或小于報JIN電源時，提醒用戶及時購買電源。如果不及時購買電源充電，當剩余電源為0時，繼電器斷開，購買電源充電恢復電源。

2.2 超負荷控制

該電表具有過載控制功能，即可通過參數設置*大電負荷 5（20）A 缺表*大值5kW，10(40)A 如果用戶使用的電氣設備總功率超過設定的*，則表缺省*大值為10kW 5 s，電表切斷繼電器，停止供電，還可設置超載斷電次數，設置斷電次數，如果超載斷電次數設置為，則需要刷授權卡供電。 0.超載斷電后，直接刷用戶卡，自動聯通，恢復供電。如果仍有超載，5 s 內電表將再次切斷供電線路。

2.3 透ZHI用電

電表具有透ZHI功能，使未及時辦卡的新入住用戶也能用電，透ZHI量也能控制。DDSY1351主要用于校園、工業園區或企事業單位的公/寓。用戶通常是相對移動的居民，電表中有*大透ZHI電源參數 (參數可根據實際需要設置)，電量不足時報JIN，提醒用戶及時購電。如果管理者在新用戶入住時需要允許透ZHI，當累計透ZHI電量達到參數設定的*大透ZHI電量時，電表繼電器斷開停電，需要充電才能恢復供電，透ZHI電量從剛開始下載的電量中扣除。新居民入住后，應及時辦理用戶卡購電充值。請注意，當電表透ZHI時，如果剛開始購電充值后剩余電量小于或等于零，則無法供電。

2.4 惡載斷電

本表具有判斷大功率的阻性負載 (即惡性負載)功能，具體惡載是否啟用，功率參數是否可通過網絡實時傳輸(設置為 0 即為不起用)。在任何狀態下，當發現惡性負載時，只要參數設置惡性負載功率，LCD 惡載和剩余電量將顯示，繼電器將斷開，惡載斷電次數也可以設置。設置斷電次數后，如果惡載斷電，將通過 5 min 之后會自動送電。如果惡載次數超過設定的斷電次數，則需要刷授權卡供電。

2.5 未用完電量可退電

當房間居民因退房或其他原因需要退還電表的剩余電量時，可以退電。操作步驟如下：

1)用戶將退電卡放在購買電機上進行退電授權(輸入退電后要保存的剩余電量，以保證學生離校前退電后仍能短時間用電)。具體操作見《購買電機操作說明書》。2)用戶退電授權的用戶卡在電表系統上退電，退電成功后顯示“OK“剩余電量為保留電量。如果保留電量大于當前剩余電量，則電表上的剩余電量為原剩余電量，退電量為0。

3)退電操作后的表沒有透ZHI功能。如果用戶需要透ZHI，他們需要清理零件。

2.6 房間換表不影響原始數據

當電表故障現場無法及時維修時，應更換新手表。操作步驟如下：1）如果電表仍顯示，記錄剩余電量和表對應的房間號。如無法顯示，請寫下電表的房間號。2)管理員將記錄的信息反饋給管理中XIN。3)維修人員拿到表后，安裝電表，然后在網上更新傳輸參數，填寫換表登記表，用軟件系統收集當前電表的MAC 及房間號。4） MAC通過上位軟件收集換表還有房間號，然后單獨初始化這個表。初始化時，將更換電表的剩余電量初始化為新表。電表已打開。5)維修人員將登記表交給管理中XIN，并將更改信息存儲在倉庫中。此時完成換表操作。

2.7 按房間號購電

用戶換房后，只需按新房號購電即可。

2.8 剩余電量報JIN閥值自動提示

水電系統與學校短信平臺和運營商信息服務系統對接后，可支持設備異常短信息報JIN、系統故障報JIN和剩余電量報JIN閥值的設置。當剩余電量低于報JIN閥值時，通過報JIN面板和手機短信自動提示。

2.9 固定水費收取特殊定制功能

系統采用定制的業務流程和收費機制，通過批量扣除，扣除固定的電費，作為每個用戶的共享稅費，完成學校的特殊水費支付需求。

2.10 7X24 靈活的自助購電方式

系統通過所需的房間號碼或家庭號碼或戶主注冊的手機號，在自助購電系統上查詢信息，完成購電。系統根據購電信息自動完成送電，并可在學校地點打印付款憑證。

3 計量表的工作過程

用戶可以在管理中XIN購買電源或通過購買電機自助購買電源，并將新購買的電源充電到房間的電表上。購買電源和電源充電。用戶購買電源后，請及時將購買的電源充電到電表中。如果未下載電源，則不能再購買。如果用戶的剛開始充電量小于已使用的透ZHI量，則剩余電源為負值，繼電器關閉。只有當充電后剩余電源為正值時，才能恢復正常電源。

用戶購買電源后，請及時將購買的電源充電到電表中。如果用戶的剛開始充電量小于已使用的透ZHI量，剩余電源為負值，繼電器關閉。只有當充電后剩余電源為正值時，才能恢復正常電源。

4 選擇應用設備的性能

4.1 帶惡性負載聯網電表

使用 DDSY1351 類型(單控)聯網電表符合產品要求 GB/T 17215.321—2008《1 和 2 級靜態交流是有功的電能表》、GB/T18460 預付費售電系統和Q/CAP 002.5—2012 一卡通計費系統集管理和自動控制于一體的非接觸卡預付費非電能表等相關標準和要求，用電預付，計量準確，切斷可靠，可提供電管理效率，滿足學生公/寓、集體宿舍用電管理需求。本電表與原校園一卡通兼容，使用方便。本表與原校園一卡通兼容，使用方便。DDSY1354 類型(雙控)非接觸式聯網智能電表滿足一個房間雙路控制的應用需求。兩種電表的準確度等級是 1.0，額定電壓 220 V，負載電流有 10（40）A，5（20）A 等。

00001. 基本誤差：基本誤差控制在正負1.0%～1.5%之間。2)執行標準:GB/T 17215.321—2008。3)啟動電流:負載電流為0.4%IB，參比電壓（230 V），參比頻率（50 Hz）和功率因數（cos φ）在1的條件下，電表應連續測量電能。4)潛力:在115%參考電壓條件下(265 V），電表不得輸出脈沖(不計量電能)。5)電氣參數:工作電壓:0.70～1.15 的額定電壓（165～265 V）。6）絕緣試驗：≥2 kVAC/1 min。7)功耗：電壓線路≤2 W (10 VA) 電流線路≤4 VA。8)抗雷電壓：交流6kV。9)外觀尺寸:115 mm×160 mm×65 mm。10)質量:約0.45 kg。

4.2 聯網電表管理機應具備的功能

負責互聯網電表的控制和數據采集，簡要查詢相應的房間用電信息、通電和停電命令的下載以及抄送器與計算機控制中XIN之間的數據傳輸。當房間電量低于底限，自動報JIN。管理員(集中器)將具有以下功能:1)查詢房間信息；2)TCP//IP 接口；3)查詢斷電室；4)設置系統時間；5)手動房間供電；6)網絡查詢功能；7)手動房間斷電；8)查看管理機(集中器)IP；9)檢查系統參數；10)設置開關時間(選擇具有此功能的定時開關裝置)；11)查詢開關時間(選擇具有此功能的定時開關裝置)；12)取消開關時間 (具有此功能的定時開關裝置的選擇)；13)通信端口:上行 TCP/IP、RS485,下行 RS485；14)每個可連接32個抄送器。

4.3 使用抄送器應有的功能

1)管理器(集中器)轉發到計量控制模塊的數據包；2)本地數據處理:接收和存儲定期斷電參數；3)工具功能:強制斷電、測試斷電、收集聯網電表MAC地址等。；4)定期給聯網電表斷電；5)RS485 64個電表；6)通信端口:RS485端口向上，RS485端口向下。端口，電流環端口。

5 系統平臺建設(軟件由新開普公司提供)

5.1 運行環境

運行平臺：Windows 2003 server、Windows 2008年server、Windows 7。

5.2 安裝、卸載和登錄管理系統

5.2.1 安裝前的準備

1）SQL SERVER 2008光盤、系統軟件、讀卡器。2)連接讀卡器 PC 機上。3)確定計算機網絡連接正常，能夠 Ping 通管理機(集中器)。4)本系統可配合 [綜合收費系統]、[兩層一卡通系統]、使用三層一卡通系統，也可以脫離上述環境。根據不同的系統環境，系統將自動在原系統上創建系統所需的數據庫結構。配合[綜合收費系統]和[兩層一卡通系統]，直接連接主數據庫“Accdb"；與[三層一卡通系統]配合時，連接到第三方本地庫“LocalCost(注:需要創建第三方本地倉庫 LocalCost，然后運行電控系統)。在使用系統之前，請準備用戶房間與電控機柜之間的行列和列出對應的關系表。

注:為了系統的安/全穩定，需要保證通信軟件和管理器(集中器)始終在線。

5.2.2 卸載

該系統是綠色軟件，可以通過刪除安裝目錄和快速方式卸載。

5.2.3 登陸

1)單擊菜單“電子控制管理系統"圖標或桌面“電子控制管理系統"圖標，顯示登錄窗口，系統應輸入服務器、數據庫、登錄用戶、登錄密碼、操作員、操作員密碼和登錄區域，其中登錄用戶名和操作員密碼顯示為 * 如果是剛開始登錄，請選擇[創建] / 驗證數據庫]復選框；2）需要輸入的參數：服務器：本報計算機的網絡標識或網絡標識 IP 地址。數據庫：兩層收費系統 Accdb數據庫或三層系統 LocalCost 數據庫。登錄用戶：SA 或其他用戶。登錄密碼：即數據庫用戶的密碼。操作員：超級管理員（系統默認）。密碼：（系統默認）。

6 系統維護

6.1 日常維護系統

在“系統維護"窗口中，包括系統日常維護的大部分操作，用戶可以在左樹結構各級目錄上點擊右鍵實現這些維護功能。

如上圖所示，房間可以分級操作。如果點擊公/寓上的鼠標右鍵，則操作公/寓下的所有管理員（集中器）。如果點擊單層上的鼠標右鍵，則只操作該樓層的房間。

6.2 持卡購電

功能概述：房間用戶持消費卡到電子控制軟件購買電力，并扣除相應金額的卡。

操作模式：1）將左樹結構定位為“樓層"級，右上數據窗口顯示樓層下所有房間的信息；2）選擇需要購買電力的房間，使其處于明亮的顯示狀態，然后點擊“確認房間"按鈕，顯示房間的詳細信息；3）輸入購買金額或購買電力，將消費卡放在讀卡器上，點擊“持卡購買"，即完成持卡購電操作；4)網絡通信在操作過程中需要確定正常，否則操作失敗；5)持卡購電和POS購電機購電均保存在《購電明細報表》中。

6.3 現金購電

功能概述:房間用戶持現金在電控軟件上購電，不扣消費卡金額，生成現金購電報表。

操作模式：1）將左樹結構定位為“樓層"級，右上數據窗口顯示樓層下所有房間的信息；2）選擇需要購買電力的房間，使其處于明亮的顯示狀態，然后點擊“確認房間"按鈕，現金購買數據窗口顯示房間的詳細信息；3）輸入電力金額或電力，輸入電力名稱，點擊“確認電力購買"按鈕，也就是說，現金購電操作已經完成；4)在操作過程中，需要確定網絡通信正常，否則操作失敗；5)現金購電數據可以通過《現金購電明細報表》找到。

6.4 補電管理

功能概述：供電管理用于管理人員免費向房間提供一定的供電。供電輸入福利性質。該系統只能在一個房間的一個供電日期內補充一次電力。

操作模式：系統提供選擇房間、導入補電文件、管理機器（集中器）、房間類型、單個房間四種補電方式。

6.5 退電管理

功能概述：將房間的剩余電量轉換為金額，并將其退還給用戶。

操作方法：1）在管理機（集中器）連接正常情況下，選擇要進行退電操作的房間后，單擊[確認退電]按鈕，然后輸入退電量（以度為單位）。確認后，可單擊[退電]按鈕完成步退電操作。2)退電中的操作是在步退電操作后，將退電轉換為用戶消費卡上的金額，點擊右鍵，將消費卡放在讀卡器上，點擊[退電]將退電金額作為存款寫在消費卡上。

6.6 換房管理

功能概述：更換兩個房間的剩余電量。

操作模式：1)選擇 A 選擇房間，點擊“原房間"按鈕 B 房間，點擊“新房間"按鈕，然后點擊“房間更換"按鈕完成房間更換操作；2）房間更換采用多退少補的原則，對剩余電量較多的房間進行退電，對剩余電量較少的房間進行補充，同時生成相應的補充和退電細節。

6.7 用電量少的房間監控

在電氣控制系統參數中，增加房間用電監控設置：1）系統參數窗口。2)用電量少的時間報表。3)設置無監控房間:可以在系統維護窗口的房間信息視圖上點擊右鍵，設置一些不包括在監控范圍內的房間。4)該系統提供了手動和自動向電子郵件發送用電較少、剩余電量為負的房間的功能。手動發送:打開綜合查詢——將用電量少、剩余電量為負的房間發送到郵箱，打開以下窗口，點擊發送電子郵件按鈕。自動發送：根據用戶在系統參數中設置的參數，實時通信程序將自動向的郵箱發送電子郵件。5)郵件發送功能:點擊本系統任意報表上的鼠標左鍵，然后點擊菜單欄中的“郵件發送"按鈕，將報表發送到郵箱。

6.8 系統用電報表

功能概述：該模塊可分別使用整個系統、公/寓、管理機器（集中器）、單位統計樓層和房間的用電情況，分級標準以用戶點擊左側樹形結構的目錄為準。

6.9 操作人員操作報表

功能概述：該模塊可以根據每個操作員的操作情況進行統計。

操作模式：選擇要查詢的操作員（系統將自動生成名為“實時通信"的操作員，以便用戶查詢自動收集的購電記錄） Ctrl 或 Shift 多選擇，輸入查詢時間段，點擊“統計"按鈕。本報表*可同時統計 10 本統計結果的來源是購電、補電、退電的詳細記錄。

6.10 短信發送

水電系統與學校短信平臺和運營商增值服務系統對接后，可支持剩余電量報JIN閥值的設置。當剩余電量低于報JIN閥值時，通過報JIN面板和手機短信自動提示。

6.11 綜合查詢

該模塊的主要功能是方便用戶查詢和打印各種信息。該模塊包括兩個子功能模塊：數據查詢和示意圖。查詢：包括：搜索、查詢、過濾和排序，每個操作都非常靈活，由個人設定。

6.12 數據查詢

1)房間信息查詢；2)房間內有水電表查詢。除上述報表外，系統還提供 [初始化房間信息表]、[退電信息表]、[補電信息表]、[軟件購電信息表]、[補電文件信息表]等報表。

6.13 查詢定制報表

為便于查詢，系統將一些常見的查詢條件集成到“查詢導向"窗口中，用戶可以通過鼠標選擇查詢條件快速完成查詢操作。

6.14 WEB 自助查詢

在線查詢系統可以通過任何在線計算機查詢水電信息和余額。自助查詢如下：

1)房間水電明細查詢功能:多選條件、時間段選擇、水電分類選擇；支持導出 EXCEL、打印功能；2)房間水電詳細查詢功能:增加多選條件、時間段選擇、水電分類選擇；支持導出 EXCEL、打印功能；3)房間用水用電統計查詢功能:時間段選擇、水電分類選擇；支持導出 EXCEL、打印功能。

6.15 日志管理

日志管理：日志管理模塊統計了系統開始運行后的操作員、登錄時間、退出時間和操作模塊信息。

7 對接一卡通方案

為了使原來的一卡通系統實現水電費的自助支付，以下方案是在實時共享數據的前提下，從一卡通系統用戶賬戶余額中實時扣除用戶水電費用。

1)系統由自助購買水電設備、前置轉賬機、一卡通服務器、水電表系統支付管理站、水電表管理系統主機組成。2)對接方案：根據學校要求，水電系統需要通過專用網絡設備與原系統連接，與原水電工作站數據庫同步。學生可以通過原自助設備自助刷卡購買水電，扣除的金額可以通過數據同步到一卡數據中XIN更新數據庫余額，購買的水電記錄可以通過數據同步系統傳輸到水電表系統。學校原有一卡通開放集成，便于水電系統接入。

8 校綜合能效解決方案

8.1校園電力監控與運維

集成設備所有數據，綜合分析、協同控制、優化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動運維，班組重新優化整合，減少人力配置。

8.2后勤計費管理

采用先進的網絡抄表付費管理技術，實現電、水、氣等能源綜合計費，實現遠程抄表、費率設置、賬單統計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設置補貼方案。通過能源付費管理方式，培養用能群體和部門的節能意識。

8.2.1宿舍用電管理

針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發基礎用電額度和定時通斷功能；

可進行惡性負載識別，檢測違規電氣，并可獲取違規用電跳閘記錄。

8.2.2商鋪水電收費

針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理

8.2.3充電樁管理平臺

充電樁在“源、網、荷、儲、充"信息能源結構中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必*一部分。

8.2.4智能照明管理

通過對校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實現校園內任一線路，任一個路燈的定時開關、強制開關、亮度調節，以及定時控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和效節能。

8.3能源管理系統

針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統計分析，包含同比分析、環比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。

按校園建筑的分類進行采集和統計的各類建筑耗電數據。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數據分門別類的分析，提供領導決策，提管理效能。

構建符合校園節能監管內容及要求的數據庫，能自動完成能耗數據的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統性的能耗審計報告，能夠監測能耗設備的運行狀態，設置控制策略，達到節能目的。

8.4智慧消防系統

智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報JIN設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報JIN，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報JIN和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。