安科瑞 華楠

摘要：本文研究的是在智能電表的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對宿舍用電的監(jiān)控，使用智能電表能夠解決現(xiàn)今存在的宿舍管理問題，并且其操作簡單，不僅省時還省力。

關(guān)鍵詞:智能電表；用電監(jiān)控系統(tǒng)；宿舍用電

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0引言

宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)是針對目前學(xué)生用電特點和一些需要解決的安全問題而開發(fā)出來的一種用電監(jiān)控系統(tǒng)。 宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)是以智能電表為核心的用電管理系統(tǒng)， 對于該系統(tǒng)的電能表，多采用遠(yuǎn)程控制形式的電能表，這樣就能使該系統(tǒng)能夠達(dá)到遠(yuǎn)程抄表的目的， 除此之外，還能夠自主的控制時間，遇到異常情況及時報警等功能。

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1宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的介紹

宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的核心是智能電表，通過串口服務(wù)器搭建遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對于這種遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其主要構(gòu)成分三部分：宿舍用電管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控服務(wù)、智能電表終端。

（1）宿舍用電管理系統(tǒng)

宿舍用電管理系統(tǒng)可以安裝在遠(yuǎn)端?pc或局域網(wǎng)?pc上，然后根據(jù)用戶權(quán)限來啟用系統(tǒng)功能（售電、監(jiān)控用電、管理）。售電主要由售電機(jī)負(fù)責(zé)，其主要作用是向宿舍售電、配電、退電等。監(jiān)控用電則是由監(jiān)控器負(fù)責(zé)，其主要監(jiān)控用電轉(zhuǎn)臺、設(shè)備信息等。管理一般是由相關(guān)的管理人員來控制，管理人員的主要任務(wù)是設(shè)置智能電表的相關(guān)參數(shù)和運行參數(shù)，其包括限流、設(shè)制電價、控制供電時間段、分配用電額度等。

（2）數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控服務(wù)

對于該系統(tǒng)來說，監(jiān)控服務(wù)尤為關(guān)鍵，對于電表運行信息的監(jiān)控必須24h進(jìn)行，以便收集電表的數(shù)據(jù)，例如電壓、電流、功率等用電信息。通過監(jiān)控服務(wù)，控制智能電表的運行時間、記錄違規(guī)用電信息。為了防止異常情況導(dǎo)致程序不運行使用電得不到監(jiān)控，在監(jiān)控服務(wù)出現(xiàn)故障后應(yīng)立即重啟程序。

（3）智能電表終端

對于智能電表終端，其采用的是單向費控多功能智能電表，其設(shè)計是采用飛思卡爾的解決方案，這樣使智能電表較傳統(tǒng)電表功能更加豐富，作用更加大。

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2宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的核心--智能電表

智能電表的發(fā)明是在20世紀(jì)90年代，從90年代至今，智能電表能夠集多功能為一體，這也導(dǎo)致了智能電表的種類繁多。接下來就介紹該類監(jiān)控系統(tǒng)所使用的智能電表。電流、電壓采樣點路是將線路中的大電流和外部的220V電壓轉(zhuǎn)換成小電流、小電壓信號的形式，經(jīng)過電能計量專用集成電路將數(shù)據(jù)導(dǎo)入芯片，然后微處理器使用SPI總線將其讀取和設(shè)置，然后將數(shù)據(jù)輸出到顯示器中顯示。

（1）電流、電壓采樣電路

該智能電表中的電流、電壓采樣是通過互感器來實現(xiàn)的，因為這樣可以實現(xiàn)典雅與電流回路可以分隔開，并且能夠提高電子式電能表的抗干擾能力，但其不足是成本太高。

（2）電能計量專用集成電路

在該集成電路中，采用CS5464來將搜接收到的電信號經(jīng)過計算得到相關(guān)數(shù)據(jù)，讓后發(fā)送出去，其計算的內(nèi)容有：電壓和電流的計算、功率的計算（瞬時功率、平均功率、視在功率、

無視功率等）。

（3）通信接口

對于該監(jiān)控系統(tǒng)的通信接口有兩個：紅外通信接口、RS485?通信接口。紅外通信接口的主要作用是對紅外信道進(jìn)行調(diào)解。 而RS485通信接口的主要作用是實現(xiàn)主從機(jī)之間的信息交換。

（4）SPI?總線

SPI?總線技術(shù)的使用可以使傳輸速率大大加快，從而可以提高智能電表的工作效率。

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3宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)--串口服務(wù)器

串口服務(wù)器能夠?qū)崿F(xiàn)透明傳輸技術(shù)， 其能夠?qū)CP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包或UDP數(shù)據(jù)包與通信接口數(shù)據(jù)進(jìn)行透明傳輸，其一般使用的是ARM處理器、?ulinux?的操作系統(tǒng)。使用串口服務(wù)器

可以將不帶網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)今，串口服務(wù)器的應(yīng)用十分廣泛，例如：門禁系統(tǒng)、自助銀行系統(tǒng)、電力監(jiān)控等，其系統(tǒng)框圖如圖?1?所示。

圖1

串口服務(wù)器的工作模式有四種：TCP Client模式、UDP模式、UDPserver模式和TCP server模式。

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4宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)使用的前提--系統(tǒng)軟件

宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵之一就是軟件的開發(fā)，其開發(fā)的主要內(nèi)容是宿舍用電管理系統(tǒng)服務(wù)和數(shù)據(jù)采集監(jiān)控服務(wù)，對于現(xiàn)今的開發(fā)平臺，種類繁多，每個平臺又有多種開發(fā)語言，在進(jìn)行該系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件開發(fā)時使用?vs2010?開發(fā)平臺，宿舍用電管理系統(tǒng)采用的語言是C#，數(shù)據(jù)采集監(jiān)控服務(wù)使用的語言是VC++。

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5安科瑞宿舍用電管理系統(tǒng)及選型

5.1?系統(tǒng)方案

??高校宿舍作為一個特殊應(yīng)用場合，在傳統(tǒng)的電能管理需求的基礎(chǔ)上有著與其他應(yīng)用場合所不同的要求，強(qiáng)調(diào)的是用電控制管理，如宿舍的時間管理（按時熄燈、按時送電，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)校對宿舍的用電收費，學(xué)生群體眾多，傳統(tǒng)的后付費方式已無法滿足校方需求，收費管理可與校園一卡通對接，學(xué)生可以自助繳費。
??通過技術(shù)手段加強(qiáng)對宿舍的用電管理，可實現(xiàn)時間定時控制、惡性負(fù)載檢測、基礎(chǔ)電費下發(fā)等適合學(xué)校規(guī)范管理的功能。
??人性化的方案設(shè)計，可實現(xiàn)單一宿舍內(nèi)的多個支路的獨立控制，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、電熱杯等實施自動識別控制）、夜間小功率設(shè)置、移相插座識別、負(fù)載學(xué)習(xí)功能（白名單）。

5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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??AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有預(yù)付費基礎(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。

5.3系統(tǒng)功能

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??AcrelCloud-3100學(xué)生宿舍版預(yù)付費云平臺是與ADM130（一進(jìn)三出）或ADF300L（多回路計量箱）預(yù)付費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)置時控等，方便學(xué)校進(jìn)行統(tǒng)一管理。

惡性負(fù)載自動識別控制：對不允許使用的發(fā)熱電器（如電爐、熱得快、電熱杯等）實施自動識別控制，發(fā)現(xiàn)這些發(fā)熱電器自動斷電。惡性負(fù)載暫停時間和次數(shù)可通過軟件設(shè)定。

基礎(chǔ)電費：可以設(shè)置每月給學(xué)生下發(fā)的免費輔助電費，覆蓋式下發(fā)，不累計。

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時間控制功能：支持8個時段設(shè)置宿舍供電斷電，方便管理學(xué)生宿舍作息 。

對接一卡通支付：系統(tǒng)支持中間庫，接口等方式對接學(xué)校一卡通，方便學(xué)生自助購電 。

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一進(jìn)三出：ADM130電表支持三回路輸出，各回路單獨分合閘、惡性負(fù)載、時控等設(shè)置。

遠(yuǎn)程售電：操作員可以通過后臺給宿舍進(jìn)行電費充值，學(xué)生也可以通過學(xué)習(xí)一卡通、學(xué)校微信公眾號進(jìn)行自助充值。

遠(yuǎn)程集中抄表：抄表信息通過網(wǎng)關(guān)實時上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表 。

遠(yuǎn)程控制：可對任意一塊電表執(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。

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5.4系統(tǒng)設(shè)備選型

6結(jié)束語

隨著社會的不斷進(jìn)步， 傳統(tǒng)的宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的宿舍用電監(jiān)控，只有將現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用起來，才能夠更方便、更有效率的對宿舍用電進(jìn)行監(jiān)控，特別是現(xiàn)在宿舍安全問題頻發(fā)， 所以建立新的宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)是很有必要的，由此可見，對于宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的研究要隨著時代的進(jìn)步更深入。

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【參考文獻(xiàn)】

[1]孫立輝,王海.基于單片機(jī)的宿舍多功能用電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2016（04）：135-138+141.

[2]舒明銳，李陶云，暢曉鵬，郭晉秦.宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)的研究

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019.11版