學生宿舍安全用電智能管理終端設計

1、學生宿舍平安用電智能管理終端設計摘要：針對高校學生宿舍用電管理的困難性以及平安用電的管理需求，設計了一種學生宿舍平安用電智能管理終端。測試結果表明，智能管理終端可快速識別接入宿舍回路的惡性負載，組合限制邏輯共同對宿舍用電進行監(jiān)控，以滿意學校后勤管理部門對學生宿舍的用電管理需求。關鍵詞：宿舍用電；智能管理；邏輯限制；負載識別 0 引言    隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及學生公寓的普及，學生宿舍的用電狀況發(fā)生了巨大改變?？茖W、合理地管理學生宿舍的用電，成為學校后勤管理部門面臨的一個非常重要的課題。綜合調(diào)查比較學校學生宿舍的用電狀況，總結學校用電管理有以下幾

2、個需求：    （1）電力商品化。傳統(tǒng)限時限量的供電方式和從住宿費中平均收取電費的方法不適應現(xiàn)在用電設備日趨增多的需求，實行按需購電的方式實行電力商品化是勢在必行的管理手段。    （2）用電平安。為避開學生在運用非平安用電設備時引起火災狀況，所以應考慮超負荷及惡性負載識別自動斷電的限制措施。    （3）按需限制。為培育學生良好的生活習慣，規(guī)范學生的作息，應結合學校管理需求對學生宿舍的用電回路實施定時限制。    本文設計一種學生宿舍平安用電智能管理終端，以滿意學校后勤管理

3、部門對學生宿舍的用電管理需求。1 功能設計    結合計量計費、智能監(jiān)控及識別、斷送電限制管理的要求，宿舍平安用電智能管理終端設計功能如下：    （1）累加計量總用電量，遞減計量剩余電量；    （2）可實時檢測電壓、電流、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等電力參數(shù)；    （3）支持對3個輸出回路（如照明、插座、空調(diào)）作獨立限制；    （4）支持預付費限制、負載識別限制、時間限制、強制限制等4種邏輯限制功能；  &

4、#160; （5）可查詢各種日志記錄。2 硬件組成    宿舍平安用電智能管理終端采納專用功能的微限制單元（Micro Control Unit，MCU）設計。整機的硬件系統(tǒng)實現(xiàn)依據(jù)各個功能模塊而綻開，包含微處理器、電阻分壓網(wǎng)絡電壓采樣、電流互感器電流采樣、三路磁保持繼電器限制輸出、鐵電數(shù)據(jù)存儲、液晶顯示、按鍵輸入、有功電能脈沖指示輸出等。硬件組成如圖1所示。 圖1 硬件組成 3 軟件設計3.1 主程序流程    主程序作時間片及事務的觸發(fā)條件來管理各個不

5、同的功能模塊。主程序軟件流程如圖2所示。圖2 主程序軟件流程3.2 負載限制及負載識別算法    當學生運用純阻性負載的違規(guī)電器（惡性負載）時，極易導致電器火災等平安事故，對學生的生命和財產(chǎn)平安造成影響；當學生運用過多的常規(guī)電器，但累加用電負荷過高，同樣會造成平安事故。    因此，該管理終端從最大功率限制和惡性負載識別兩方面需求動身來確定負載限制結果，以保證宿舍用電平安。    最大功率限制的方法比較簡潔，若全部負載功率和超過總功率最大值，則推斷為功率超限，必需切斷宿舍供電回路。&#

6、160;   對于惡性負載的推斷，若也采納總功率推斷的方法，則不能夠被精確識別。測試小功率純阻性惡性負載工作特性時，可發(fā)覺其功率因數(shù)很高。但若干脆測試宿舍總供電回路功率因數(shù)并不會很高，故本設計終端實行增量推斷法，即實時檢測用電回路功率因數(shù)增量，作為推斷惡性負載的依據(jù)。在宿舍總用電回路總功率為超限的情形下，功率因數(shù)增量超過最大設定值，則推斷為惡性負載接入。功率因數(shù)增量為式中：PN當前有功功率；      PL上一時刻有功功率；P有功功率增量；QN當前無功功率；QL上次無功功率；Q無功功率增量。3.3 邏輯限

7、制方式。3.3.1 強制限制    高校宿舍中有部分宿舍會支配給相關管理人員和留學生住宿。這些宿舍往往是不切斷電供電且沒有負載、時間限制等。這種狀況下，強制限制功能打開，則其他的限制功能將不起作用。另外，高校在有大型活動支配時，須要對各宿舍回路做統(tǒng)一的斷送電處理，也需通過強制限制功能實現(xiàn)。3.3.2 時間限制    高校學生較多，為統(tǒng)一支配作息，需統(tǒng)一按時通/斷電，例如06:0008:00為學生早晨起床洗漱時間，應保持照明和插座回路處于通電狀態(tài)；08:0011:00為學生上課時間，學生一般不在宿舍，切斷全部回路；2

8、3:0006:00為學生休息時間，應切斷照明用電，但保證插座和空調(diào)用電回路正常供電；在周末，08:0023:00，一般學生不用上課，大多數(shù)時間均在宿舍，此時應保證全部相關回路供電。    終端為照明、插座、空調(diào)回路均供應獨立的兩套限制時段表，便利學校管理部門依據(jù)實際狀況在不同的時刻限制不同的回路通/斷電，滿意定時限制管理的要求。3.3.3 負載限制    終端為宿舍用電總回路供應負載限制，可識別惡性負載并快速作出響應。3.3.4 預付費限制    終端協(xié)作遠程預付費售電管理系統(tǒng)可實現(xiàn)先

9、交費后用電的功能。學生可依據(jù)宿舍用電狀況自行充值，用以保證宿舍正常用電。當學生用完充值的電能后，終端會自行切除宿舍用電。學生若剛好充值，可剛好復原供電。3.3.5 組合限制    以上4種邏輯限制方式可單獨運用，也可組合運用。終端可依據(jù)強制限制、時間限制、負載限制、預付費限制的組合限制邏輯及優(yōu)先級共同確定供電輸出回路的通或斷。組合限制邏輯如圖 3所示。圖3 組合限制邏輯4 試驗結果惡性負載識別測試結果如表1所示。    由表1可知，管理終端可快速識別學生接入宿舍回路的惡性負載，并給出分閘吩咐。組

10、合限制邏輯如表2所示，可實現(xiàn)時間段限制、負載限制、預付費限制等組合邏輯限制，共同對宿舍進行用電監(jiān)控。 5 結語    該學生宿舍用電管理終端具備計量、監(jiān)測、限制功能，能夠降低學校等管理方面電費收取難度，提高工作效率，實現(xiàn)優(yōu)化運行，有效節(jié)約電能，并為用戶的合理管理供應數(shù)據(jù)依據(jù)，是一套切實可行的用戶端電能收費管理系統(tǒng)。文章來源：現(xiàn)代建筑電氣2015年5期。參考文獻：1. 文濤.平安用電管理系統(tǒng)在學生公寓中的應用J.電子測試,2013,06(11):64-652. 羅輝,喬麗莉,仲冬華.智能平安用電節(jié)能計量管理系統(tǒng)在高校能源管理中的應用J.智能建筑和城市信.2012(5):68-