胡冠楠
安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

摘要：論文設計了適用于學生公寓的自助式預付費控電控水管理系統(tǒng)，采用多種智能功能，可以監(jiān)測和顯示漏電現(xiàn)象，通過短路、跳線、零線接地等方式防范和記錄用戶的T電行為，通過報警和拉閘防止事故的發(fā)生。該系統(tǒng)采用先進的紅外遙控通信技術，通過遙控卡實現(xiàn)管理系統(tǒng)與水表之間的數(shù)據(jù)傳輸。遙控卡的數(shù)據(jù)經(jīng)過多層加密，應用方便，可靠安全。利用IC卡自動抄表，降低了抄表勞動和管理成本。預付費采取先交錢再用電用水，無需人工斷電催費，有利于樹立學生正確消費意識。
關鍵詞：自助式；預付費；遙控卡；水電管理

1.前言
       由于國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民物質生活水平的不斷提高，學校里學生公寓的生活環(huán)境已經(jīng)大大改善，公寓的電和水的消耗量急劇增加。現(xiàn)代、多樣性和個性化的生活方式挑戰(zhàn)了過去學生公寓采用的限制性供水電模式。以往的電氣設計功率和設施已不能滿足現(xiàn)今的水電使用需求，供需矛盾逐漸凸顯。因此，水電的市場化和商業(yè)化需要推進。
       學生公寓傳統(tǒng)的水電管理以手工操作為主，管理效率差，信息溝通慢，工作質量低。隨著科學技術的快速發(fā)展和廣泛應用，這種落后的管理模式已經(jīng)與時代的步伐脫節(jié)。學生公寓的水電使用存在一些困難問題：1.學生的水電節(jié)約意識較差。宿舍里“長明燈"和“沒人也亮燈"的現(xiàn)象很難杜絕。管理人員為了避免很大的浪費，需要每天定時拉閘斷電。2.公寓內經(jīng)常出現(xiàn)私自拉線和亂接電線的現(xiàn)象，很容易造成觸電。3.經(jīng)常有學生暗自使用電爐、熱得快、電磁爐等大功率電器，不僅造成電力資源的巨大浪費，而且容易引起火災，威脅生命財產(chǎn)安全。4.伴隨信息技術的發(fā)展，電腦等電子品進入宿舍，用電難以測量控制，也難以禁止非法用電。5.抄表難、收費難、管理更難。管理成本高，勞動強度大。6.采用傳統(tǒng)的機械式儀表，精度低、誤差大、啟動電位電流大、功耗大、線損比大，且容易漏電漏電，所以總表與分表的數(shù)據(jù)對不上。7.機械表壽命較短，成本高，一般情況下5年則需更換一次。8.供水管理上隨意性大，不利于管理的規(guī)范化。因此，實施自助化、智能化、信息化管理公寓用電、用水，已成為加強后勤管理建設，提高服務意識的關鍵方向。

2.系統(tǒng)概要設計
       管理部門首先給用戶安裝電表和水表，然后通過本系統(tǒng)為儀表建立一個賬戶，并發(fā)放相應的遙控卡。用戶需要持遙控卡到管理部門購買水電，管理部門通過本系統(tǒng)對用戶的遙控卡進行預充水電。用戶將充電后的遙控卡與相應的儀表進行數(shù)據(jù)交換，將預充的水電量輸入儀表，并在儀表剩余電量中進行累加。只有當儀表上剩余電量大于零時，才能使用。當剩余電量不足時，會發(fā)出警報。剩下的電量是零時，電源將被切斷。因此,為了保證電力的正常使用,用戶需要在警報或斷電之前，再持卡充水電值來保持足夠的剩余量。
       系統(tǒng)的各個組成部分通過遙控卡互相交換數(shù)據(jù)。遙控卡將讀卡器的充電數(shù)值傳輸?shù)絻x表，儀表控制接通電源。若剩余電量不足則警告，無剩余則斷電，用戶再憑遙控卡到管理部門購買水電量。重新充電前，用戶可以將電表和水表收集器自動記錄的月用量記錄下來。遙控卡讀取數(shù)據(jù)并上傳后,系統(tǒng)將根據(jù)定價標準計算和支付費用，充值費用和其他費用一次性支付，并整理出各種數(shù)據(jù)表格。如果有欠費或其它問題，用戶不能正常使用水和電。系統(tǒng)可以對預付水電費、月用水電量、各種費用進行分類統(tǒng)計，并以表格形式打印供管理部門核對。

3.系統(tǒng)詳細設計
       自助式控電控水管理系統(tǒng)主要分為管理系統(tǒng)、水電計量儀表、遙控卡和讀寫器四大組成部分，系統(tǒng)結構如圖1所示。

                                                                           圖1系統(tǒng)結構圖
3.1管理系統(tǒng)。
       管理系統(tǒng)主要用于支付管理、計算數(shù)據(jù)、處理報表和打印資料，以及存儲數(shù)據(jù)和維護系統(tǒng)。它有自助控水控電的操作界面，是水電儀表與上位計算機之間的通信接口。管理系統(tǒng)可以完成硬件的組織協(xié)同工作，智能化實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)管理和計算功能。
       管理系統(tǒng)包括自助式控電控水管理系統(tǒng)和上位管理計算機。上位管理計算機在使用前有一些相應的參數(shù)配置。系統(tǒng)的功能主要是管理電子預付費、多功能水電儀表，遙控完成每日預付充水電和寫卡操作，記錄和管理水電費用和累計用水電量，綜合實現(xiàn)充值，儀表讀數(shù)和應收費用的管理和計算。使用此系統(tǒng)，可以對各類記錄進行查詢和統(tǒng)計，打印所需的統(tǒng)計報表和收費單據(jù)；管理部門可以通過系統(tǒng)提供的功能隨時了解用戶的用電、用水情況;各種應收費用可以通過限制用水電的方式收取。
3.2水電計量設備儀表。
       相關儀器都是通過國家計量認證，符合國家有關計量標準的產(chǎn)品，它們保證了測量數(shù)據(jù)的準確性。它們按功能分為預付電能表、水表等。數(shù)據(jù)采集模塊的結構如圖2所示。

                                                                      圖2數(shù)據(jù)采集模塊結構圖
       電能表采用單相紅外預付費電能表或三相紅外預付費電能表。其使用壽命長，設計使用壽命15年；具有過載保護功能，當用戶負載超過設定負載值25秒時，儀表會自動切斷電源，以保護線路和電器；精度高，無蠕變，初始電流小，功耗低，大大減少了線路損耗。
3.3遙控卡。
       遙控卡的作用是一種數(shù)據(jù)傳輸介質，可以方便地讀取水電表數(shù)據(jù)和對水、電、氣進行充值。遙控卡由用戶自己保管，用戶方便掌握自己的消費過程，遙控卡采用IC卡也是可行的。
3.4讀寫器。
       讀寫器是遙控卡與管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換的設備，有自己的串行通信電纜和電源插頭。遙控卡用來做系統(tǒng)調度設置或抄表的操作，它采集到的數(shù)據(jù)由讀取器讀出來并發(fā)送到上層管理系統(tǒng)；上層管理系統(tǒng)采集的支付、充值數(shù)據(jù)由讀寫器寫入遙控卡。

4.安科瑞宿舍預付費系統(tǒng)的介紹及選型
4.1系統(tǒng)結構
       AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有預付費基礎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學生宿舍版預付費云平臺是與ADM130（一進三出）或ADF300L（多回路計量箱）預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，包括服務器，通訊管理機在內的集成系統(tǒng)。針對高校宿舍這一特殊應用場合研發(fā)，主要實現(xiàn)電能監(jiān)控、時間管理、惡性負載管理、預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)支持對宿舍進行批量設置，批量初始化、批量下發(fā)基礎電量、批量設置負控、批量設置時控等，方便學校進行統(tǒng)一管理。

       惡性負載自動識別控制：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。惡性負載暫停時間和次數(shù)可通過軟件設定。

       基礎電費：可以設置每月給學生下發(fā)的免費輔助電費，覆蓋式下發(fā)，不累計。
       時間控制功能：支持多達8個時段設置宿舍供電斷電，方便管理學生宿舍作息。

       遠程售電：操作員可以通過后臺給宿舍進行電費充值，學生也可以通過學習一卡通、學校微信公眾號進行自助充值。
       遠程集中抄表：抄表信息通過網(wǎng)關實時上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表。
       遠程控制：可對任意一塊電表執(zhí)行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理。

       對接一卡通支付：系統(tǒng)支持中間庫，接口等方式對接學校一卡通，方便學生自助購電。
       一進三出：ADM130電表支持多達三回路輸出，各回路單獨分合閘、惡性負載、時控等設置。
4.3系統(tǒng)設備選型
 

5.結語
       自從啟動后勤社會化改革，學生公寓由原來的行政管理向服務管理轉變，增加了水電管理的難度。根據(jù)新的情況和要求，管理人員需要對公寓的用電和用水進行變通管理。如果不理順關系、加強服務，必然會積累矛盾，有礙于后勤部門對學生公寓的服務管理，也不利提高公寓的服務層次。使用高科技方法，大力解決公寓中電力和水的消耗問題，使抄表和收費工作簡化到幾乎可以忽略不計。系統(tǒng)通過預付費方法，達到了“先充值后使用"的效果。另外，系統(tǒng)具有智能鑒別惡性、非法電力消費功能。本系統(tǒng)給了用戶合規(guī)、大量使用水電的權利，又控制了違規(guī)消費，實現(xiàn)了智能化管理，利于“樹立可持續(xù)發(fā)展觀念，建立資源節(jié)約型學校"，讓學生明明白白消費，后勤輕輕松松管理。

參考文獻:
[1]劉瑾.基于內部控制視角的高校水電收費管理探討[J].財政監(jiān)督,2015(11):65-67.
[2]徐桂敏，楊正祥.學生公寓自助式預付費控電控水管理系統(tǒng)設計[J].
[3]安科瑞高校宿舍預付費電控系統(tǒng).2019.11版.
[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版.