摘要：山東科德電子有限公司的KD87學(xué)生公寓安全用電管理系統(tǒng)采用控制性電能表作為公寓用電的主要元件，加以通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成安全用電管理系統(tǒng)。本文分析了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，采取的改進(jìn)措施等。本系統(tǒng)可以有效地解決學(xué)校學(xué)生公寓等集體宿舍用電管理難和安全隱患等問題。

關(guān)鍵詞：用電安全：用電管理：學(xué)生公寓；DFE電能表；惡性負(fù)載：智能化。

前言

學(xué)校是年輕人學(xué)習(xí)生活的地方，學(xué)生公寓又是年輕人主要活動(dòng)休息的場所，現(xiàn)在學(xué)生使用電器種類繁多，違規(guī)使用“熱得快”、“電熱杯”、“電爐子”等惡性電器的事件率也居高不下，安全隱患凸顯。公寓用電管理相對(duì)滯后，一是電量計(jì)費(fèi)仍然使用電度表計(jì)量，精度低，效率低、易出錯(cuò)，難管理。二是對(duì)學(xué)生使用惡性電器很難杜絕，人為的檢查效果差，產(chǎn)生很大的安全隱患，安全事故時(shí)有發(fā)生。學(xué)生公寓安全用電管理成了我們的首要任務(wù)。隨著學(xué)生公寓居住條件的不斷改善，學(xué)生用電需求的多樣化以及“以人為本”管理理念的提出，以往的定時(shí)、限量的單一化用電管理辦法已經(jīng)跟不上時(shí)代要求了，學(xué)生對(duì)電的依賴性越來越強(qiáng)。供電是否適應(yīng)時(shí)代要求已經(jīng)關(guān)系到學(xué)生學(xué)習(xí)與生活環(huán)境的質(zhì)量問題。同時(shí)安全隱患問題也越來越嚴(yán)重。2008年11月14日，上海商學(xué)院宿舍樓發(fā)生火災(zāi)事故，導(dǎo)致4名女生在逃生時(shí)墜樓身亡，經(jīng)消防部門勘察，認(rèn)定起火原因?yàn)閷W(xué)生使用“熱得快”引發(fā)電器故障，并引燃周圍可燃物所致。怎樣在提高學(xué)生的用電質(zhì)量水平前提下保證師生們的用電安全和人身安全？是管理者要認(rèn)真研究和亟待解決的問題。由此全國高校的管理層緊鑼密鼓的開會(huì)研究，責(zé)令各高校必須采用科技的手段來解決問題，徹底杜絕類似的悲劇重演。2009年12月7日，教育部和公安部聯(lián)合發(fā)出了第28號(hào)令 《高等學(xué)校消防安全管理規(guī)定》，對(duì)高校火災(zāi)隱患的整改措施有明確的要求： 第三十二條和 第四十四條都做出了具體規(guī)定。根據(jù)以上要求，我們?cè)谛陆▽W(xué)生公寓中，與山東科德電子有限公司、岱岳區(qū)聯(lián)通公司合作，爭取專項(xiàng)資金，安裝了學(xué)生公寓安全用電管理系統(tǒng)，并在實(shí)踐中不斷總結(jié)使用經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化配置，取得了滿意的效果。進(jìn)而對(duì)老校區(qū)的學(xué)生公寓也進(jìn)行了改造。本文就學(xué)生公寓安全用電管理系統(tǒng)的原理及安裝和改進(jìn)進(jìn)行了探討。

一、山東科德電子公司的KD87學(xué)生公寓安全用電管理系統(tǒng)是電量集中采集與用電管理、控制相結(jié)合的高度智能化的用電管理系統(tǒng)。它具有電能集中計(jì)量、用電分時(shí)控制、超負(fù)荷控制、惡性負(fù)載控制、用電數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查詢等功能。滿足現(xiàn)代高校的實(shí)際管理需求，為高校學(xué)生公寓用電管理提供了一整套安全、高效、先進(jìn)的管理手段。

KD87學(xué)生公寓安全用電管理系統(tǒng)主要功能如下：

1、具有惡性負(fù)載識(shí)別功能：產(chǎn)品設(shè)有惡性負(fù)載識(shí)別功能。通過此功能能夠很好的對(duì)惡性負(fù)載（惡性負(fù)載：容易構(gòu)成火災(zāi)等危險(xiǎn)的純電阻性發(fā)熱用電器，例如熱得快、電爐子、電鍋、電熱毯、白熾燈、電熱杯等）進(jìn)行控制，而不影響正常電器（如電腦、充電器、節(jié)能燈等）的使用。從而從根本上杜絕了學(xué)生使用違章電器帶來的種種安全隱患。

2、具有最大負(fù)載限制功能：可通過指令設(shè)置允許用戶使用的最大負(fù)載功率。實(shí)際負(fù)載超過設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)對(duì)該用戶執(zhí)行過載斷電。

3、斷電自動(dòng)恢復(fù)功能：用戶使用違禁電器或負(fù)載超過限制功率斷電后，在規(guī)定的斷電次數(shù)內(nèi)，違禁電器去除后，系統(tǒng)可以自動(dòng)恢復(fù)供電。

4、具有預(yù)付費(fèi)功能：用戶可先購電后用電，欠費(fèi)斷電。

5、具有低電量報(bào)警功能：給每個(gè)公寓設(shè)置一低電量報(bào)警參數(shù)，當(dāng)其用電量低于設(shè)置值時(shí)，電表的電量顯示窗口會(huì)自動(dòng)閃爍以此來提醒用戶電量不足，要及時(shí)購電。管理員還可以通過軟件對(duì)低電量的用戶進(jìn)行篩減，打印出報(bào)表張貼公布。

6、強(qiáng)制通斷控制：可以通過軟件很方便的對(duì)用戶的通斷狀態(tài)進(jìn)行控制。

7、具有定時(shí)斷送電功能：根據(jù)學(xué)校的作息時(shí)間表，可以對(duì)學(xué)生的用電時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)控制。

8、具有用戶雙回路供電功能：將每個(gè)公寓的控制單元的兩條出線提供給一個(gè)用戶使用（如宿舍照明一路，插座一路），除兩線用電進(jìn)行合計(jì)計(jì)算外，兩線的控制參數(shù)可分別設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立控制。

9、銷戶退費(fèi)：學(xué)生畢業(yè)時(shí)，可以通過管理軟件對(duì)用戶進(jìn)行銷戶管理，并自動(dòng)計(jì)算出剩余電費(fèi)退還用戶，打印出詳細(xì)報(bào)表。

10、打印功能：可以打印各用戶售電記錄、可打印全部用戶總清單和單一用戶清單。

二、KD87學(xué)生公寓安全用電管理系統(tǒng)的原理及組成：

系統(tǒng)采用DFE電能表作為的電能計(jì)量單元，滿足計(jì)量精度，同時(shí)具有惡性負(fù)載識(shí)別功能；采用循環(huán)采樣和數(shù)字濾波技術(shù)，保證采集數(shù)據(jù)的精確度；采用鐵電存儲(chǔ)器和先進(jìn)的掉電檢測技術(shù)，保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性；采用網(wǎng)絡(luò)分段保護(hù)技術(shù)，確保網(wǎng)絡(luò)通訊的安全性；

用電負(fù)荷自動(dòng)監(jiān)控（包括電熱和過載），體現(xiàn)用電系統(tǒng)的安全性；

聯(lián)網(wǎng)查詢和校園一卡通繳費(fèi)，省卻中間媒體，體現(xiàn)操作快捷性；

系統(tǒng)組成： KD87安全用電管理系統(tǒng)由管理電腦、供電控制柜、數(shù)據(jù)管理器、網(wǎng)絡(luò)等組成。

電腦的管理方式通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，通過485總線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、光纜等傳輸網(wǎng)絡(luò)，由電腦進(jìn)行處理。一臺(tái)管理電腦可對(duì)多個(gè)供電控制柜進(jìn)行控制（距離≤1200米）。

數(shù)據(jù)管理器作為一個(gè)中間設(shè)備，起著連接管理電腦和供電控制柜的作用

控制柜由空氣開關(guān)，DFE電能表，控制器，線路等組成。供電控制柜可獨(dú)立工作，控電柜分為集中式和分層式。集中式機(jī)柜安放在學(xué)生宿舍的收發(fā)室或配電間，分層機(jī)柜安放到宿舍每一層的墻壁上。電腦、供電控制柜數(shù)據(jù)互為備份，電腦采集、存儲(chǔ)供電控制柜數(shù)據(jù)、發(fā)送控制指令。供電控制柜獨(dú)立完成對(duì)各分路的計(jì)量，并自動(dòng)儲(chǔ)存計(jì)量數(shù)據(jù)，以及完成控制、保護(hù)等功能。

三、主要技術(shù)指標(biāo)

額定電壓：3×220/380V工作電壓范圍：AC180-260V

標(biāo)定電流：15 (60)A

脈沖常數(shù)：900inp/kWh

準(zhǔn)確度等級(jí)：1.0級(jí)

計(jì)量分度：10度

數(shù)據(jù)保護(hù)：斷電后數(shù)據(jù)保留>10年

四，存在的問題及改進(jìn)措施

1.一個(gè)學(xué)生公寓一般住4-6人，學(xué)校的管理系統(tǒng)是與房間號(hào)對(duì)應(yīng)管理，既所有的管理指標(biāo)要落實(shí)到具體的房間，而不是具體的人。學(xué)校要求用電管理系統(tǒng)必須落實(shí)到每一個(gè)人。因此我們與科德公司合作，開發(fā)一個(gè)小軟件；利用每一位學(xué)生的一卡通卡，輸入學(xué)生的卡號(hào)到具體的房間，建立起一（房間）對(duì)多（學(xué)生）的對(duì)應(yīng)關(guān)系，錄入到系統(tǒng)中。只要房間中的任一卡號(hào)有效，則房間有效。此項(xiàng)功能主要是為了解決電費(fèi)的問題，具體每個(gè)房間超額電費(fèi)則有房間的學(xué)生分解 。當(dāng)然由于的房間的學(xué)生有變化，則有學(xué)工處及時(shí)通知，及時(shí)修改完善

2、KD用電管理系統(tǒng)具有低電量報(bào)警功能，但報(bào)警功能主要顯示在電表中顯示器上和打印報(bào)表中，電表一般安裝在配電間中封閉管理，顯示不能公開且不及時(shí)，打印報(bào)表費(fèi)工、費(fèi)紙、也不及時(shí)。學(xué)生反映信息不及時(shí)。我們根據(jù)系統(tǒng)的功能，與科德公司合作開發(fā)了LED顯示屏顯示功能，在每一學(xué)生公寓大廳中安裝了顯示屏，滾動(dòng)顯示每一房間的用電情況、惡性負(fù)載使用情況通報(bào)、停電停水通知及繳費(fèi)通知等信息，很好解決了以上的問題。

3、通信接口設(shè)計(jì)的對(duì)接；學(xué)校一卡通系統(tǒng)是一獨(dú)立的系統(tǒng)，由岱岳區(qū)聯(lián)通公司設(shè)計(jì)安裝，方便了學(xué)生們的生活和學(xué)習(xí)。KD87安全用電管理系統(tǒng)具有自己的網(wǎng)絡(luò)通信功能，也獨(dú)立完成功能。但由于技術(shù)保密和保證各自系統(tǒng)安全的原因，兩者互不通用。學(xué)校為了嚴(yán)格管理，方便管理的目的，每位同學(xué)只有一張卡，實(shí)行全校一卡通。這就要求兩家公司協(xié)調(diào)解決通信接口問題，聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)用電管理系統(tǒng)的一卡通繳費(fèi)功能。最后由學(xué)校與聯(lián)通公司聯(lián)合編程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)循環(huán)發(fā)送繳費(fèi)數(shù)據(jù)和卡號(hào)到用電管理系統(tǒng)指定接口，用電管理系統(tǒng)循環(huán)采集后進(jìn)行處理，解決兩家的技術(shù)合作。運(yùn)行以來一卡通運(yùn)行良好，收費(fèi)與管理良好分開運(yùn)行，又有機(jī)地協(xié)作管理。

4、充分利用系統(tǒng)具有雙回路供電的功能，解決學(xué)生冬季取暖的問題；由于新校區(qū)沒有集體供暖，學(xué)生公寓無法供暖，學(xué)生意見很大，學(xué)校決定投資解決。但安裝空調(diào)投資過大，又破壞保溫的墻面，外觀也不雅觀。經(jīng)過考察，又與科德公司討論，決定安裝暖風(fēng)機(jī)。安裝暖風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是投資少，室內(nèi)安裝，外觀無影響，缺點(diǎn)是暖風(fēng)機(jī)是發(fā)熱的設(shè)備，近似是惡性負(fù)載，增加安全管理的難度。因此，我們利用系統(tǒng)的雙回路功能，專用一路控制暖風(fēng)機(jī)，根據(jù)暖風(fēng)機(jī)的參數(shù)，單獨(dú)設(shè)定控制指標(biāo)，并反復(fù)試用，找到最佳的控制指標(biāo)，輸入到系統(tǒng)中。冬季供暖期間加強(qiáng)用電監(jiān)控，確保用電安全。運(yùn)行三年來，充分發(fā)揮系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，無事故發(fā)生。

5、最大負(fù)載限制功能的應(yīng)用；上面提到學(xué)生使用的電器種類很多，惡性負(fù)載的大小也不一，限制最大負(fù)載難以確定最小值。太小了影響學(xué)生們的學(xué)習(xí)，太大了不安全，同時(shí)有些危險(xiǎn)電器又不表現(xiàn)絕對(duì)純阻性（如電吹風(fēng)），系統(tǒng)鑒別很困難。在實(shí)踐中我們反復(fù)試驗(yàn)，有效的方法是同時(shí)設(shè)定初始功率限值；即電器一開始運(yùn)行的功率。此時(shí)純阻性電器的有功功率劇增，無功功率幾乎無增長，系統(tǒng)容易判斷其性能。隨著電器進(jìn)入工作狀態(tài)，非純阻性的負(fù)載總功率回落，無功功率也有所增長，功率因素下降，系統(tǒng)就比較難判斷了。如電吹風(fēng)在低檔運(yùn)行時(shí)，無功功率與有功功率相差無幾，系統(tǒng)難以判斷，造成火災(zāi)隱患。而非純阻性的電器，無功功率增長很快，一開始功率因數(shù)就低，系統(tǒng)比較好判定。通過設(shè)定初始功率限值，超過此值系統(tǒng)警告性的跳閘，去除惡性負(fù)載后再送電。當(dāng)然最大負(fù)載限制功能也要同時(shí)起到總量的限制作用。

6、定時(shí)斷送電功能的應(yīng)用；定時(shí)斷送電功能的使用很好地控制了學(xué)生的作息時(shí)間，節(jié)約了電能，保障了學(xué)生的休息時(shí)間。其副作用是沒有養(yǎng)成同學(xué)們好的用電習(xí)慣。由于定時(shí)送電，同學(xué)們沒有關(guān)電源和電器開關(guān)的習(xí)慣。造成短明燈常有，一送電電器就全運(yùn)行的現(xiàn)象。更危險(xiǎn)的是來電后電器直接運(yùn)行，無人知道，造成了一定的危險(xiǎn)。12年4月曾發(fā)生一起小電吹風(fēng)送電后直接運(yùn)行，引燃易燃物的小型火情。我市別的高校也有類似情況發(fā)生。如何避免呢？我們一是發(fā)動(dòng)和宣傳，教育同學(xué)們養(yǎng)成良好的用電習(xí)慣。二是調(diào)整送電時(shí)間，上課時(shí)間與送電時(shí)間設(shè)定一合理的差，最大限度減少停電時(shí)間段，確保房間有人時(shí)送電，盡可能發(fā)揮用電系統(tǒng)的監(jiān)管作用，配合學(xué)生養(yǎng)成良好用電習(xí)慣。

五、 結(jié)束語

學(xué)生公寓安全用電管理系統(tǒng)作為一個(gè)智能型用電管理系統(tǒng)，十分適用于高校學(xué)生公寓的用電管理，配合適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵰?guī)約，可以方便地與管理中心計(jì)算機(jī)接口構(gòu)成監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò)。KD87系統(tǒng)采用低功耗器件，成本低，便于集成，可靠性高。系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國家要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有一定的推廣價(jià)值，市場前景廣闊。

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