北京社会管理学院-宿舍安全智能管理平台的设计与应用

周颖

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摘要：介绍北京社会管理学院-宿舍安全智能管理平台，采用智能预付费仪表进行远程分合控制，达到预付费使用功能。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-3200型远程预付费电能管理系统实现配电回路用电的收费和能效管理。

关键词：学生宿舍;DDSF1352-CD预付费电能表；Acrel-3200型；预付费电能管理系统

0  概述 

      北京社会管理学院位于北京市东燕郊经济技术开发区，是中华人民共和民政部直属的普通高等学校。

是经民政部批准、教育部备案正式成立民政部管理干部学院，学院有燕郊和大兴两个校区，总占地面积906亩，有17个专业方向，有在校学生3000余名，教职工290多人，其中高级职称教师占45%以上、具有博士或硕士学位的占80%以上、双师比例达70%以上。

      根据学校宿舍用电的安全性及实用性预付费售电的要求，需要对北京社会管理学院所有学生宿舍楼层配电箱进行预付费系统改造。每个房间的用电回路要求进三出控制，出线控制回路包括照明插座用电，空调等，并且要求有恶性负债识别及定时控制等功能。做到安全及集中管理的功能。

1  系统结构描述

       本监控系统主要实现北京社会管理学院宿舍楼配电系统进行收费管理和；监控范围为号公寓45台、二号公寓182台、三号公寓73台、公寓57台、五号公寓179、六号公寓212台共计748台DDSF1352-CD预付费电表。每栋公寓设置台采集箱，区域内的仪表经过就近的采集箱经过串口服务器透传后通过校园局域网进行通讯，实现总线上仪表与监控主机的数据连通完成收费管理的系统功能。

       本监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层；

       如图（1）所示：

图（1）网络拓扑图

       间隔设备层主要为：预付费多功能电表这些装置分别对应相应的次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。

       网络通讯层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。

       站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。

       以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同时刻只能发送或接收数据，数据传输速率为10Mbps。RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，传输距离为1.2km。

2  远程预付费电能管理主要功能

        整个系统软件设计分为三个大块，分别是集中抄表服务系统，远程预付费电能管理系统，以及用户查询系统。集中抄表服务程序常年运行，不间断定时对所有表进行远程抄表；远程预付费系统包含所有开户、售电、遥控及报表功能；用户查询机系统用于商铺查询个人信息、充值和用电情况；另外还可配置手机端查询网站，可用于商铺用户在手机网站终端上实时查询个人信息、充值、远程控制及每日用电情况，系统还能与校园卡通进行对接，做到学校统管理等。

       主要特点如下：

快速配置，即装即用：将电表和通讯管理机配置导入系统就可以使用；

远程集中抄表：免去人工抄表，电表状态实时性可达到3分钟以内；

支持单独计价、多费率、阶梯电价：可对每块电表单独设置电价、费率和阶梯电价；

远程售电：财务集中管理，电量实时下发，并比对充值次数防止作弊；

数据安全：网络数据传输采用金融级的3DES加密算法，防止数据作弊窃电；

远程控制：可对任意块电表执行远程拉闸或保电等系列远程控制操作，方便管理；

能耗分析及查询：用户和管理员都可查询预付费表或各类接入的计量仪表每天的用能状况；

3  案例分析

       北京社会管理学院预付费系统，主要是针对学生宿舍进行综合管理的套系统，它重要的个核心功能就是售电及安全用电管理，系统软件可以识别学生所使用的用电器是否为阻型负债，如果是阻型负债系统会自动断电，并且有几次的复位功能。并且还可以做到定时开关灯及分别控制单个回路功能，做到定时关灯而空调回路正常使用等，既能方便管理又能节能的效果。

现场实现了以下功能：

1.集中抄表服务系统

       集中抄表服务程序包含三大模块，除了常年运行的定时对所有仪表进行集中远程抄表以外，还集成了报警短信发送服务，能将电费金额预警和欠费预警自动生成手机短信自发送给对应的商铺用户，该功能需要与硬件配合使用。

系统默认半小时对所有表进行次远程集中抄表，时间间隔支持个性化配置。

2.远程预付费电能管理系统

      本系统分为五大模块，分别是操作员登陆模块、系统配置模块、用户（商铺）管理模块、售电管理模块、报表中心模块，系统大致运行和操作流程如下： 

      本系统所有的报表及记录查询，都支持excel格式导出的功能。

      1.登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；

      2.系统设置：对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置；

      3.用户管理：对商铺用户执行开户、销户、远程分合闸、抄表导出及记录查询等操作；

      4.售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；

      5.报表中心：提供售电财务报表、用能报表、报警报表等查询。

       系统针对商铺开户不仅支持户表，也支持户挂多表的需要；同时支持和解决了项目改造后新老表切换时，老表金额转入的问题；支持峰谷电价，支持表电价；可对单表设置功率过载的阈值，也支持设置单表金额报警的两级阈值。

       批量远程操作场景中，系统提供了多项功能，针对开户、报警1、报警2、欠费、未开户、失联状态都有不同的颜色显示；并且支持远程对仪表进行遥控，遥控的命令类型如下：

      1.电价下发；2.设置下发（下发报警金额阈值和过载功率阈值）；3.保电（强制仪表合闸）；4.恢复预付费（欠费自动跳闸的模式）；5.拉闸（强制断电）；6.抄表导出（导出当所有表状态为EXCEL）

      售电系统还将电能计量仪表接入系统，进行远程集中抄表后，提供了辅助的能耗查询报表，为能耗分析、用能比对和安全用电提供强有力的依据。

       系统还提供了多个报表以供查询，分别是日/月/年财务销售统计报表、失联表/通讯管理机查询报表、能耗查询报表、实时报警/历史报警查询报表，支持导出。以下是财务报表和预付费表日用能查询报表：

4  结束语

      校园预付费系统的使用主要还是学校对学生宿舍管理难、安全问题突出等问题进行的个用电管理功能。它多体现的是学校对学生的人身安全的重视，学生宿舍由于有大量使用热得快等大功率阻型负载，很容易发生火灾的情况。还有就是学生宿舍的综合管理，做到定时控制，欠费断电等功能，既解决了学校的人工成本又能从根本上杜绝恶性负载的使用。本系统还与校园卡通结合，实现校园内统管理。

参照标准：

ISO/IEC11801 《综合布线标准》

GB/50198 《监控系统工程技术规范》

GB50052-2009       《供配电系统设计规范》

GB50054-2011       《低压配电设计规范》

IEC 61587          《电子设备机械结构系列》

DL/T448-2000   《电能计量装置技术管理规程》

DL/T 698.1-2009   《1部分：总则》

DL/T 698.2-2010    《2部分：主站技术规范》

DL/T 698.31-2010   《3.1部分：电能信息采集终端技术规范-通用要求》

DL/T/814-2002       《配电自动化系统功能规范》

DL/T5137-2001      《电测量及电能计量装置设计技术规程》

GB2887               《计算站场地技术条件》

GB/T18460.3          《IC卡预付费售电系统 3部分： 预付费电度表》