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基于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的宿舍智能用電監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

更新時(shí)間：2020-09-28

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摘要：隨著“互聯(lián)網(wǎng)+’’行動(dòng)計(jì)劃的發(fā)展，高校進(jìn)行學(xué)生宿舍大功率電器的人工檢查即將成為過(guò)去式，而錯(cuò)誤率低，更快速，更準(zhǔn)確，效率高，采用電腦計(jì)量電費(fèi)，讓學(xué)生實(shí)時(shí)了解用電詳情，可以節(jié)省學(xué)校對(duì)于檢查大功率所耗費(fèi)的人力、物力及財(cái)力的“互聯(lián)網(wǎng)+高校學(xué)生宿舍智能電表”將會(huì)普遍高校。本文將從研究背景與意義、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)監(jiān)控三個(gè)方面以廣東培正學(xué)院為例進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+”；智能用電；監(jiān)控系統(tǒng)

1研究的背景與意義

1.1論文研究背景

隨著國(guó)jia提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃在國(guó)內(nèi)的進(jìn)一步發(fā)展，高校作為高等人才的孵化場(chǎng)地和灌輸青年創(chuàng)新思想的重要橋梁，必將面臨著一場(chǎng)技術(shù)性改革的浪潮。“互聯(lián)網(wǎng)+高校學(xué)生宿舍智能電表”是一個(gè)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展和滿(mǎn)足社會(huì)需求的創(chuàng)新型項(xiàng)目。大部分高校并未實(shí)行“互聯(lián)網(wǎng)+高校學(xué)生宿舍智能電表”項(xiàng)目，存在著相當(dāng)大的市場(chǎng)開(kāi)拓空問(wèn)；出臺(tái)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，對(duì)項(xiàng)目具有一定的扶持性和促進(jìn)性；國(guó)內(nèi)高校大學(xué)生數(shù)量呈遞增趨勢(shì)上升，學(xué)校對(duì)學(xué)生安全保障模塊投入資金不斷增加。因此，廣東培正學(xué)院學(xué)生宿舍的管理方法也應(yīng)逐步順應(yīng)潮流，與“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的智能監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，與政策思想相呼應(yīng)。

1.2論文研究意義

現(xiàn)今，眾多高校進(jìn)行學(xué)生宿舍大功率電器檢查工作時(shí)，所用的方法普遍是人工檢查，然而，這種方法不僅耗時(shí)、效率低、成本高，而且往往會(huì)出現(xiàn)滯后性、偏差大、缺乏準(zhǔn)確性的結(jié)果，鑒于此種現(xiàn)狀，我們打算為此開(kāi)發(fā)一種可植入學(xué)生宿舍電能表的智能用電監(jiān)控系統(tǒng)。使用智能用電監(jiān)控系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的宿舍大功率突擊檢查，錯(cuò)誤率低，更快速，更準(zhǔn)確，效率高，可以節(jié)省學(xué)校對(duì)于檢查大功率所耗費(fèi)的人力、物力及財(cái)力。同時(shí)，有良好

的收益反饋，采用電腦計(jì)量電費(fèi)，讓學(xué)生實(shí)時(shí)了解用電詳情，智能用電管理系統(tǒng)可查詢(xún)顯示房間的“新購(gòu)電量費(fèi)用”、“用電量”、“剩余電量”數(shù)據(jù)，促使學(xué)生們養(yǎng)成隨手關(guān)燈、節(jié)約用電的良好習(xí)慣，每月學(xué)校供應(yīng)學(xué)生正常照明的用電量，超過(guò)部分按量計(jì)費(fèi)，以節(jié)省開(kāi)支。以及可以通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行在線(xiàn)繳納電費(fèi)，更加快速方便的服務(wù)于高校師生。而且可在學(xué)生違規(guī)使用大功率電器時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)控以及采取自動(dòng)斷電等措施來(lái)保障學(xué)生用電安全，對(duì)違規(guī)學(xué)生進(jìn)行及時(shí)的用電安全教育以及警告，避免因違規(guī)使用大功率電器而造成的危害和損失。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)構(gòu)架概況

宿舍智能用電監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)智能電表進(jìn)行控制、以串口服務(wù)器作為橋梁搭建而成的控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，主要包括三個(gè)部分：智能電表終端、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控、宿舍智能用電監(jiān)控。

宿舍智能用電系統(tǒng)可以安裝在局域網(wǎng)內(nèi)Pc機(jī)中，通過(guò)校園內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行登錄，并且根據(jù)用戶(hù)所有權(quán)限，對(duì)其開(kāi)啟相應(yīng)的功能(收費(fèi)、監(jiān)控、管理員)。收費(fèi)機(jī)采用學(xué)生登錄進(jìn)行繳費(fèi)，并可查詢(xún)自身是否有違規(guī)用電警告。收費(fèi)機(jī)提供宿舍的用電預(yù)繳費(fèi)、違規(guī)查詢(xún)、出繳費(fèi)單功能。監(jiān)控機(jī)主要提供對(duì)當(dāng)前繼電器狀態(tài)的查詢(xún)、當(dāng)前各棟宿舍樓的用電狀態(tài)查詢(xún)、查看已有斷電情況宿舍的用電記錄。管理員對(duì)此擁有所有功能登錄，并且負(fù)責(zé)監(jiān)控、設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)下智能電表的運(yùn)行參數(shù)(限制電流、限制負(fù)載、設(shè)置單價(jià)電價(jià)、設(shè)置無(wú)收費(fèi)基礎(chǔ)用電額度、設(shè)置運(yùn)行時(shí)間段、超時(shí)繳費(fèi)時(shí)進(jìn)行斷電)。同時(shí)，加入與以往有所不同的地方：使用學(xué)生使用終端付清電費(fèi)，無(wú)需人工；系統(tǒng)對(duì)違規(guī)用電宿舍自動(dòng)進(jìn)行斷電，并在15分鐘之后恢復(fù)用電狀態(tài)。

數(shù)據(jù)采集監(jiān)控需要安裝在局域網(wǎng)內(nèi)的服務(wù)器上，對(duì)電表進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，用于采集電表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如電壓、電流、功率、斷電信息等，對(duì)電表進(jìn)行時(shí)間運(yùn)行的調(diào)制。同時(shí)，為了防止數(shù)據(jù)采集監(jiān)控出現(xiàn)異常導(dǎo)致程序無(wú)法運(yùn)行不能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候自動(dòng)重啟。

2.2系統(tǒng)功能介紹

(1)剩余電量提醒功能：對(duì)每間宿舍用電情況進(jìn)行監(jiān)控，在低于一定電量的時(shí)候，進(jìn)行用電提醒，傳達(dá)到宿舍人員手機(jī)中。

(2)電量控制能力：在沒(méi)有剩余電量的情況下，會(huì)進(jìn)行自動(dòng)斷電能力，在充值繳費(fèi)之后自動(dòng)恢復(fù)用電。

(3)內(nèi)網(wǎng)電量管理功能：通過(guò)內(nèi)網(wǎng)對(duì)宿舍所用電量情況進(jìn)行查看。

(4)基礎(chǔ)免費(fèi)電量設(shè)置：管理員可批量或是單個(gè)對(duì)免費(fèi)電量進(jìn)行設(shè)置。

(5)用電量統(tǒng)計(jì)分析功能：對(duì)每棟／每間宿舍電量做出每月統(tǒng)計(jì)，亦可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)，并且產(chǎn)生數(shù)據(jù)分析圖表。

(6)控制用電功能：對(duì)于當(dāng)時(shí)段所用電量進(jìn)行設(shè)置，超出負(fù)荷范圍進(jìn)行斷電處理，在15分鐘之后恢復(fù)通電，并保存斷電記錄。

(7)自動(dòng)識(shí)別控制功能：智能電表功能，對(duì)電熱工具進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，當(dāng)識(shí)別出電熱工具時(shí)進(jìn)行斷電，在一分鐘之后恢復(fù)通電，并保留斷電記錄。

(8)遠(yuǎn)程監(jiān)控：可以通過(guò)Pc機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)系統(tǒng)出錯(cuò)時(shí)可進(jìn)行人工斷電。

(9)時(shí)間控制功能：對(duì)每個(gè)單間進(jìn)行自動(dòng)斷電和供電時(shí)間。

(10)權(quán)限劃分：管理員擁有對(duì)操作人員及操作Pc機(jī)進(jìn)行不同操作的權(quán)限設(shè)置。

(11)退費(fèi)管理：學(xué)期結(jié)束可將宿舍剩余電量進(jìn)行退費(fèi)處理。

3數(shù)據(jù)監(jiān)控

3.1數(shù)據(jù)監(jiān)控方面

(1)采集宿舍電表中的電壓、電流、功率、電能等即時(shí)信息：

(2)將采集到的數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)中；

(3)監(jiān)控運(yùn)行時(shí)的電壓、電流、功率是否超出設(shè)定值；

(4)監(jiān)控運(yùn)營(yíng)時(shí)間是否在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)。

數(shù)據(jù)監(jiān)控運(yùn)行情況如下圖：

3.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在后臺(tái)方面，使用“oracle lOg”。此系統(tǒng)是以分布式數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的一組軟件產(chǎn)品，使用SQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言。作為一個(gè)通用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它可以進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)管理；作為一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，它可以進(jìn)行完備關(guān)系；作為一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，它可以妥善完成分布式處理。同時(shí)，在管理上可做到簡(jiǎn)化。

將大量復(fù)雜的配置和部署設(shè)置簡(jiǎn)化或者取消，而對(duì)于使用頻率高的操作過(guò)程使用自動(dòng)化。同時(shí)，Oracle所提供的存儲(chǔ)虛擬層會(huì)自動(dòng)并簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)庫(kù)的儲(chǔ)存，那么在使用過(guò)程中，管理員可以管理少數(shù)的磁盤(pán)組而無(wú)需整理上千萬(wàn)的文件，并且自動(dòng)存儲(chǔ)功能可以做到配置磁盤(pán)組，來(lái)進(jìn)行提供數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)的優(yōu)化分配。因此在這個(gè)項(xiàng)目中，使用“oracle lOg”是較佳的方案。

4.安科瑞宿舍電能管理系統(tǒng)及選型

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有預(yù)付費(fèi)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(wèn)題。

4.2 系統(tǒng)功能

AcrelCloud-3100學(xué)生宿舍版預(yù)付費(fèi)云平臺(tái)是與ADM130（一進(jìn)三出）或ADF300L（多回路計(jì)量箱）預(yù)付費(fèi)電能表配套的云平臺(tái)。它是以電能管理wang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(duì)高校宿舍這一特殊應(yīng)用場(chǎng)合研發(fā)，主要實(shí)現(xiàn)電能監(jiān)控、時(shí)間管理、惡性負(fù)載管理、預(yù)付費(fèi)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(duì)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(shí)控等，方便學(xué)校進(jìn)行統(tǒng)一管理。

惡性負(fù)載自動(dòng)識(shí)別控制：對(duì)不允許使用的發(fā)熱電器（如電爐、熱得快、電熱杯等）實(shí)施自動(dòng)識(shí)別控制，發(fā)現(xiàn)這些發(fā)熱電器自動(dòng)斷電。惡性負(fù)載暫停時(shí)間和次數(shù)可通過(guò)軟件設(shè)定。