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(xué)生公寓的自助式預付費控電控水管理系統，采用多種智能功能，可以監測和顯示漏電現象，通過(guò)短路、跳線(xiàn)、零線(xiàn)接地等方式防范和記錄用戶(hù)的T電行為，通過(guò)報警和拉閘防止事故的發(fā)生。該系統采用先進(jìn)的紅外遙控通信技術(shù)，通過(guò)遙控卡實(shí)現管理系統與水表之間的數據傳輸。遙控卡的數據經(jīng)過(guò)多層加密，應用方便，可靠安全。利用IC卡自動(dòng)抄表，降低了抄表勞動(dòng)和管理成本。預付費采取先交錢(qián)再用電用水，無(wú)需人工斷電催費，有利于樹(shù)立學(xué)生正確消費意識。
關(guān)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(zhì)生活水平的不斷提高，學(xué)校里學(xué)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?，F代、多樣性和個(gè)性化的生活方式挑戰了過(guò)去學(xué)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(mǎn)足現今的水電使用需求，供需矛盾逐漸凸顯。因此，水電的市場(chǎng)化和商業(yè)化需要推進(jìn)。
       學(xué)生公寓傳統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(zhì)量低。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)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(shí)代的步伐脫節。學(xué)生公寓的水電使用存在一些困難問(wèn)題：1.學(xué)生的水電節約意識較差。宿舍里“長(cháng)明燈"和“沒(méi)人也亮燈"的現象很難杜絕。管理人員為了避免很大的浪費，需要每天定時(shí)拉閘斷電。2.公寓內經(jīng)常出現私自拉線(xiàn)和亂接電線(xiàn)的現象，很容易造成觸電。3.經(jīng)常有學(xué)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(shù)的發(fā)展，電腦等電子品進(jìn)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(dòng)強度大。6.采用傳統的機械式儀表，精度低、誤差大、啟動(dòng)電位電流大、功耗大、線(xiàn)損比大，且容易漏電漏電，所以總表與分表的數據對不上。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，不利于管理的規范化。因此，實(shí)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(wù)意識的關(guān)鍵方向。

2.系統概要設計
       管理部門(mén)首先給用戶(hù)安裝電表和水表，然后通過(guò)本系統為儀表建立一個(gè)賬戶(hù)，并發(fā)放相應的遙控卡。用戶(hù)需要持遙控卡到管理部門(mén)購買(mǎi)水電，管理部門(mén)通過(guò)本系統對用戶(hù)的遙控卡進(jìn)行預充水電。用戶(hù)將充電后的遙控卡與相應的儀表進(jìn)行數據交換，將預充的水電量輸入儀表，并在儀表剩余電量中進(jìn)行累加。只有當儀表上剩余電量大于零時(shí)，才能使用。當剩余電量不足時(shí)，會(huì )發(fā)出警報。剩下的電量是零時(shí)，電源將被切斷。因此,為了保證電力的正常使用,用戶(hù)需要在警報或斷電之前，再持卡充水電值來(lái)保持足夠的剩余量。
       系統的各個(gè)組成部分通過(guò)遙控卡互相交換數據。遙控卡將讀卡器的充電數值傳輸到儀表，儀表控制接通電源。若剩余電量不足則警告，無(wú)剩余則斷電，用戶(hù)再憑遙控卡到管理部門(mén)購買(mǎi)水電量。重新充電前，用戶(hù)可以將電表和水表收集器自動(dòng)記錄的月用量記錄下來(lái)。遙控卡讀取數據并上傳后,系統將根據定價(jià)標準計算和支付費用，充值費用和其他費用一次性支付，并整理出各種數據表格。如果有欠費或其它問(wèn)題，用戶(hù)不能正常使用水和電。系統可以對預付水電費、月用水電量、各種費用進(jìn)行分類(lèi)統計，并以表格形式打印供管理部門(mén)核對。

3.系統詳細設計
       自助式控電控水管理系統主要分為管理系統、水電計量?jì)x表、遙控卡和讀寫(xiě)器四大組成部分，系統結構如圖1所示。

                                                                           圖1系統結構圖
3.1管理系統。
       管理系統主要用于支付管理、計算數據、處理報表和打印資料，以及存儲數據和維護系統。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。管理系統可以完成硬件的組織協(xié)同工作，智能化實(shí)現各種數據管理和計算功能。
       管理系統包括自助式控電控水管理系統和上位管理計算機。上位管理計算機在使用前有一些相應的參數配置。系統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(xiě)卡操作，記錄和管理水電費用和累計用水電量，綜合實(shí)現充值，儀表讀數和應收費用的管理和計算。使用此系統，可以對各類(lèi)記錄進(jìn)行查詢(xún)和統計，打印所需的統計報表和收費單據；管理部門(mén)可以通過(guò)系統提供的功能隨時(shí)了解用戶(hù)的用電、用水情況;各種應收費用可以通過(guò)限制用水電的方式收取。
3.2水電計量設備儀表。
       相關(guān)儀器都是通過(guò)國家計量認證，符合國家有關(guān)計量標準的產(chǎn)品，它們保證了測量數據的準確性。它們按功能分為預付電能表、水表等。數據采集模塊的結構如圖2所示。

                                                                      圖2數據采集模塊結構圖
       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(cháng)，設計使用壽命15年；具有過(guò)載保護功能，當用戶(hù)負載超過(guò)設定負載值25秒時(shí)，儀表會(huì )自動(dòng)切斷電源，以保護線(xiàn)路和電器；精度高，無(wú)蠕變，初始電流小，功耗低，大大減少了線(xiàn)路損耗。
3.3遙控卡。
       遙控卡的作用是一種數據傳輸介質(zhì)，可以方便地讀取水電表數據和對水、電、氣進(jìn)行充值。遙控卡由用戶(hù)自己保管，用戶(hù)方便掌握自己的消費過(guò)程，遙控卡采用IC卡也是可行的。
3.4讀寫(xiě)器。
       讀寫(xiě)器是遙控卡與管理系統進(jìn)行數據交換的設備，有自己的串行通信電纜和電源插頭。遙控卡用來(lái)做系統調度設置或抄表的操作，它采集到的數據由讀取器讀出來(lái)并發(fā)送到上層管理系統；上層管理系統采集的支付、充值數據由讀寫(xiě)器寫(xiě)入遙控卡。

4.安科瑞宿舍預付費系統的介紹及選型
4.1系統結構
       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(wèn)題。

4.2系統功能
       AcrelCloud-3100學(xué)生宿舍版預付費云平臺是與ADM130（一進(jìn)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(wù)器，通訊管理機在內的集成系統。針對高校宿舍這一特殊應用場(chǎng)合研發(fā)，主要實(shí)現電能監控、時(shí)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：系統支持對宿舍進(jìn)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(shí)控等，方便學(xué)校進(jìn)行統一管理。

       惡性負載自動(dòng)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(shí)施自動(dòng)識別控制，發(fā)現這些發(fā)熱電器自動(dòng)斷電。惡性負載暫停時(shí)間和次數可通過(guò)軟件設定。

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

       遠程售電：操作員可以通過(guò)后臺給宿舍進(jìn)行電費充值，學(xué)生也可以通過(guò)學(xué)習一卡通、學(xué)校微信公眾號進(jìn)行自助充值。
       遠程集中抄表：抄表信息通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)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：系統支持中間庫，接口等方式對接學(xué)校一卡通，方便學(xué)生自助購電。
       一進(jìn)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(shí)控等設置。
4.3系統設備選型
 

5.結語(yǔ)
       自從啟動(dòng)后勤社會(huì )化改革，學(xué)生公寓由原來(lái)的行政管理向服務(wù)管理轉變，增加了水電管理的難度。根據新的情況和要求，管理人員需要對公寓的用電和用水進(jìn)行變通管理。如果不理順關(guān)系、加強服務(wù)，必然會(huì )積累矛盾，有礙于后勤部門(mén)對學(xué)生公寓的服務(wù)管理，也不利提高公寓的服務(wù)層次。使用高科技方法，大力解決公寓中電力和水的消耗問(wèn)題，使抄表和收費工作簡(jiǎn)化到幾乎可以忽略不計。系統通過(guò)預付費方法，達到了“先充值后使用"的效果。另外，系統具有智能鑒別惡性、非法電力消費功能。本系統給了用戶(hù)合規、大量使用水電的權利，又控制了違規消費，實(shí)現了智能化管理，利于“樹(shù)立可持續發(fā)展觀(guān)念，建立資源節約型學(xué)校"，讓學(xué)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].財政監督,2015(11):65-67.
[2]徐桂敏，楊正祥.學(xué)生公寓自助式預付費控電控水管理系統設計[J].
[3]安科瑞高校宿舍預付費電控系統.2019.11版.
[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版.