學(xué)生公寓水電監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

程瑜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：水電監(jiān)控管理系統(tǒng)是針對(duì)學(xué)生公寓需要開發(fā)的既可以控制水也可以控制電的智能控制系統(tǒng)。系統(tǒng)將水費(fèi)和電費(fèi)分開計(jì)量，并采用預(yù)付費(fèi)式的管理方式，為學(xué)校學(xué)生公寓用水用電管理打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水控；電控；水電監(jiān)控管理系統(tǒng)

1水電監(jiān)控管理系統(tǒng)的含義及功能

1.1水電監(jiān)控管理系統(tǒng)的含義

水電監(jiān)控管理系統(tǒng)是一套既可以控制水也可以控制電的智能控制系統(tǒng)，是針對(duì)學(xué)生公寓需要、提供完整應(yīng)用方案為目標(biāo)開發(fā)的，它把水和電兩部分的監(jiān)視、控制和管理融為一體，*實(shí)現(xiàn)“水電控制”不分家，是高校后勤水電管理社會(huì)化、智能化不可或缺的得力助手。

水費(fèi)和電費(fèi)分開計(jì)量，在系統(tǒng)中水費(fèi)和電費(fèi)關(guān)聯(lián)到同一個(gè)帳戶中扣減，一個(gè)帳戶里面有兩個(gè)收費(fèi)項(xiàng)目（水費(fèi)和電費(fèi)），用戶在交費(fèi)時(shí)可選擇各交費(fèi)多少，當(dāng)用戶的任意一個(gè)收費(fèi)項(xiàng)目金額為零時(shí)，電控系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制斷電；若是水費(fèi)為零，電控系統(tǒng)斷電后，水控則記帳透支消費(fèi)。當(dāng)帳戶充值時(shí)，系統(tǒng)將先從帳戶中扣除透支的水費(fèi)，再恢復(fù)通電。

系統(tǒng)的水控部分具有計(jì)量、控制、收費(fèi)管理和用水資料統(tǒng)計(jì)分析等功能，省去了抄表和收繳水費(fèi)等工作，適合于集體公寓，能有效防止水費(fèi)流失和水資源浪費(fèi)，并可以通過用水資料統(tǒng)計(jì)分析來提高管理水平和有效的分析用水高峰期。

系統(tǒng)的電控部分具有電能計(jì)算、負(fù)荷控制、雙重保護(hù)、收費(fèi)管理、用電資料統(tǒng)計(jì)分析等功能，省去了抄表和收繳電費(fèi)等工作，能有效防止電費(fèi)流失和設(shè)備受損，并可以通過用電資料統(tǒng)計(jì)分析來提高管理水平。

水電監(jiān)控管理系統(tǒng)可采用信用卡技術(shù)進(jìn)行預(yù)交費(fèi)，并支持校園一卡通消費(fèi)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)用戶“先交錢，后消費(fèi)”的現(xiàn)代消費(fèi)模式。

1.2電控系統(tǒng)功能簡(jiǎn)述

電控系統(tǒng)主要具備下列功能。

（1）用電計(jì)費(fèi)：當(dāng)用戶宿舍用電時(shí)，樓層（或樓棟）電表箱中的計(jì)量模塊會(huì)通過采集用電脈沖來進(jìn)行計(jì)量（自動(dòng)累減）。

（2）電話自動(dòng)提示：當(dāng)用戶預(yù)購(gòu)電量余量較低時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)拔通該用戶的電話進(jìn)行提示。

（3）用戶用電情況查詢：在系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理器上，用戶可隨時(shí)查詢用戶宿舍當(dāng)時(shí)的用電情況，也可在系統(tǒng)軟件上查詢用戶之前的累計(jì)用電情況和交費(fèi)情況。

（4）預(yù)購(gòu)電量、無費(fèi)關(guān)斷：用戶應(yīng)首先到學(xué)校*購(gòu)電處購(gòu)電，管理計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到控電表箱對(duì)應(yīng)的用電單元，然后系統(tǒng)會(huì)給用戶供電，當(dāng)用戶剩余電量為零時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)停止為該單元供電。只有當(dāng)用戶重新購(gòu)電后，系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)恢復(fù)對(duì)該單元供電。

（5）定時(shí)控電、個(gè)別用戶限電：學(xué)?？梢愿鶕?jù)自身管理需求，對(duì)學(xué)生用電時(shí)間進(jìn)行定時(shí)控制，也可對(duì)用戶單元的*大負(fù)荷設(shè)置限值。當(dāng)某單元實(shí)際用電負(fù)荷超過設(shè)定的用電負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)停止為該單元供電，只有當(dāng)管理員對(duì)該單元進(jìn)行過流復(fù)位時(shí)，用戶單元才可以繼續(xù)用電。

（6）掉電數(shù)據(jù)保護(hù)、斷電自動(dòng)恢復(fù)：當(dāng)管理計(jì)算機(jī)因非正常關(guān)機(jī)而引起數(shù)據(jù)庫(kù)損壞時(shí)，系統(tǒng)軟件會(huì)自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修復(fù)，保障數(shù)據(jù)的安全。

（7）用戶用電情況實(shí)時(shí)監(jiān)控：對(duì)每個(gè)宿舍的用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以直觀顯示學(xué)生宿舍當(dāng)前的用電數(shù)據(jù)（當(dāng)前電流、剩余電量、已用電量、交費(fèi)情況等）。

1.3水控系統(tǒng)功能簡(jiǎn)述

水控系統(tǒng)主要具備下列功能。

（1）實(shí)時(shí)抄表：節(jié)水控制器通過RS-485總線或者校園網(wǎng)把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到數(shù)據(jù)管理*。

（2）用水計(jì)費(fèi)：節(jié)水控制器通過流量計(jì)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)量扣費(fèi)。

（3）用戶用水情況查詢：學(xué)生可在節(jié)水控制器顯示屏上讀到水表內(nèi)剩余的水量，也可通過校園網(wǎng)隨時(shí)查詢宿舍的用水情況。

（4）預(yù)存水量低限提示：當(dāng)用戶所預(yù)存（擁有）的水量已減到設(shè)定低限值時(shí)，節(jié)水控制器會(huì)有聲光報(bào)警提示，提示用戶應(yīng)盡快購(gòu)水。

（5）用戶用水情況實(shí)時(shí)監(jiān)控：對(duì)各寢室的用水情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以直觀顯示各寢室當(dāng)前的用水?dāng)?shù)據(jù)（剩余水量、已用水量、交費(fèi)情況等）。

（6）用水情況顯示：在每個(gè)節(jié)水控制器上，都有數(shù)碼管顯示器，用來顯示此用戶的已用水量、剩余水量。

2推廣水電監(jiān)控管理系統(tǒng)的意義

學(xué)生公寓用水用電管理是高校后勤服務(wù)部門面臨的主要任務(wù)之一。隨著學(xué)生用水用電需求的多樣化以及“以人為本”的管理要求的提出，以往的單一化人工管理辦法已經(jīng)不能滿足時(shí)代要求了，采用現(xiàn)代的管理工具、引進(jìn)一套科學(xué)有效的管理方法，從技術(shù)上根本解決用水用電管理的難題已顯得至關(guān)重要。

采用水電監(jiān)控管理系統(tǒng)，對(duì)學(xué)校用水用電管理有以下幾方面的好處。

（1）從收費(fèi)形式上看，*實(shí)現(xiàn)了預(yù)付費(fèi)式的用水用電管理方式，學(xué)生買多少水（電）就用多少，而且當(dāng)學(xué)生換宿舍時(shí)可進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)學(xué)生畢業(yè)時(shí)也可進(jìn)行退費(fèi)，科學(xué)合理，同時(shí)也讓學(xué)生養(yǎng)成節(jié)約用水用電的習(xí)慣。

（2）從管理工作量上看，現(xiàn)在學(xué)生公寓后勤管理已趨向于社會(huì)化，很多學(xué)校都把這項(xiàng)工作劃分給后勤服務(wù)公司，對(duì)于一個(gè)公司來說，*希望的就是用較少的投入換來較大的收益，而水電監(jiān)控管理系統(tǒng)的定時(shí)開關(guān)電、集中抄表、實(shí)時(shí)監(jiān)控，將大大減少后勤管理的工作量。

（3）從用電安全上看，宿舍是學(xué)生學(xué)習(xí)生活的地方，安全是首要的。學(xué)生在用電的時(shí)候，難免有違規(guī)之處，僅靠宣傳或?qū)W生的自覺性，極易產(chǎn)生用電事故。電控系統(tǒng)的定時(shí)控電、個(gè)別用戶限電等功能將有效限制學(xué)生違規(guī)用電，從而確保寢室用電安全。

3杭州某學(xué)院學(xué)生公寓水電監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

杭州某學(xué)院新校區(qū)總建筑面積約30萬平方米，其中學(xué)生公寓總建筑面積約8萬平方米，共有學(xué)生宿舍2000余間。

根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，我們?cè)O(shè)計(jì)的水電監(jiān)控管理系統(tǒng)采用二級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

水控系統(tǒng)：在各幢學(xué)生公寓每間宿舍設(shè)置一臺(tái)電子遠(yuǎn)傳水表（節(jié)水控制器），各樓每層設(shè)置水表樓層集中器，各宿舍水表以RS-485總線方式相連并連接到各樓層水表集中器上，各樓層水表集中器之間以RS-485總線方式相連，構(gòu)成二級(jí)網(wǎng)絡(luò)（RS-485總線方式）。各樓一層水表樓層集中器通過校園網(wǎng)與學(xué)校水電監(jiān)控管理主機(jī)（服務(wù)器）相連，構(gòu)成*網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）。水控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

電控系統(tǒng)：在各幢學(xué)生公寓每層設(shè)置電表箱，箱內(nèi)設(shè)置電量計(jì)量模塊。在各公寓樓一層設(shè)置電表數(shù)據(jù)管理器，各電表箱之間以RS-485總線方式相連并連接到電表數(shù)據(jù)管理器上，構(gòu)成二級(jí)網(wǎng)絡(luò)（RS-485總線方式）。各樓電表數(shù)據(jù)管理器通過校園網(wǎng)與學(xué)校水電監(jiān)控管理主機(jī)（服務(wù)器）相連，構(gòu)成*網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）。電控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4安科瑞Acrelcloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)應(yīng)用方案

AcrelCloud-3200預(yù)付費(fèi)水電云平臺(tái)是安科瑞公司研制的與DDSY-1352單相電子式預(yù)付費(fèi)電能表及DTSY-1352三相電子式預(yù)付費(fèi)電能表配套的售電管理系統(tǒng)。另外可以選配遠(yuǎn)傳閥控水表組成水電一體預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，達(dá)到先交費(fèi)后用水的目的，剩余水量用完自動(dòng)關(guān)閥。主要完成電能表/水表參數(shù)設(shè)置，商戶售電/售水管理及能耗管理工作，操作簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)物業(yè)公司遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操作實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有良好的人機(jī)界面，能夠有效的統(tǒng)計(jì)和管理數(shù)據(jù)。安裝方便，是用電管理部門、商業(yè)廣場(chǎng)和物業(yè)小區(qū)，提高用電用水管理水平，解決收費(fèi)難問題的理想產(chǎn)品。

4.1應(yīng)用場(chǎng)所

本平臺(tái)適用于公寓出租戶、商業(yè)廣場(chǎng)、公寓酒店、物業(yè)小區(qū)、寫字樓、物流倉(cāng)儲(chǔ)、高校、連鎖超市、智慧園區(qū)、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等場(chǎng)所。

4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.3系統(tǒng)功能

1.房間監(jiān)控

清晰簡(jiǎn)潔的展示所有房間狀態(tài)信息，所屬樓棟樓層，在線失連情況，費(fèi)用狀態(tài)等，進(jìn)入房間詳情可對(duì)房間當(dāng)前實(shí)時(shí)信息進(jìn)行查看，并可了解當(dāng)天用電量和使用金額情況，可對(duì)房間內(nèi)的電表進(jìn)行各種遠(yuǎn)程控制操作，比如開戶、電價(jià)設(shè)置，售電、退電、報(bào)警金額設(shè)置、分合閘操作等等。

2.電戶開表

系統(tǒng)針對(duì)商鋪開戶不僅支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要;支持自定義電價(jià)方案，單一電價(jià)、尖峰平谷電價(jià)、階梯電價(jià)等:支持預(yù)先設(shè)置開戶信息后期一鍵開戶;支持設(shè)置電表合額告警默認(rèn)三級(jí)告警，告警金額和次也可以自定義，推送方式支持手機(jī)短信，APP推送，郵件、語音外呼、公眾號(hào)推送等。

3.充電繳費(fèi)

可以對(duì)已開戶的電表進(jìn)行遠(yuǎn)程充值，電費(fèi)實(shí)時(shí)下發(fā)到電表。電表會(huì)根據(jù)電度走字實(shí)時(shí)扣除電費(fèi)同時(shí)系統(tǒng)也支持早臺(tái)計(jì)費(fèi)，金額下發(fā)到系統(tǒng)賬戶，到賬快速穩(wěn)定。

4.財(cái)務(wù)管理

訂單總覽，包含系統(tǒng)里所有水電充值退費(fèi)記錄，以及物業(yè)費(fèi)扣費(fèi)流水記錄。收入概況，可以從日，月，年，時(shí)間跨度等不同維度統(tǒng)計(jì)水電費(fèi)收入情況，收入組成。

報(bào)表

系統(tǒng)還提供了多個(gè)報(bào)表以供查詢。用電綜合報(bào)表，幫助財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)每個(gè)月商鋪總用電量，尖峰平谷用電量以及電費(fèi)，能耗同比分析，可以比較每個(gè)月份與去年同期相比的用能差距。能耗日月年報(bào)表，按日，月，年三個(gè)不同維度查詢電表每個(gè)階段的用能情況。

批量操作

為了方便用戶對(duì)大量?jī)x表進(jìn)行管理和設(shè)置，可以在系統(tǒng)中新建批量操作任務(wù)，比如設(shè)置電價(jià)、電表控制、儀表設(shè)置、充值等，批量任務(wù)可以立即執(zhí)行，也可以定時(shí)執(zhí)行。

7.自定義收費(fèi)方案

為了靈活應(yīng)對(duì)用戶多種多樣的收費(fèi)方案，比如物業(yè)費(fèi)，房租，服務(wù)費(fèi)等，系統(tǒng)支持用戶自定義收費(fèi)項(xiàng)目。收費(fèi)方式可設(shè)置直接從賬戶扣除或者生成催繳賬單，可設(shè)置周期性收費(fèi)或者一次性收費(fèi)，可以按固定金額收費(fèi)或者按房間面積換算等等。

8.公共區(qū)域用電分?jǐn)?/p>

*某塊表為主表，然后分配關(guān)聯(lián)子表，系統(tǒng)每個(gè)月自動(dòng)將主表的用電按比例換算成電費(fèi)從子表中扣除，這樣可以剩余人工統(tǒng)計(jì)的麻煩。公攤方式多樣，可以根據(jù)比例公攤，按房間面積公攤，按用量公排，收費(fèi)方式有直接扣費(fèi)或者生成維費(fèi)賬單。

9.后付費(fèi)模式

按日期生成后付費(fèi)用戶周期用電費(fèi)用，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)后生成繳費(fèi)賬單方便追蹤客戶繳費(fèi)情況可導(dǎo)出繳費(fèi)賬單以及欠費(fèi)賬單通知客戶。

10.公眾號(hào)在線支付

用戶可以在微信小程序或者微信公眾號(hào)自助查詢電表使用情況以及繳費(fèi)。

4.4系統(tǒng)硬件配置

	主要完成電能表/水表參數(shù)設(shè)置，商戶售電/售水管理及能耗管理工作，操作簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)物業(yè)公司遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操作實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有良好的人機(jī)界面，能夠有效的統(tǒng)計(jì)和管理數(shù)據(jù)。安裝方便，是用電管理部門、商業(yè)廣場(chǎng)和物業(yè)小區(qū)，提高用電用水管理水平，解決收費(fèi)難問題的理想產(chǎn)品。
通訊管理機(jī)	Anet-1E2S1-4G		1、電力抄表，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，斷點(diǎn)續(xù)傳，邊緣計(jì)算，命令透?jìng)?br /> 2、通訊方式:下行2路RS485通訊上行網(wǎng)口/4G
Anet-2E4SM

	1.電力抄表，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，斷點(diǎn)續(xù)傳，邊緣計(jì)算，命令透?jìng)?br /> Anet-2E4SM 2.通訊方式:下行4路RS485通訊，上行2路以太網(wǎng)通訊
Anet-2E8S1		1.電力抄表，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，斷點(diǎn)續(xù)傳，邊緣計(jì)算，命令透?jìng)?br /> Anet-2E4SM 2.通訊方式:下行4路RS485通訊，上行2路以太網(wǎng)通訊
AWT100-4G		1路下行485，上行可選配4G、WIFI、網(wǎng)口
AF-GSM500-4G		1.內(nèi)置嵌入式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集支持2或6路RS485總線接入 2.支持LORA無線通訊 3.數(shù)據(jù)上傳支持MODBUSTCP/MQTT/HJ212等多種協(xié)議 4.可選擇RJ45或4G上傳方式 5.具備協(xié)議轉(zhuǎn)換、斷點(diǎn)續(xù)傳、斷電報(bào)警等功能 6.內(nèi)嵌8GSD卡，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和事件記錄
物聯(lián)網(wǎng)電表	DDSY1352-NK 單相預(yù)付費(fèi)電表		1.支持全電力參數(shù)測(cè)量(U、I、P、Q、S、PF、F) DDSY1352-NK2.支持雙向有功、無功、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量 單相預(yù)付費(fèi)電表3.支持*大需量及發(fā)生時(shí)間統(tǒng)計(jì);4支持兩路開關(guān)量輸出5.內(nèi)置100A大容量磁保持繼電器，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部分合閘 6.ModbusRTU規(guī)約/DL/T645-07規(guī)約可自適應(yīng) 7.充值方式:支持刷卡充值和遠(yuǎn)程充值;8.支持預(yù)付費(fèi)功能;9.支持時(shí)控功能; 10.支持惡性負(fù)載識(shí)別功能 11.支持強(qiáng)控功能: 12.通訊方式:RS485/4G/NB
DDSY1352-NK 三相預(yù)付費(fèi)電表
DDSY1352-nDM		1.預(yù)付費(fèi)管理控制 2.支持支路時(shí)間管理控制 3.支持支路負(fù)載管理控制 4.遠(yuǎn)程充值 5.支持支路強(qiáng)控 6.夜間小功率控制 7.支持空調(diào)模式 8.支持白名單設(shè)置 9.支持全電力參數(shù)測(cè)量（U、I、P、Q、S、PF、F）； 10.支持總電能計(jì)量，支路電能計(jì)量 11.跳閘記錄查詢 12.通訊方式：RS485/4G
ADF300L 多用戶計(jì)量箱		1.支持全電力參數(shù)測(cè)量(U、I、P、Q、S、PF、F)2.支持雙向有功、無功、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量物聯(lián)網(wǎng)電表 3.支持*大需量及發(fā)生時(shí)間統(tǒng)計(jì); 4支持兩路開關(guān)量輸出 5內(nèi)置100A大容量磁保持繼電器，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部分合閘 6.ModbusRTU規(guī)約/DL/T645-07規(guī)約可自適應(yīng)7.充值方式:支持刷卡充值和遠(yuǎn)程充值;8支持預(yù)付費(fèi)功能9.支持時(shí)控功能;10.支持惡性負(fù)載識(shí)別功能11.支持強(qiáng)控功能;12.通訊方式:RS485/4G
ADF400L 多用戶計(jì)量箱		1.支持全電力參數(shù)測(cè)量(U、I、P、Q、S、PF、F) 2.支持雙向有功、無功、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量物聯(lián)網(wǎng)電表 3.支持*大需量及發(fā)生時(shí)間統(tǒng)計(jì); 4支持兩路開關(guān)量輸出 5內(nèi)置100A大容量磁保持繼電器，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部分合閘 6.ModbusRTU規(guī)約/DL/T645-07規(guī)約可自適應(yīng) 7.充值方式:支持刷卡充值和遠(yuǎn)程充值; 8支持預(yù)付費(fèi)功能 9.支持時(shí)控功能; 10.支持惡性負(fù)載識(shí)別功能 11.支持強(qiáng)控功能; 12.通訊方式:RS485/4G
物聯(lián)網(wǎng)水表	LXSY-O-M/NB

5結(jié)束語

校園學(xué)生公寓用水用電需求的多樣化，對(duì)學(xué)生公寓用水用電管理提出了更高的要求。采用水電監(jiān)控管理系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生宿舍定時(shí)開關(guān)電、控電、集中抄表、實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅實(shí)現(xiàn)了預(yù)付費(fèi)式的用水用電管理方式，還提高了學(xué)生宿舍的用電安全，同時(shí)讓學(xué)生養(yǎng)成節(jié)水節(jié)電的生活習(xí)慣，并能夠大大減少后勤管理的工作量。水電監(jiān)控管理系統(tǒng)作為現(xiàn)代化的管理工具，將從技術(shù)上根本解決學(xué)生公寓用水用電管理的難題。

參考文獻(xiàn)：

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[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版．

審核編輯 黃宇