摘 要：基于新开普公司在河池学院建设水电智能系统的过程，阐述解决当前公寓水电管理遇到的常见问题，研究了水电费余量的转移，供电线路的分路，水电量报表统计，恶意用电的判断、切断和恢复等系列问题。

关键词：学生公寓；系统平台；联网电表；一卡通
一系统平台建设任务
1系统背景
高校后勤管理系统是一个庞大的管理体系，目前学校宿舍、公寓用电管理是其中重要的一个环节，学校宿舍、公寓内危险用电、恶意用电、偷电、漏电、超负荷用电等现象一直是困扰后勤管理的普遍问题；近几年随着经济的飞速发展，学校宿舍、公寓内电脑以及各种电器逐渐地普及，导致用电量与日俱增，以往的单一照明用电已不能满足日常的需求，同时学校宿舍、公寓电费开支日益变大，各学校也不时出现用电安全问题。
2系统初步结构
建设系统由 RS485 或 TCP-IP 联网电表管理机（集中器）、抄送器、联网型电表、自助购电机、监控管理工作站、监控管理软件组成；本系统联网电表适合于集中安装或分散安装的联网电表。
3系统应具备的功能
1）采用先进计量和控制芯片，具有判断大功率阻性负载的功能，能够实现恶载和超载断电，有功电能计量准确，计量精度达到 1.0 级。2）联网电表系统可实现自助购电，无缝接入校园一卡通系统。3）采用外部 E2PROM 保存数据，寿命长达 10 年，支持掉电保存数据功能，数据保存安全可靠。4）可多卡购电，支持退电、补电、房间类型管理等操作。5）电表具有按时断电功能设置，电表具有两路输出功能。6）智能管理：下载电量，计量用电量，根据剩余电量实现开断继电管理。学生换房不影响正常的购电和用电。7）负荷控制：限制用户*大功率（可修改），超负荷自动断电，超载是否启用可由参数设置，设置为 0 时不启用。不管表处于开通还是没有开通状态，只要参数设置了超载功率不为 0 时，超载即启用，如果出现超负荷就会自动断电。8）恶性负载控制：此表可以准确地识别出恶性负载，并能快速地做出断电的反应，限制用户恶性负载。恶载是否启用可通过参数卡设置，设置为 0 时为不启用。不管表处于开通还是没有开通，只要参数卡设置了恶载功率不为 0 时，恶载即启用，如果出现有恶性负载就会自动断电。9） 提示信息：LCD 液晶显示，可显示本次充值电量、剩余电量、累计用电量、请购点、房间号、取卡、超载、恶载以及异常提示信息。10）防窃电、异常用电、非法用电自动记录功能。11）低限提醒：剩余电量不足时，显示请购电，提示电量不足，工作指示灯会快速闪烁。12）支持透支用电，透支的度数可由参数设定，透支范围以度为单位。13）通信部分采用了 RS-485 通讯模式，外部链接抄送器进行数据通信。14）通信可以实时查询当前的用电量，当前电器状态。可以通过通信进行初始化参数，设置房间信息，进行单个房间或全部的断送电功能。能够实现定时断送电功能。
二系统应有的特点
1低电量报警
具有低电量报警功能，提示用户及时购电：报警电量参数可以根据实际需要由参数设定，剩余电量等于或小于报警电量时，提醒用户电量不足需及时购电。如不及时购电充值，当剩余电量为0时，继电器断开，购电充值才能恢复供电。
2超负荷控制
本款电表具有超负荷控制功能，即：可以通过参数对电表设置*大用电负荷 5（20）A 表缺省却*大值5kW，10（40）A 表缺省*大值为10kW，如果用户使用的电器设备的总功率超过设定的*大用电负荷 5 s，则电表切断继电器，停止供电，其中还可以设置超载断电次数，设置好断电次数，则需要刷授权卡才能供电，如果超载断电次数设置为 0，超载断电后直接刷用户卡后自动联通、恢复供电。如果仍存在超负荷情况，5 s 内电表会再次切断供电线路。
3透支用电
电表具有透支功能，使未及时办卡的新入住用户也能用电，并且透支的量也可以控制。DDSY1351这款电表，主要应用于校园、工业园区或企事业单位的公寓，用户一般是相对流动住户，电表内设置有*大可透支电量参数 （可以根据实际需要由参数设定），电量不足时报警提示用户及时购电。如果管理方在新用户入住时需要允许透支，当透支电量累计达到参数设定的*大可透支电量时，电表继电器断开停电，需要购电充值才能恢复供电，透支用电量从初次下载的电量里扣除。新住户入住后应及时办理用户卡购电充值，注意当电表处于透支运行时，首次购电充值后如果剩余电量小于或等于零，则不能供电。
4恶载断电
本款表具有判断大功率的阻性负载 （即恶性负载）功能，具体的恶载是否启用及功率参数可通过联网实时来传递（设置为 0 时即为不启用）。电表在任何状态下，只要参数设置了恶载功率，当发现有恶性负载时，LCD 会显示恶载及剩余电量，同时继电器会断开，其中还可以设置恶载断电次数，在设置好断电次数后，如果恶载断电了，经过 5 min 后会自动送电，如果恶载的次数超过了设置的断电次数，则需要刷授权卡才能供电。
5未用完电量可退电
当本房间住户由于退房或其他原因需要退还电表的剩余电量时，可进行退电。操作步骤如下：
1）用户拿要退电的卡在购电机上进行退电授权（输入退电后想保存的剩余电量，这里是为了保证学生在离校前退电后仍能短时间用电），具体操作见《购电机操作说明》。2）用户退电授权过的用户卡到电表系统上进行退电，退电成功后显示“OK”，剩余电量为保留电量，如果保留电量比当前剩余电量大，则电表上剩余电量为原来的剩余电量，退电量0。
3）退电操作后的表没有可透支功能，如果用户需要透支，要进行清零操作。
6房间换表不影响原有数据
当电表出现故障现场无法及时维修时，应更换新表，操作步骤如下：1）如果电表仍有显示，记录剩余电量和该表对应的房间号。如果不能显示，记下电表的房间号。2）管理员将记录的信息反馈给管理中心。3）维护人员拿到表后，安装好电表，然后联网更新传递参数，填写换表登记单，用软件系统收集下当前电表的MAC 及房间号。4） 通过上位软件收集下所换表的MAC 及房间号，然后对这块表进行单独的初始化。初始化时把所换电表的剩余电量初始化到新表内。电表已开通。5）维护人员把表登记单上交到管理中心，将换表信息入库。此时换表操作完成。
7按房间号购电
用户换房间后，只需要按照新房间号购电即可。
8自动提示剩余电量报警阀值
水电系统与校方的短信平台、运营商的信息服务系统对接后，可支持设备异常短信息报警、系统故障报警、以及剩余电量报警阀值的设置，当剩余电量低于报警阀值时自动通过告警面板和手机短信等方式进行提示。
9固定水费收缴特殊定制功能
系统运用定制的业务流程及收费机制，通过批量扣费方式，扣除固定的已缴电费费用，作为每个使用用户的分摊税费收取，完成学校的特殊水费缴纳需求。
10 7X24 灵活的自助购电方式
系统自助购电通过需要的房间号或户号或户主登记的手机号，在自助购电系统上查询信息并完成购电，系统根据购电信息自动完成送电，并可在学校指定地点打印缴费凭证。
三计量表工作过程
用户在管理中心购电或通过购电机自助购电，把新购电量充到本房间电表上，即可用电。购电与电量充值。用户购电后请及时将所购电量充值到电表中，有未下载电量时不能再新购。用户首次充值如果小于已用透支量，则剩余电量为负值，继电器关断，只有当充值后剩余电量为正值时才能恢复正常供电。
用户购电后请及时将所购电量充值到电表中，有未下载电量时不能再新购。用户首次充值如果小于已用透支量，则剩余电量为负值，继电器关断，只有当充值后剩余电量为正值时才能恢复正常供电。
四应用设备性能选择
1带恶性负载联网型电表
使用 DDSY1351 型（单控）联网型电表，产品符合 GB/T 17215.321—2008《1 和 2 级静止式交流有功 电 能 表》、GB/T18460 《预付费售电系统》和Q/CAP 002.5—2012 《一卡通计费系统 非接触卡预付费非电能表》等相关的标准和要求，集管理和自动控制为一体，用电预付费，计量准确，切断可靠，可以提高供电管理效率，满足学生公寓、集体宿舍用电的管理需求。本款电表和原先的校园一卡通兼容，使用方便。DDSY1354 型（双控）非接触式联网智能电表满足一个房间要求双路控制的应用需求。两种电表准确度等级为 1.0，额定电压 220 V，负载电流有 10（40）A，5（20）A 等。
基本误差：基本误差控制在正负1.0%～1.5%之间。2）执行标准：GB/T 17215.321—2008。3）起动电流：在负载电流为0.4%IB，参比电压（230 V），参比频率（50 Hz）和功率因数（cos φ）为1的条件下，电表应该连续计量电能。4）潜动：在不加负载电流，电压为115%参比电压条件下（265 V），电度表不应输出脉冲（不计量电能）。5）电气参数：工作电压：0.70～1.15 的额定电压 （165～265 V）。6） 绝缘试验：≥2 kVAC/1 min。7）功耗：电压线路≤2 W (10 VA) 电流线路≤4 VA。8）抗雷击电压：交流6kV。9）外形尺寸：115 mm×160 mm×65 mm。10）质量：约0.45 kg。
2使用联网电表管理机应有的功能
负责对互联网电表的控制和数据采集，简要查询相应房间用电情况等信息，通、断电命令的下载以及抄送器与电脑控制中心之间的数据传输，当有房间电量低于底限值时，将自动报警。管理机（集中器）将具有如下功能：1）查询房间信息；2）具有TCP/IP 接口；3）查询断电房间；4）设置系统时间；5）手动房间送电；6）网络查询功能；7）手动房间断电；8）查看管理机（集中器）IP；9）查看系统参数；10）设置开关时间（选装有定时开关装置的具有此功能）；11）查询开关时间（选装有定时开关装置的具有此功能）；12）取消开关时间 (选装有定时开关装置的具有此功能)；13）通讯端口：上行 TCP/IP、RS485,下行 RS485；14）每个可连32个抄送器。
3使用抄送器应有的功能
1）管理机（集中器）到计量控制模块的数据包转发；2）本地数据处理：接收存储定时送断电参数；3）工装功能：强制送断电，测试送断电，收集联网电表MAC地址等；4）给联网电表进行定时送断电；5）RS485 可带64个电表；6）通讯端口：上行一个RS485端口，下行一个RS485 端口，一个电流环端口。
五系统维护
系统日常维护；持卡购电；现金购电；补电管理；退电管理；换房管理；用电量较少的房间监控；系统用电报表；
操作员操作情况报表；短信发送；综合查询；数据查询；自定义报表查询； WEB 自助查询；日志管理；对接一卡通方案
六高校综合能效解决方案
校园电力监控与运维；后勤计费管理；能源管理系统；智慧消防系统
七平台部署硬件选型

八结束语
本系统的建设目的在于解决学生公寓集中抄表出现的问题，减少人工的投入，更便于学生公寓用电管理的科学化，建立节约型校园的模块化。


【参考文献】
【1】 杨永清.公寓集中电表抄表系统设计案例 ——新开普水电管理系统的应用[J]广西中进建设工程有限公司,2016,(121):32-37.
【2】 钱照明.电力电子技术[M].北京:中国电力出版社,2009.
【3】 高校综合能效解决方案2022.5版.
【4】 企业微电网设计与应用手册2022.05版.