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內(nèi)容描述：	針對(duì)高校學(xué)生宿舍用電管理的復(fù)雜性以及安全用電的管理需求，設(shè)計(jì)了一種學(xué)生宿舍安全用電智能管理終端。測試結(jié)果表明，智能管理終端可快速識(shí)別接入宿舍回路的惡性負(fù)載，組合控制邏輯共同對(duì)宿舍用電進(jìn)行監(jiān)控，以滿足學(xué)校后勤管理部門對(duì)學(xué)生宿舍的用電管理需求
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* 所屬類別： (不超過20項(xiàng))	電源產(chǎn)品分類： UPS電源穩(wěn)壓電源 EPS電源變頻電源凈化電源特種電源發(fā)電機(jī)組開關(guān)電源(AC/DC) 逆變電源(DC/AC) 模塊電源(DC/DC) 電源應(yīng)用分類：通信電源電力電源車載電源軍工電源航空航天電源工控電源 PC電源 LED電源電鍍電源焊接電源加熱電源醫(yī)療電源家電電源便攜式電源充電機(jī)(器) 勵(lì)磁電源電源配套分類：功率器件防雷浪涌測試儀器電磁兼容電源IC 電池/蓄電池電池檢測變壓器傳感器軸流風(fēng)機(jī) 電子元件連接器及端子散熱器電解電容 PCB/輔助材料新能源分類：太陽能(光伏發(fā)電) 風(fēng)能發(fā)電潮汐發(fā)電水利發(fā)電燃料電池其他類：其他
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* 內(nèi) 容：	<P align=right>徐華1 周正波2 畢博3 宗壽松3 楊立海3 </P> <P align=right>（1. 清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司北京 100084） </P> <P align=right>（2. 四川省建筑科學(xué)研究院四川成都 610084） </P> <P align=right>（3.安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801) </P> <P>    <STRONG>摘要：</STRONG>針對(duì)高校學(xué)生宿舍用電管理的復(fù)雜性以及安全用電的管理需求，設(shè)計(jì)了一種學(xué)生宿舍安全用電智能管理終端。測試結(jié)果表明，智能管理終端可快速識(shí)別接入宿舍回路的惡性負(fù)載，組合控制邏輯共同對(duì)宿舍用電進(jìn)行監(jiān)控，以滿足學(xué)校后勤管理部門對(duì)學(xué)生宿舍的用電管理需求。 </P> <P>   <STRONG> 0 引言 </STRONG></P> <P>    隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及學(xué)生公寓的普及，學(xué)生宿舍的用電情況發(fā)生了巨大變化�？茖W(xué)、合理地管理學(xué)生宿舍的用電，成為學(xué)校后勤管理部門面臨的一個(gè)十分重要的課題。綜合調(diào)查比較學(xué)校學(xué)生宿舍的用電情況，總結(jié)學(xué)校用電管理有以下幾個(gè)需求： </P> <P>    （1）電力商品化。傳統(tǒng)限時(shí)限量的供電方式和從住宿費(fèi)中平均收取電費(fèi)的方法不適應(yīng)現(xiàn)在用電設(shè)備日趨增多的需求，采取按需購電的方式實(shí)行電力商品化是勢在必行的管理手段。 </P> <P>    （2）用電安全。為避免學(xué)生在使用非安全用電設(shè)備時(shí)引起火災(zāi)情況，所以應(yīng)考慮超負(fù)荷及惡性負(fù)載識(shí)別自動(dòng)斷電的控制措施。 </P> <P>    （3）按需控制。為培養(yǎng)學(xué)生良好的生活習(xí)慣，規(guī)范學(xué)生的作息，應(yīng)結(jié)合學(xué)校管理需求對(duì)學(xué)生宿舍的用電回路實(shí)施定時(shí)控制。 </P> <P>    本文設(shè)計(jì)一種學(xué)生宿舍安全用電智能管理終端，以滿足學(xué)校后勤管理部門對(duì)學(xué)生宿舍的用電管理需求。 </P> <P>    <STRONG>1 功能設(shè)計(jì) </STRONG></P> <P>    結(jié)合計(jì)量計(jì)費(fèi)、智能監(jiān)控及識(shí)別、斷送電控制管理的要求，宿舍安全用電智能管理終端設(shè)計(jì)功能如下： </P> <P>    （1）累加計(jì)量總用電量，遞減計(jì)量剩余電量； </P> <P>    （2）可實(shí)時(shí)檢測電壓、電流、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等電力參數(shù)； </P> <P>    （3）支持對(duì)3個(gè)輸出回路（如照明、插座、空調(diào)）作獨(dú)立控制； </P> <P>    （4）支持預(yù)付費(fèi)控制、負(fù)載識(shí)別控制、時(shí)間控制、強(qiáng)制控制等4種邏輯控制功能； </P> <P>    （5）可查詢各種日志記錄。 </P> <P>    <STRONG>2 硬件組成 </STRONG></P> <P>    宿舍安全用電智能管理終端采用專用功能的微控制單元（Micro Control Unit，MCU）設(shè)計(jì)。整機(jī)的硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)依據(jù)各個(gè)功能模塊而展開，包含微處理器、電阻分壓網(wǎng)絡(luò)電壓采樣、電流互感器電流采樣、三路磁保持繼電器控制輸出、鐵電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、液晶顯示、按鍵輸入、有功電能脈沖指示輸出等。硬件組成如圖1所示。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20150831141912890.jpg" border=0></P> <P align=center>圖1 硬件組成 </P> <P>    <STRONG>3 軟件設(shè)計(jì) </STRONG></P> <P>    <STRONG>3.1 主程序流程 </STRONG></P> <P>    主程序作時(shí)間片及事件的觸發(fā)條件來管理各個(gè)不同的功能模塊。主程序軟件流程如圖2所示。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20150831141939618.jpg" border=0></P> <P align=center>圖2 主程序軟件流程 </P> <P>   <STRONG> 3.2 負(fù)載限制及負(fù)載識(shí)別算法</STRONG> </P> <P>    當(dāng)學(xué)生使用純阻性負(fù)載的違規(guī)電器（惡性負(fù)載）時(shí)，極易導(dǎo)致電器火災(zāi)等安全事故，對(duì)學(xué)生的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成影響；當(dāng)學(xué)生使用過多的常規(guī)電器，但累加用電負(fù)荷過高，同樣會(huì)造成安全事故。 </P> <P>    因此，該管理終端從最大功率限制和惡性負(fù)載識(shí)別兩方面需求出發(fā)來決定負(fù)載控制結(jié)果，以保證宿舍用電安全。 </P> <P>    最大功率限制的方法比較簡單，若所有負(fù)載功率和超過總功率最大值，則判斷為功率超限，必須切斷宿舍供電回路。 </P> <P>    對(duì)于惡性負(fù)載的判斷，若也采用總功率判斷的方法，則不能夠被準(zhǔn)確識(shí)別。測試小功率純阻性惡性負(fù)載工作特性時(shí)，可發(fā)現(xiàn)其功率因數(shù)很高。但若直接測試宿舍總供電回路功率因數(shù)并不會(huì)很高，故本設(shè)計(jì)終端采取增量判斷法，即實(shí)時(shí)檢測用電回路功率因數(shù)增量，作為判斷惡性負(fù)載的依據(jù)。在宿舍總用電回路總功率為超限的情形下，功率因數(shù)增量超過最大設(shè)定值，則判斷為惡性負(fù)載接入。功率因數(shù)增量為</P> <P>    <IMG src="/uploadfile/newspic/20150831142406346.jpg" border=0></P> <P>    式中：PN——當(dāng)前有功功率； </P> <P>    PL——上一時(shí)刻有功功率； </P> <P>    ΔP——有功功率增量； </P> <P>    QN——當(dāng)前無功功率； </P> <P>    QL——上次無功功率； </P> <P>    ΔQ——無功功率增量。 </P> <P>    <STRONG>3.3 邏輯控制方式</STRONG></P> <P>    <STRONG>3.3.1 強(qiáng)制控制 </STRONG></P> <P>    高校宿舍中有部分宿舍會(huì)安排給相關(guān)管理人員和留學(xué)生住宿。這些宿舍往往是不切斷電供電且沒有負(fù)載、時(shí)間限制等。這種情況下，強(qiáng)制控制功能打開，則其他的控制功能將不起作用。另外，高校在有大型活動(dòng)安排時(shí)，需要對(duì)各宿舍回路做統(tǒng)一的斷送電處理，也需通過強(qiáng)制控制功能實(shí)現(xiàn)。 {$page$}</P> <P>    <STRONG>3.3.2 時(shí)間控制 </STRONG></P> <P>    高校學(xué)生較多，為統(tǒng)一安排作息，需統(tǒng)一按時(shí)通/斷電，例如06:00~08:00為學(xué)生早晨起床洗漱時(shí)間，應(yīng)保持照明和插座回路處于通電狀態(tài)；08:00~11:00為學(xué)生上課時(shí)間，學(xué)生一般不在宿舍，切斷所有回路；23:00~06:00為學(xué)生休息時(shí)間，應(yīng)切斷照明用電，但保證插座和空調(diào)用電回路正常供電；在周末，08:00~23:00，一般學(xué)生不用上課，大多數(shù)時(shí)間均在宿舍，此時(shí)應(yīng)保證所有相關(guān)回路供電。 </P> <P>    終端為照明、插座、空調(diào)回路均提供獨(dú)立的兩套控制時(shí)段表，方便學(xué)校管理部門根據(jù)實(shí)際情況在不同的時(shí)刻控制不同的回路通/斷電，滿足定時(shí)控制管理的要求。 </P> <P>    <STRONG>3.3.3 負(fù)載控制 </STRONG></P> <P>    終端為宿舍用電總回路提供負(fù)載控制，可識(shí)別惡性負(fù)載并迅速作出響應(yīng)。 </P> <P>    <STRONG>3.3.4 預(yù)付費(fèi)控制 </STRONG></P> <P>    終端配合遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)售電管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)先交費(fèi)后用電的功能。學(xué)生可根據(jù)宿舍用電情況自行充值，用以保證宿舍正常用電。當(dāng)學(xué)生用完充值的電能后，終端會(huì)自行切除宿舍用電。學(xué)生若及時(shí)充值，可及時(shí)恢復(fù)供電。 </P> <P>    <STRONG>3.3.5 組合控制 </STRONG></P> <P>    以上4種邏輯控制方式可單獨(dú)使用，也可組合使用。終端可根據(jù)強(qiáng)制控制、時(shí)間控制、負(fù)載控制、預(yù)付費(fèi)控制的組合控制邏輯及優(yōu)先級(jí)共同決定供電輸出回路的通或斷。 </P> <P>    組合控制邏輯如圖 3所示。 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20150831142435151.jpg" border=0></P> <P align=center>圖3 組合控制邏輯 </P> <P>    <STRONG>4 試驗(yàn)結(jié)果 </STRONG></P> <P>    惡性負(fù)載識(shí)別測試結(jié)果如表1所示。 </P> <P>    由表1可知，管理終端可快速識(shí)別學(xué)生接入宿舍回路的惡性負(fù)載，并給出分閘命令。組合控制邏輯如表2所示，可實(shí)現(xiàn)時(shí)間段控制、負(fù)載控制、預(yù)付費(fèi)控制等組合邏輯控制，共同對(duì)宿舍進(jìn)行用電監(jiān)控。 </P> <P>    <STRONG>5 結(jié)語 </STRONG></P> <P>    該學(xué)生宿舍用電管理終端具備計(jì)量、監(jiān)測、控制功能，能夠降低學(xué)校等管理方面電費(fèi)收取難度，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行，有效節(jié)約電能，并為用戶的合理管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)，是一套切實(shí)可行的用戶端電能收費(fèi)管理系統(tǒng)。 </P> <P>    <STRONG>參考文獻(xiàn)： </STRONG></P> <P>    文濤.安全用電管理系統(tǒng)在學(xué)生公寓中的應(yīng)用[J].電子測試,2013,06(11):64-65 </P> <P>    羅輝,喬麗莉,仲冬華.智能安全用電節(jié)能計(jì)量管理系統(tǒng)在高校能源管理中的應(yīng)用[J].智能建筑與城市信.2012(5):68-71 </P> <P>    來曉俊.金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院后勤智能用電管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué),2010 </P> <P>    胡鑫鳳,周璐,孫一文.基于51單片機(jī)的大學(xué)生宿舍用電管理系統(tǒng)[J].電子制作,2013(11):36-38 </P> <P align=center>表1 惡性負(fù)載識(shí)別測試結(jié)果 </P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20150831142546282.jpg" border=0></P> <P align=center>表2 組合控制邏輯</P> <P align=center><IMG src="/uploadfile/newspic/20150831142559245.jpg" border=0><SPAN style="FONT-FAMILY: Webdings"><</SPAN></P>