摘要：論文設計了適用于學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，通過短路、跳線、零線接地等方式防范和記錄用戶的行為，通過報警和拉閘防止事故的發生。該系統采用先進的紅外遙控通信技術，通過遙控卡實現管理系統與水表之間的數據傳輸。遙控卡的數據經過多層加密，應用方便，可靠安全。利用IC卡自動抄表，降低了抄表勞動和管理成本。預付費采取先交錢再用電 用水，無需人工斷電催費，有利于樹立學生正確消費意識。

關鍵詞：自助式；預付費；遙控卡；水電管理

1 引言

由于國民經濟的快速發展和人民物質生活水平的不斷提高，學校里學生公寓的生活環境已經大大改善，公寓的電和水的消耗量急劇增加。現代、多樣性和個性化的生活方式挑 戰了過去學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，水電的市場化和商業化需要推進。學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，工作質量低。隨著科學技術的快速發展和廣泛應用，這種落后的管理模式已經與時代的步伐脫節。學生公寓的水電使用存在一些困難問題。

（1）學生的水電節約意識較差。宿舍里“長明燈"和“沒人也亮燈"的現象很難杜絕。 管理人員為了避免很大的浪費，需要每天定時拉閘斷電。

（2） 公寓內經常出現私自拉線和亂接電線的現象，很容易造成觸電。

（3）經常有學生暗自使用電爐、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，威脅生命財產安全。伴隨信息技術的發展，電腦等電子品進入宿舍，用電難以測量控制，也難以禁止非法用電。

（4）抄表難、收費難、管理更難。管理成本高，勞動強度大。

（5）采用傳統的機械式儀表，精度低、誤差大、啟動電位電流大、 功耗大、線損比大，且容易漏電漏電，所以總表與分表的數據對不上。

（6）機械表壽命較短，成本高，一般情況下5年則需更換一次。

（7）供水管理上隨意性大，不利于管理的規范化。因此，實施自助化、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，提高服務意識的關鍵方向。

2系統概要設計

管理部門首先給用戶安裝電表和水表，然后通過本系統為儀表建立一個賬戶，并發放相應的遙控卡。用戶需要持遙控卡到管理部門購買水電，管理部門通過本系統對用戶的遙控卡進行預充水電。用戶將充電后的遙控卡與相應的儀表進 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行累加。只有當儀表上剩余電量大于零時，才能使用。當剩余電量不足時，會發出警報。剩下的電量是零時，電源將被切斷。因此 , 為了保證電力的正常使用 , 用戶需要在警報或斷電之前，再持卡充水電值來保持足夠的剩余量系統的各個組成部分通過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，無剩余則斷電，用戶再憑遙控卡到管理部門購買水電量。重新充電前，用戶可以將電表和水表收集器自動記錄的月用量記錄下來。遙控卡讀取數據并上傳后 , 系統將根據定價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題，用戶不能正常使用水和電。系統可以對預付水電費、月用水電量、各種費用進行分類統計，并以表格形式打印供管理部門核對。

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、水電計量儀表、遙控卡和讀寫器四大組成部分，系統結構如圖 1 所示。

3.1管理系統

管理系統重點用于支付管理、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同工作，智能化 實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卡操作，記錄和管理水電費用和累計用水電量，綜合實現充值，儀表讀數和應收費用的管理和計算。使用此系統，可以對各類記錄進行查詢和統計，打印所需的統計報表和收費單據；管理部門可以通過系統提供的功能隨時了解用戶的用電、用水情況 ; 各種應收費用可以通過限制用水電的方式收取。

3.2水電計量設備儀表

相關儀器都是通過國家計量認證，符合國家有關計量標準的產品，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。

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，設計使用壽命15 年；具有過載保護功能，當用戶負載超過設定負載值 25 秒時，儀表會自動切斷電源，以保護線路和電器；精度高，無蠕變，初始電流小，功耗低，大大減少了線路損耗。

3.3遙控卡

遙控卡的作用是一種數據傳輸介質，可以方便地讀取水電表數據和對水、電、氣進行充值。遙控卡由用戶自己保管，用戶方便掌握自己的消費過程，遙控卡采用IC卡也是可行的。

3.4讀寫器

讀寫器是遙控卡與管理系統進行數據交換的設備，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并發送到上層管理系統；上層管理系統采集的支付、充值數據由讀寫器寫入遙控卡。

4 安科瑞電氣針對高校物業管理推出能效管理解決方案--AcrelEMS -EDU校園綜合能效管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決方案針對校園能源統計、后勤計費管理、校園運維管理等提供高校的信息化管理平臺。從“源、網、荷、儲、充"多個角度解析高校當下及未來的用能問題及用能需求，在統一的需求下“實現能源互補、信息互通"等管理模式。助力學校管理智能化、數字化、綜合化，實現節能校園、綠色校園、低碳校園。

4.2平臺組成

AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺采用開放的分層分布式網絡結構，主要由設備層、傳輸層、數據層、應用層組成。AcrelEMS-EDU高校綜合能效平臺提供校園用能實時在線監控、能耗數據統計分析、空調智能管理、用能排名、節能評估、宿舍惡性負載監管等功能。

4.3平臺架構

圖1 安科瑞能效管理方案架構拓撲

5 高校綜合能效解決方案

5.1校園電力監控與運維

集成設備所有數據，綜合分析、協同控制、優化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動運維， 班組重新優化整合，減少人力配置。

5.2后勤計費管理

采用先進的網絡抄表付費管理技術，實現電、水、氣等能源綜合計費，實現遠程抄表、費率設置、 賬單統計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設置補貼方案。通過能源付費管理方式，培養用能群體和部門的節能意識。

5.2.1宿舍用電管理

針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發基礎用電額度和定時通斷功能；

可進行惡性負載識別，檢測違規電氣，并可獲取違規用電跳閘記錄。

5.2.2商鋪水電收費

針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理

5.2.3充電樁管理平臺

充電樁在“源、網、荷、儲、充"信息能源結構中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必*一部分。

5.2.4智能照明管理

通過對高校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實現校園內任一線路，任一個路燈的定時 開關、強制開關、亮度調節，以及定時控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和高效節能。

5.3能源管理系統

針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統計分析，包含同比分析、環比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。

按校園建筑的分類進行采集和統計的各類建筑耗電數據。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數據分門別類的分析，提供領導決策，提高管理效能。

構建符合校園節能監管內容及要求的數據庫，能自動完成能耗數據的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統性的能耗審計報告，能夠監測能耗設備的運行狀態，設置控制策略，達到節能目的。

5.4智慧消防系統

智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。

6 平臺部署硬件選型

6.1電力監控與運維平臺

6.2后勤計費管理

6.2.1宿舍/商業預付費平臺

5.2.2充電樁管理平臺

6.2.3智能照明管理

6.3能源管理系統

6.4智慧消防系統

6.4.1電氣火災監控系統

6.4.2消防設備電源監控系統

6.4.3防火門監控系統

6.4.4消防應急照明和疏散指示系統

7 結束語

自從啟動后勤社會化改革，學生公寓由原來的行政管理向服務管理轉變，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行變通管理。如果不理順關系、加強服務，必然會積累矛盾，有礙于后勤部門對學生公寓的服務管理，也不利提高公寓的服務層次。使用高科技方法，大力解決公寓中電力和水的消耗問題，使抄表和收費工作簡化到幾乎可以忽略不計。系統通過預付費方法，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。本系統給了用戶合規、大量使用水電的權利，又控制了違規消費，實現了智能化管理，利于“樹立可持續發展觀念，建立資源節約型學校"，讓學生明明白白消費，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]萬彬,喻愷,章繼濤遠程抄表STEPS系統在校園中的應用[J]江西科技學院學院學報2006(2):75-80.

[3]張昭.高校用電換新顏——談智能用電管理系統在高校中的應用[J]中國高校后勤研究 ,2004(4):86-87.

[4]高峰.遠程集中抄表技術應用的問題分析及對策[J]企業技術開發,2012(35):41-42.

[5]萬彬,蔡青有,李行健遠程集中抄表系統在校園用電管理系統中的應用[J]電力設備20062006(9):68-71.

[6]趙太飛 ，陳倫斌 ,袁麓 ,等基于LoRa的智能抄表系統設計與實現[J]計算機測量與控制,2016,24(9):298-301.

[7]周平星.多表合一采集應用建設淺析[J]中國新通信,2016,18(24):83-83.

[8]昝永信,珠,陳偉利基于物聯網技術的校園節能控制系統硬件設計[J]無線互聯科技 , 2016(5):38-39.

[9]王紀松.能源管理系統在大學校園設計中的應用[J].建材世界,2015(1):70-74.

[10]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05

[11]徐桂敏.學生公寓自助式預付費控電控水管理系統設計。