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淺談宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與解決方案
任運(yùn)業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：很多高校宿舍的用電功率存在限制,為此設(shè)計(jì)了宿舍用電智能監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)由主控制器、采集部分、通信部分組成。利用STM32作為主控芯片,采集部分采用BL0937芯片采集電壓和電流,采集多條線路用電數(shù)據(jù),各路數(shù)據(jù)采集通道均采用隔離保護(hù),通信部采用4G、LoRa無線通信模塊和串口。主控制器經(jīng)4G模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)云端實(shí)時(shí)監(jiān)控,宿舍的用電功率超過設(shè)定的功率時(shí),系統(tǒng)會(huì)發(fā)送消息給該宿舍的宿舍長,警告宿舍及時(shí)管理用電器,否則就會(huì)對(duì)該宿舍斷電，防止事故的發(fā)生,也能更方便地控制宿舍用電情況。經(jīng)實(shí)際測試應(yīng)用,該監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及時(shí)、運(yùn)行穩(wěn)定,滿足系統(tǒng)應(yīng)用需要。
關(guān)鍵詞：BL0937；LoRa無線模塊；STM32；4G通信
0引言
如今電器種類龐雜,方便了我們的生活,但用電事故也在不斷發(fā)生。電器的功率參數(shù)參差不齊，使用時(shí)線路負(fù)荷過大會(huì)造成電氣火災(zāi)、觸電等事故。學(xué)校里用電事故主要是由于使用大功率電器造成的。許多高校宿舍建立時(shí)間較長,線路出現(xiàn)老化,在使用大功率電器時(shí)產(chǎn)生熱量較多，到一定程度就會(huì)發(fā)生火災(zāi)。學(xué)生用電時(shí)不按照用電安全規(guī)定和管理要求,拖接各類違規(guī)電器設(shè)備，隨意拉線、接線,易發(fā)生觸電、火災(zāi)等安全事故。宿舍用電智能監(jiān)控系統(tǒng)可以有效減少宿舍用電事故的發(fā)生。設(shè)計(jì)由STM32芯片作為主控電路,從機(jī)采集電壓、電流多路數(shù)據(jù)量，再經(jīng)過計(jì)算得出每個(gè)宿舍的用電功率,并且每條線路均采用信號(hào)隔離技術(shù)使其獨(dú)立工作,得到的數(shù)據(jù)由LoRa無線模塊傳輸?shù)街鳈C(jī)，再利用4G通信將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)云端，實(shí)現(xiàn)用電功率的遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)數(shù)據(jù)反饋給主機(jī)，主機(jī)檢測是否超過管理者設(shè)定的功率,若超過發(fā)送消息到宿舍長警告該宿舍,不進(jìn)行處理將會(huì)對(duì)該宿舍斷電，避免了危險(xiǎn)事故的發(fā)生。
1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
宿舍用電智能監(jiān)控系統(tǒng)總體框圖。
系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分為主機(jī)和從機(jī)兩部分,主要由數(shù)據(jù)采集電路、處理電路、傳輸電路組成.數(shù)據(jù)采集電路基于BL0937設(shè)計(jì),BL0937的VP引腳接入線路中采集電壓信號(hào),BL0937的IP和IN引腳則采集電流信號(hào),由耦合隔離電路傳入從機(jī)的脈沖信號(hào)捕獲通道,捕獲到的脈沖信號(hào)的頻率經(jīng)過公式計(jì)算出功率，再經(jīng)LoRa無線通信模塊使數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī),主機(jī)根據(jù)計(jì)算出的功率，發(fā)出相應(yīng)的控制命令,管理宿舍用電，并將數(shù)據(jù)封裝處理后由4G無線通信模塊上傳到網(wǎng)絡(luò)云端。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
宿舍用電智能監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)主要包括電源轉(zhuǎn)換電路、STM32主控制器、BL0937 采集電路和LoRa無線通信電路、4G無線通信電路。
2.1 電源轉(zhuǎn)換電路
為得到12V的直流電源為系統(tǒng)供電,采用AC-DC的降壓模塊對(duì)220V的交流電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換。隨后使用B1205-2W的隔離型電源器件,將12V的直流電源進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為所需要使用5V的直流電，使用隔離型電源器件B1205-2W的好處在于保護(hù)STM32主控芯片,以及一些其他的外部電路,確保使用的安全性以及設(shè)計(jì)的可行性。*后使用低壓線性穩(wěn)壓芯片AMS1117-3.3，AMS1117輸入電壓*高可達(dá)12V,輸出電壓可以為1.8、1.9、2.5、3.3和5V,輸出電流*高可達(dá)1A，且片內(nèi)集成過熱保護(hù)和過流保護(hù)模塊，保證芯片和系統(tǒng)的安全，5 V的直流電源轉(zhuǎn)化成可以為STM32主控芯片直接供電的3.3V電源。電源轉(zhuǎn)換電路圖見圖2。
2.2 STM32主控制器
采集電路采用的是一款電能計(jì)量芯片BL0937,集成了參考電壓模塊、電源管理模塊和計(jì)算功率、電流、電壓的有效值等數(shù)字電路,可以輸出電流和電壓有效值脈沖信號(hào)。BL0937有兩種輸出模式,一種是輸出電流、電壓的脈沖信號(hào),另一種是輸出電能計(jì)量的脈沖號(hào)。BL0937 芯片的體積很小,內(nèi)置了晶振、參考電源和兩路ADC。通過精簡的數(shù)字算法和高效的硬件結(jié)構(gòu),在滿足所要求的功能和性能前提下,硬件消耗和功耗都非常低，外圍結(jié)構(gòu)簡單、成本低,非常適合插座表等智能產(chǎn)品中的簡單電能計(jì)量,具有較高的性價(jià)比。
理想的p（t）只包括兩部分：直流部分和頻率為2ω的交流部分.前者又稱為瞬時(shí)實(shí)功率信號(hào),瞬時(shí)實(shí)功率是電能表測量的首要對(duì)象。BL0937的VP引腳輸入電壓,IN和IP引腳輸入電流,通過信號(hào)處理求出兩個(gè)通道中采集數(shù)據(jù)的乘積,得到有功功率并以脈沖信號(hào)的形式從CF輸出,對(duì)采集的輸入電壓和輸入電流有效值,也以脈沖信號(hào)的形式從CF1輸出,通過計(jì)算他們的頻率就能算出有效值。
采集電路見圖3。采集對(duì)象是市電電壓,芯片正常工作采集的電壓信號(hào)應(yīng)通過分壓電路調(diào)整到200mV以內(nèi)，電路使用了6個(gè)330kΩ電阻串聯(lián)的分壓方法,分壓后1kΩ電阻上有大約110mV的電壓信號(hào),市電在176~264V浮動(dòng)時(shí),此信號(hào)會(huì)在88~132mV之間,符合芯片要求。電流采樣電路電阻可以采用康銅電阻或者合金電阻,電阻值的選擇則需要根據(jù)采樣電流大小。芯片內(nèi)部集成了兩路ADC,需要在采樣端增加RC濾波電路,達(dá)到濾除高頻干擾信號(hào)的效果。
2.3 LoRa無線通信電路
數(shù)據(jù)傳輸部分采用了基于SX1278的LoRa無線模塊,遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)增加了傳輸距離,功耗更低。調(diào)制技術(shù),使傳輸距離變得更遠(yuǎn),傳輸時(shí)的靈敏度達(dá)到了-148dbm,功率輸出+18dBm,可靠性強(qiáng),抗干擾能力強(qiáng).對(duì)比傳統(tǒng)調(diào)制技術(shù),抗阻塞得到了提高。LORA成功實(shí)現(xiàn)了低功耗和遠(yuǎn)距離的統(tǒng)一,在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠(yuǎn),比傳統(tǒng)的無線射頻通信距離擴(kuò)大3~5倍。以往設(shè)計(jì)中無法同時(shí)具備距離遠(yuǎn)、抗干擾強(qiáng)和功耗低的難題也得以解決,該模塊以其低功耗、成本低和遠(yuǎn)距離的優(yōu)勢應(yīng)用于各種物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中,實(shí)現(xiàn)可靠組網(wǎng)和無線通信,適用于遠(yuǎn)程抄表、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的*佳選擇。
LoRa無線通信電路見圖4。該芯片的供電是將5V電壓經(jīng)過AMS1117芯片降3.3V,LoRa模塊由SPI總線驅(qū)動(dòng),一共需要8個(gè)引腳,圖中P6的前兩個(gè)引腳分別接地和3.3V供電,3腳是SPI時(shí)鐘輸入引腳,4、5腳是數(shù)據(jù)的輸入輸出腳,分別接PA6和PA7,6腳是片選引腳,接PB7,在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)拉低此引腳,傳輸完*后一個(gè)字節(jié)再拉高,7腳接主控制器的PA2,用于讀取中斷標(biāo)志位,8腳接PA4,為復(fù)位引腳。
2.4 4G無線通信電路
Air720H是一款4G無線通信模塊,下行速率、上行速率分別可達(dá)150Mbps和50Mbps。可以向下兼容GSM或GPRS網(wǎng)絡(luò),保證在沒3G、4G網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)也能使用,有多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,具備工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口,兼容多種驅(qū)動(dòng)和軟件應(yīng)用,有UART接口,將它連接到MCU或PC設(shè)備上,可以實(shí)現(xiàn)供電、固件下載、AT指令等功能。
系統(tǒng)數(shù)據(jù)的上傳是通過4G無線通信模塊,基于HTTP通信協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器遠(yuǎn)程監(jiān)控。該設(shè)計(jì)是經(jīng)UART口發(fā)送AT指令控制4G模塊進(jìn)行配置網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?4G模塊有兩個(gè)UART口,UART1是AT調(diào)試串口,UART2是普通串口,將UART1的RXD、TXD分別連接到主控制器的串口引腳,PA2和PA3用來傳輸AT指令。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)要求需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、訪問云端這些功能,定時(shí)捕獲脈沖信號(hào)的頻率并轉(zhuǎn)換成功率,利用主控制器的串口外設(shè)控制無線模塊,將采集的功率傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)云端,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。
3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)
系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)流程如圖5所示.
程序中配置了SPI總線、串口、PWM捕獲通道這些外設(shè),SPI總線驅(qū)動(dòng)LoRa無線模塊,通過讀/寫寄存器的方式,控制LoRa模塊接收、發(fā)送PWM捕獲脈沖信號(hào)的數(shù)據(jù),再由串口發(fā)送AT指令控制4G模塊上傳數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)云端，主控制器根據(jù)數(shù)據(jù)判斷是否發(fā)出控制命令。PWM捕獲通道將脈沖信號(hào)的頻率計(jì)算出來,通過程序內(nèi)編寫的公式把頻率轉(zhuǎn)換成功率。
式（1）中：FCF為捕獲脈沖信號(hào)的頻率,Vref為基準(zhǔn)電壓1.28V,V（V）和V（I）分別是兩個(gè)電壓、電流采集管腳的電壓有效值,相乘得出功率。
3.2 LoRa無線通信程序設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)發(fā)送、接收流程如圖6所示。
該設(shè)計(jì)中,LoRa無線通信電路用與數(shù)據(jù)的傳輸并保證穩(wěn)定和準(zhǔn)確。主控制器上電后初始化設(shè)備,數(shù)據(jù)的發(fā)送是通過SPI總線將LoRa配置為發(fā)送模式,讀取中斷引腳為高電平時(shí),在空閑狀態(tài)下寫入FIFO，數(shù)據(jù)填充完畢后進(jìn)入到發(fā)送狀態(tài)。在LoRa配置為連續(xù)接收模式時(shí),從機(jī)的接收端會(huì)一直掃描接收通道,判斷是否有數(shù)據(jù),接收到有效數(shù)據(jù)包之后，需要掃描,然后接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行CRC檢驗(yàn)。置FIFO地址指針指到接收的基地址上，若模塊收到前導(dǎo)碼時(shí),先接收數(shù)據(jù)頭,再接收數(shù)據(jù)包，接收完后CRC校驗(yàn)通過后讀取數(shù)據(jù)并保存。
4高校綜合能效解決方案
4.1校園電力監(jiān)控與運(yùn)維
集成設(shè)備所有數(shù)據(jù)，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運(yùn)行，集中調(diào)控，集中監(jiān)控，數(shù)字化巡檢，移動(dòng)運(yùn)維，班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。
4.2后勤計(jì)費(fèi)管理
采用網(wǎng)絡(luò)抄表付費(fèi)管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電、水、氣等能源綜合計(jì)費(fèi)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、費(fèi)率設(shè)置、賬單統(tǒng)計(jì)匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設(shè)置補(bǔ)貼方案。通過能源付費(fèi)管理方式，培養(yǎng)用能群體和部門的節(jié)能意識(shí)。
4.2.1宿舍用電管理
針對(duì)學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制：可批量下發(fā)基礎(chǔ)用電額度和定時(shí)通斷功能；可進(jìn)行惡性負(fù)載識(shí)別，檢測違規(guī)電氣，并可獲取違規(guī)用電跳閘記錄。
4.2.2商鋪水電收費(fèi)
針對(duì)校園超市、商鋪、食堂及其他針對(duì)個(gè)體的水電用能進(jìn)行預(yù)付費(fèi)管理。
4.2.3充電樁管理平臺(tái)
充電樁在“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充"信息能源結(jié)構(gòu)中是必*。充電樁應(yīng)用管理同樣是校園生活服務(wù)中必*一部分。
4.2.4智能照明管理
通過對(duì)高校路燈的全局監(jiān)測，提供對(duì)路燈靈活智能的管理，實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)任一線路，任一個(gè)路燈的定時(shí)開關(guān)、強(qiáng)制開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)，以及定時(shí)控制方案靈活設(shè)置，確保路燈照明的智能控制和高效節(jié)能。
4.3能源管理系統(tǒng)
針對(duì)校園水、電、氣等各類接入能源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包含同比分析、環(huán)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(jìn)行采集和統(tǒng)計(jì)的各類建筑耗電數(shù)據(jù)。如辦公類建筑耗電、教學(xué)類建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等，對(duì)數(shù)據(jù)分門別類的分析，提供領(lǐng)導(dǎo)決策，提高管理效能。
構(gòu)建符合校園節(jié)能監(jiān)管內(nèi)容及要求的數(shù)據(jù)庫，能自動(dòng)完成能耗數(shù)據(jù)的采集工作，自動(dòng)生成各種形式的報(bào)表、圖表以及系統(tǒng)性的能耗審計(jì)報(bào)告，能夠監(jiān)測能耗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置控制策略，達(dá)到節(jié)能目的。
智慧消防云平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識(shí)別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火情報(bào)警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺(tái)內(nèi)運(yùn)行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺(tái)直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設(shè)備和傳感器的運(yùn)行狀況，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內(nèi)，相關(guān)報(bào)警和事件信息通過手機(jī)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(dá)相關(guān)人員。
5.平臺(tái)部署硬件選型
應(yīng)用場合 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 |
變電所運(yùn)維云平臺(tái) |
| AcrelCloud-1000 | AcrelCloud-1000變電所運(yùn)維云平臺(tái)基于互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊等技術(shù)開發(fā)的云端管理平臺(tái)，滿足用戶或運(yùn)維公司監(jiān)測眾多變電所回路運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、電纜及母線運(yùn)行溫度、現(xiàn)場設(shè)備或環(huán)境視頻場景等需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一個(gè)中心，集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理，方便使用，支持具有權(quán)限的用戶通過電腦、手機(jī)、PAD等各類終端鏈接訪問、接收?qǐng)?bào)警，并完成有關(guān)設(shè)備日常和定期巡檢和派單等管理工作。 |
智能網(wǎng)關(guān) |
| Anet系列 | 8個(gè)RS485串口2kV隔離，2個(gè)以太網(wǎng)接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設(shè)備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協(xié)議、支持多中心不同數(shù)據(jù)服務(wù)要求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，裝置電源:220VAC/DC。 |
| ANet-2E4SM | 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊,可擴(kuò)展16路。 | |
10KV進(jìn)/饋線 |
| AM6-L | 相間電流速斷保護(hù)，相間限shi電流速斷保護(hù)（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護(hù)，反時(shí)限相間過流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），零序反時(shí)限過流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，控制回路異常告警。 |
10/0.4KV變壓器 | AML-S | 分合閘位置、手車工作/試驗(yàn)位置、接地刀閘位置、硬接點(diǎn)信號(hào)(保護(hù)跳閘、裝置告警、控制回路斷線、裝置異常、未儲(chǔ)能、事故總等)、報(bào)文(過流、過負(fù)荷、超溫報(bào)警、過溫報(bào)警、裝置告警、PT斷線、CT斷線、對(duì)時(shí)異常等)、遙控開關(guān)、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。 | |
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 35kV/10kV/ 6kV傳感器 |
| ASD500 | 一次回路動(dòng)態(tài)模擬圖、彈簧儲(chǔ)能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、自動(dòng)溫濕度控制及顯示（標(biāo)配一路強(qiáng)制加熱）、遠(yuǎn)方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲(chǔ)能旋鈕、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、RS485接口、高壓柜內(nèi)電氣接點(diǎn)無線測溫。 |
35kV/10kV/ 6kV傳感器 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動(dòng)電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； | |
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量 |
| APM810 | 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實(shí)時(shí)及需量；電流、電壓不平衡度；負(fù)載電流柱狀圖顯示；66種報(bào)警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴(kuò)展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； |
變壓器接頭測溫低壓進(jìn)出線柜接頭測溫 |
| ARTM-Pn | 可至多配套60個(gè)ATE400測溫傳感器，無線溫度傳感器ATE400適用于手車式動(dòng)觸頭，電纜與母排搭接處，隔離刀閘搭接處等電氣搭接點(diǎn)的溫度測量，采用捆綁式安裝。可使用ATC-400無線測溫接收器接收數(shù)據(jù)。該終端可單獨(dú)安裝在高壓柜、低壓抽屜柜內(nèi)。 |
中低壓回路 |
| WHD72-11 | WHD溫濕度控制器產(chǎn)品主要用于中高壓開關(guān)柜、端子箱、環(huán)網(wǎng)柜、箱變等設(shè)備內(nèi)部溫度和濕度調(diào)節(jié)控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0RH～99RH |
| ADW300 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計(jì)量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級(jí) | |
| DTSD1352 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計(jì)，總正反向無功電能統(tǒng)計(jì)；紅外通訊；電流規(guī)格：經(jīng)互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級(jí)，無功電能精度2級(jí) |
5.2后勤計(jì)費(fèi)管理
5.2.1宿舍/商業(yè)預(yù)付費(fèi)平臺(tái)
5.2.2充電樁管理平臺(tái)
應(yīng)用場景 | 型號(hào) | 圖 片 | 保護(hù)功能 |
充電樁管理平臺(tái) | AcrelCloud-9000 | 采用泛在物聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、能效分析、用能預(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù)，平臺(tái)可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。 | |
新能源汽車充電樁 | AEV-AC007D-LCD |
| 輸入輸出電壓：AC220V 1個(gè)充電接口，充電線長5米；輸出功率7km；掃碼、刷卡支付：標(biāo) 配無線通訊：4G、WIFI、藍(lán)牙三選一（下單備注規(guī)格，無備注默認(rèn)4G 通訊）。 |
AEV-DC060S |
| 直流60kw雙槍一體充電機(jī) | |
AEV-DC120S |
| 直流120kw雙槍一體充電機(jī) | |
智能電動(dòng)車充電樁 | ACX10A系列 |
| 10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別、獨(dú)立計(jì)量、告警上報(bào)。 ACX10A-TYHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費(fèi)充電 ACX10A-TYN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持投幣、刷卡，免費(fèi)充電 ACX10A-YHW：防護(hù)等級(jí)IP65，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡，掃碼，免費(fèi)充電 ACX10A-YW：防護(hù)等級(jí)IP65，支持刷卡、免費(fèi)充電 ACX10A-MW：防護(hù)等級(jí)IP65，僅支持免費(fèi)充電 |
ACX2A系列 |
| 2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護(hù)、過載保護(hù)、空載保護(hù)、故障回路識(shí)別、遠(yuǎn)程升級(jí)、功率識(shí)別，報(bào)警上報(bào)。 ACX2A-YHN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護(hù)等級(jí)IP21，支持刷卡充電 |
5.2.3智能照明管理
應(yīng)用場景 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 | |
普通照明 | 配電箱 |
| ASL220-S 系列 | 1、ALIBUS總線擴(kuò)展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動(dòng)控制，輸出狀態(tài)液晶屏顯示。 4、2路開關(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報(bào)警、人體紅外感應(yīng)器等信號(hào)。 5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 |
按鍵面板 |
| ASL220-F1/2 | 1聯(lián)兩鍵 1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電； 2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選； 3、每個(gè)按鍵支持長按、短按功能，均可實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安裝 | |
探測器 |
| ASL220-PM/T | PIR+照度傳感器 1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V； 2、特殊運(yùn)算電路，可通過紅外感應(yīng)探測到人體動(dòng)作； 4、安裝方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產(chǎn)品外露尺寸：ф80mm*2.5mm | |
備用照明 | 雙切箱 |
| ASL210-S 系列 | 1、ALIBUS總線擴(kuò)展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出。 4、1路開關(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報(bào)警、人體紅外感應(yīng)器等信號(hào)，1路485通訊。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)一般照明（備用照明）。 7、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 |
應(yīng)用場景 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 | |
普通照明 | 配電箱 |
| ASL220-S 系列 | 1、ALIBUS總線擴(kuò)展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤5VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出，輸出可通過按鈕手動(dòng)控制，輸出狀態(tài)液晶屏顯示。 4、2路開關(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報(bào)警、人體紅外感應(yīng)器等信號(hào)。 5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 |
按鍵面板 |
| ASL220-F1/2 | 1聯(lián)兩鍵 1、ALIBUS總線場景面板，通信鏈路供電； 2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵，多彩背光指示，金、黑、灰可選； 3、每個(gè)按鍵支持長按、短按功能，均可實(shí)現(xiàn)開關(guān)、調(diào)光、場景控制； 4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D)； 5、86底盒安裝 | |
探測器 |
| ASL220-PM/T | PIR+照度傳感器 1、ALIBUS總線傳感器，通信鏈路供電,功耗：20mA@24V； 2、特殊運(yùn)算電路，可通過紅外感應(yīng)探測到人體動(dòng)作； 4、安裝方式：嵌入式； 5、外形尺寸：ф80mm*33mm；產(chǎn)品外露尺寸：ф80mm*2.5mm | |
備用照明 | 雙切箱 |
| ASL210-S 系列 | 1、ALIBUS總線擴(kuò)展模塊，通信鏈路供電。 2、功耗：≤3VA 3、4路16A磁保持繼電器輸出。 4、1路開關(guān)量輸入，可接入開關(guān)、報(bào)警、人體紅外感應(yīng)器等信號(hào)，1路485通訊。 5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。 6、消防聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)一般照明（備用照明）。 7、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 |
IP網(wǎng)關(guān) |
| ASL200-485-IP | IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器（ALIBUS<-->TCP/IP） 1、1路ALIBUS通信總線接口。 2、1路RS485 3、1路以太網(wǎng)接口，以太網(wǎng)通訊 4、串口速率1200~115200bps可配置。串口支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU協(xié)議。 5、外形尺：96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)。 6、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 7、IP地址設(shè)置連接、ALIBUS系統(tǒng)組網(wǎng)擴(kuò)容、ALIBUS通訊軟件連接 | |
IP輔助電源 |
| ASL200-P20 | 輔助電源 1、輸入電壓范圍：176-264VAC 2、輸出電壓及功率：24VDC/20W 3、電壓調(diào)整范圍：21.6~29V 4、工作溫度:-40~+70℃ 5、外形尺寸：96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D) 6、35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝 | |
5.3能源管理系統(tǒng)
應(yīng)用場景 | 型號(hào) | 圖 片 | 保護(hù)功能 |
能耗管理云平臺(tái) | AcrelCloud-5000 |
| 采用泛在物聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊、智能傳感等技術(shù)手段可為用戶提供能源數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、能效分析、用能預(yù)警、設(shè)備管理等服務(wù)，平臺(tái)可以廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。 |
智能網(wǎng)關(guān) | Anet系列網(wǎng)管 |
| 采用嵌入式硬件計(jì)算機(jī)平臺(tái)，具有多個(gè)下行通信接口及一個(gè)或者多個(gè)上行網(wǎng)絡(luò)接口，作為信息采集系統(tǒng)中采集終端與平臺(tái)系統(tǒng)間的橋梁，能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總，并使用相應(yīng)的規(guī)約轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)給平臺(tái)系統(tǒng)。 |
高壓重要回路或低壓進(jìn)線柜 | APM810 |
| 具有全電量測量，電能統(tǒng)計(jì)，電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設(shè)計(jì)，當(dāng)客戶需要增加開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網(wǎng)通訊時(shí)，只需在背部插入對(duì)應(yīng)模塊即可。 |
APM520 |
| 三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，需量，支持付費(fèi)率，越限報(bào)警，SOE,4-20mA輸出。 | |
低壓聯(lián)絡(luò)柜、 | AEM96 |
| 三相多功能電能表，均集成三相電力參數(shù)測量及電能計(jì)量及考核管理，提供上24時(shí)、上31日以及上12月的電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)“遙信"和“遙控"功能，并具備報(bào)警輸出，可廣泛應(yīng)用于多種控制系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。 |
動(dòng)力柜 | ACR120EL |
| 測量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能，非常適合于實(shí)時(shí)電力監(jiān)控系統(tǒng)。 |
DTSD1352 |
| DIN35mm導(dǎo)軌式安裝結(jié)構(gòu)，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進(jìn)行時(shí)鐘、費(fèi)率時(shí)段等參數(shù)設(shè)置，精度高、可靠性好、性能指標(biāo)符合國標(biāo)GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T614-2007對(duì)電能表的各項(xiàng)技術(shù)要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。 | |
AEW100 |
| 三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費(fèi)率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 |
5.4智慧消防系統(tǒng)
5.4.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
應(yīng)用場景 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 | |
各變電所、各動(dòng)力箱 | 0.4KV出線 |
| ARCM200 系列 | 用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統(tǒng)中的剩余電流、溫度等電氣參數(shù)，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。 |
區(qū)域 變電所 | 區(qū)域分機(jī) |
| Acrel-6000/B3 | 接收電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，采用485通訊 |
主變點(diǎn)所 監(jiān)控中心 | 控制主機(jī) |
| Acrel-6000/B | 接收電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器信號(hào)和各區(qū)域分機(jī)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，可采用485通訊。 |
配套附件 | ||||
0.4kV電流 互感器 |
| AKH-0.66 | 測量型互感器，采集交流電流信號(hào)。 | |
5.4.2消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)
應(yīng)用場景 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 | |
消防設(shè)備電源電壓監(jiān)控 |
| AFPM3-2AVM | 監(jiān)測兩路三相交流電壓，二總線通訊。 | |
區(qū)域 變電所 | 區(qū)域分機(jī) |
| AFPM100/B3 | 接收消防設(shè)備電源監(jiān)控探測器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，可采用二總線通訊。 |
主變點(diǎn)所 監(jiān)控中心 | 控制主機(jī) |
| AFPM100/B1 | 接收消防設(shè)備電源監(jiān)控探測器信號(hào)和各區(qū)域分機(jī)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，可采用二總線通訊。 |
應(yīng)用場景 | 產(chǎn)品 | 型號(hào) | 功能 | |
配電室、綜合樓 | 常開防火門 |
| AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120 | 監(jiān)測常開防火門的開閉狀態(tài)。 |
常閉防火門 |
| 單扇：AFRD-CB1(YT) 雙扇：AFRD-CB2(YT) | 監(jiān)測常閉防火門的開閉狀態(tài)。 | |
地下箱體防爆車間 | 常開/常閉 防火門 |
| AFRD-MC | 監(jiān)測常開、常閉防火門的開閉狀態(tài)。 |
監(jiān)測模塊 |
| AFRD-CK/CB | 接收AFRD-MC的狀態(tài)信息同步傳輸至防火門監(jiān)控主機(jī)。 | |
區(qū)域 變電所 | 區(qū)域分機(jī) |
| AFRD100/B3 | 接收防火門監(jiān)控模塊和防火門一體式探測器的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火門開閉狀態(tài)的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，采用二總線通訊。 |
主變點(diǎn)所 監(jiān)控中心 | 控制主機(jī) |
| AFRD100/B | 接收防火門監(jiān)控模塊和防火門一體式探測器的信號(hào)以及各區(qū)域分機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火門開閉狀態(tài)的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，采用二總線通訊。 |
6結(jié)束語
本文監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)以STM32主控芯片實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的采集,數(shù)據(jù)的傳輸方式是無線加有線,將數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控,主控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，從而控制宿舍的用電。經(jīng)過長時(shí)間測試，有較高的可靠性和穩(wěn)定性,網(wǎng)絡(luò)云端顯示數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控以及用電控制功能,有效避免了大功率用電器的長時(shí)間使用。該設(shè)計(jì)的人機(jī)交互方面還存在不足,下一步將著重于前端的完善。
【參考文獻(xiàn)】
【1】馬光偉，樊廣曉，王玉虎，卜翠翠，陳佳樂，付廣春.宿舍用電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]河南科技學(xué)院.2020（48）：68-73.
【2】張西珠,劉廷廷,張一航.大學(xué)生宿舍的用電安全性分析及管理方案[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2020,28（23）：195-196.
【3】高校綜合能效解決方案2022.5版.
【4】企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.
作者簡介
任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。
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