高校學生公寓預付費管理系統的設計與應用

胡冠楠
安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

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T電行為，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.前言
       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。4.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。5.抄表難、收費難、管理更難。管理成本高，勞動強度大。6.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。7.機械表壽命較短，成本高，一般情況下5年則需更換一次。8.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。

                                                                           圖1系統結構圖
3.1管理系統。
       管理系統主要用于支付管理、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。

                                                                      圖2數據采集模塊結構圖
       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.安科瑞宿舍預付費系統的介紹及選型
4.1系統結構
       AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有預付費基礎上增加了宿舍電能管理所需的各種功能，解決了高校宿舍電能管理問題。

4.2系統功能
       AcrelCloud-3100學生宿舍版預付費云平臺是與ADM130（一進三出）或ADF300L（多回路計量箱）預付費電能表配套的云平臺。它是以電能管理網站和集中抄表軟件為主，包括服務器，通訊管理機在內的集成系統。針對高校宿舍這一特殊應用場合研發，主要實現電能監控、時間管理、惡性負載管理、預付費管理等在高校宿舍中存在的特殊需求。

       批量操作：系統支持對宿舍進行批量設置，批量初始化、批量下發基礎電量、批量設置負控、批量設置時控等，方便學校進行統一管理。

       惡性負載自動識別控制：對不允許使用的發熱電器（如電爐、熱得快、電熱杯等）實施自動識別控制，發現這些發熱電器自動斷電。惡性負載暫停時間和次數可通過軟件設定。

       基礎電費：可以設置每月給學生下發的免費輔助電費，覆蓋式下發，不累計。
       時間控制功能：支持多達8個時段設置宿舍供電斷電，方便管理學生宿舍作息。

       遠程售電：操作員可以通過后臺給宿舍進行電費充值，學生也可以通過學習一卡通、學校微信公眾號進行自助充值。
       遠程集中抄表：抄表信息通過網關實時上傳到云平臺，快速便捷，免去人工抄表。
       遠程控制：可對任意一塊電表執行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理。

       對接一卡通支付：系統支持中間庫，接口等方式對接學校一卡通，方便學生自助購電。
       一進三出：ADM130電表支持多達三回路輸出，各回路單獨分合閘、惡性負載、時控等設置。
4.3系統設備選型
 

5.結語
       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]徐桂敏，楊正祥.學生公寓自助式預付費控電控水管理系統設計[J].
[3]安科瑞高校宿舍預付費電控系統.2019.11版.
[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11版.