高校学生公寓预付费管理系统的设计与应用

胡冠楠
安科瑞电气股份有限公司  上海嘉定

摘要：论文设计了适用于学生公寓的自助式预付费控电控水管理系统，采用多种智能功能，可以监测和显示漏电现象，通过短路、跳线、零线接地等方式防范和记录用户的T电行为，通过报警和拉闸防止事故的发生。该系统采用先进的红外遥控通信技术，通过遥控卡实现管理系统与水表之间的数据传输。遥控卡的数据经过多层加密，应用方便，可靠安全。利用IC卡自动抄表，降低了抄表劳动和管理成本。预付费采取先交钱再用电用水，无需人工断电催费，有利于树立学生正确消费意识。
关键词：自助式；预付费；遥控卡；水电管理

1.前言
       由于国民经济的快速发展和人民物质生活水平的不断提高，学校里学生公寓的生活环境已经大大改善，公寓的电和水的消耗量急剧增加。现代、多样性和个性化的生活方式挑战了过去学生公寓采用的限制性供水电模式。以往的电气设计功率和设施已不能满足现今的水电使用需求，供需矛盾逐渐凸显。因此，水电的市场化和商业化需要推进。
       学生公寓传统的水电管理以手工操作为主，管理效率差，信息沟通慢，工作质量低。随着科学技术的快速发展和广泛应用，这种落后的管理模式已经与时代的步伐脱节。学生公寓的水电使用存在一些困难问题：1.学生的水电节约意识较差。宿舍里“长明灯"和“没人也亮灯"的现象很难杜绝。管理人员为了避免很大的浪费，需要每天定时拉闸断电。2.公寓内经常出现私自拉线和乱接电线的现象，很容易造成触电。3.经常有学生暗自使用电炉、热得快、电磁炉等大功率电器，不仅造成电力资源的巨大浪费，而且容易引起火灾，威胁生命财产安全。4.伴随信息技术的发展，电脑等电子品进入宿舍，用电难以测量控制，也难以禁止非法用电。5.抄表难、收费难、管理更难。管理成本高，劳动强度大。6.采用传统的机械式仪表，精度低、误差大、启动电位电流大、功耗大、线损比大，且容易漏电漏电，所以总表与分表的数据对不上。7.机械表寿命较短，成本高，一般情况下5年则需更换一次。8.供水管理上随意性大，不利于管理的规范化。因此，实施自助化、智能化、信息化管理公寓用电、用水，已成为加强后勤管理建设，提高服务意识的关键方向。

2.系统概要设计
       管理部门首先给用户安装电表和水表，然后通过本系统为仪表建立一个账户，并发放相应的遥控卡。用户需要持遥控卡到管理部门购买水电，管理部门通过本系统对用户的遥控卡进行预充水电。用户将充电后的遥控卡与相应的仪表进行数据交换，将预充的水电量输入仪表，并在仪表剩余电量中进行累加。只有当仪表上剩余电量大于零时，才能使用。当剩余电量不足时，会发出警报。剩下的电量是零时，电源将被切断。因此,为了保证电力的正常使用,用户需要在警报或断电之前，再持卡充水电值来保持足够的剩余量。
       系统的各个组成部分通过遥控卡互相交换数据。遥控卡将读卡器的充电数值传输到仪表，仪表控制接通电源。若剩余电量不足则警告，无剩余则断电，用户再凭遥控卡到管理部门购买水电量。重新充电前，用户可以将电表和水表收集器自动记录的月用量记录下来。遥控卡读取数据并上传后,系统将根据定价标准计算和支付费用，充值费用和其他费用一次性支付，并整理出各种数据表格。如果有欠费或其它问题，用户不能正常使用水和电。系统可以对预付水电费、月用水电量、各种费用进行分类统计，并以表格形式打印供管理部门核对。

3.系统详细设计
       自助式控电控水管理系统主要分为管理系统、水电计量仪表、遥控卡和读写器四大组成部分，系统结构如图1所示。

                                                                           图1系统结构图
3.1管理系统。
       管理系统主要用于支付管理、计算数据、处理报表和打印资料，以及存储数据和维护系统。它有自助控水控电的操作界面，是水电仪表与上位计算机之间的通信接口。管理系统可以完成硬件的组织协同工作，智能化实现各种数据管理和计算功能。
       管理系统包括自助式控电控水管理系统和上位管理计算机。上位管理计算机在使用前有一些相应的参数配置。系统的功能主要是管理电子预付费、多功能水电仪表，遥控完成每日预付充水电和写卡操作，记录和管理水电费用和累计用水电量，综合实现充值，仪表读数和应收费用的管理和计算。使用此系统，可以对各类记录进行查询和统计，打印所需的统计报表和收费单据；管理部门可以通过系统提供的功能随时了解用户的用电、用水情况;各种应收费用可以通过限制用水电的方式收取。
3.2水电计量设备仪表。
       相关仪器都是通过国家计量认证，符合国家有关计量标准的产品，它们保证了测量数据的准确性。它们按功能分为预付电能表、水表等。数据采集模块的结构如图2所示。

                                                                      图2数据采集模块结构图
       电能表采用单相红外预付费电能表或三相红外预付费电能表。其使用寿命长，设计使用寿命15年；具有过载保护功能，当用户负载超过设定负载值25秒时，仪表会自动切断电源，以保护线路和电器；精度高，无蠕变，初始电流小，功耗低，大大减少了线路损耗。
3.3遥控卡。
       遥控卡的作用是一种数据传输介质，可以方便地读取水电表数据和对水、电、气进行充值。遥控卡由用户自己保管，用户方便掌握自己的消费过程，遥控卡采用IC卡也是可行的。
3.4读写器。
       读写器是遥控卡与管理系统进行数据交换的设备，有自己的串行通信电缆和电源插头。遥控卡用来做系统调度设置或抄表的操作，它采集到的数据由读取器读出来并发送到上层管理系统；上层管理系统采集的支付、充值数据由读写器写入遥控卡。

4.安科瑞宿舍预付费系统的介绍及选型
4.1系统结构
       AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有预付费基础上增加了宿舍电能管理所需的各种功能，解决了高校宿舍电能管理问题。

4.2系统功能
       AcrelCloud-3100学生宿舍版预付费云平台是与ADM130（一进三出）或ADF300L（多回路计量箱）预付费电能表配套的云平台。它是以电能管理网站和集中抄表软件为主，包括服务器，通讯管理机在内的集成系统。针对高校宿舍这一特殊应用场合研发，主要实现电能监控、时间管理、恶性负载管理、预付费管理等在高校宿舍中存在的特殊需求。

       批量操作：系统支持对宿舍进行批量设置，批量初始化、批量下发基础电量、批量设置负控、批量设置时控等，方便学校进行统一管理。

       恶性负载自动识别控制：对不允许使用的发热电器（如电炉、热得快、电热杯等）实施自动识别控制，发现这些发热电器自动断电。恶性负载暂停时间和次数可通过软件设定。

       基础电费：可以设置每月给学生下发的免费辅助电费，覆盖式下发，不累计。
       时间控制功能：支持多达8个时段设置宿舍供电断电，方便管理学生宿舍作息。

       远程售电：操作员可以通过后台给宿舍进行电费充值，学生也可以通过学习一卡通、学校微信公众号进行自助充值。
       远程集中抄表：抄表信息通过网关实时上传到云平台，快速便捷，免去人工抄表。
       远程控制：可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理。

       对接一卡通支付：系统支持中间库，接口等方式对接学校一卡通，方便学生自助购电。
       一进三出：ADM130电表支持多达三回路输出，各回路单独分合闸、恶性负载、时控等设置。
4.3系统设备选型
 

5.结语
       自从启动后勤社会化改革，学生公寓由原来的行政管理向服务管理转变，增加了水电管理的难度。根据新的情况和要求，管理人员需要对公寓的用电和用水进行变通管理。如果不理顺关系、加强服务，必然会积累矛盾，有碍于后勤部门对学生公寓的服务管理，也不利提高公寓的服务层次。使用高科技方法，大力解决公寓中电力和水的消耗问题，使抄表和收费工作简化到几乎可以忽略不计。系统通过预付费方法，达到了“先充值后使用"的效果。另外，系统具有智能鉴别恶性、非法电力消费功能。本系统给了用户合规、大量使用水电的权利，又控制了违规消费，实现了智能化管理，利于“树立可持续发展观念，建立资源节约型学校"，让学生明明白白消费，后勤轻轻松松管理。

参考文献:
[1]刘瑾.基于内部控制视角的高校水电收费管理探讨[J].财政监督,2015(11):65-67.
[2]徐桂敏，杨正祥.学生公寓自助式预付费控电控水管理系统设计[J].
[3]安科瑞高校宿舍预付费电控系统.2019.11版.
[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版.