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關鍵詞: 園區,智慧用電,管理系統,系統設計,用電管理,智能化,

引言

隨著物聯網、云平臺等新興信息科技的日益成熟,未來園區用電管理的發展將更加智能化、信息化。近年來,越來越多的能源互聯網企業為園區用電管理提供了解決方案,文獻提出基于大數據技術設計開發的智能電表遠程抄表系統替代傳統的人工抄表方法,能夠有效提高抄表的速率,并降低誤抄率。文獻提出基于無線傳感器網絡研究開發的建筑智能用電監控系統,實現對用電設備的智能化安全保障,以避免由于設備維修不及時引發的建筑用電安全問題。文獻提出利用數據采集器對用電信息進行實時采集,實現對竊電行為的有效監測以及提高了線損管理的智能化水平與效率。但是以上研究成果僅改善了抄表效率低下、設備管理粗放及電能損耗較大等問題,在建筑園區電費業務管理層面上仍存在一些難題尚未得到解決。一方面,傳統采用的預付費電表方案并不適用于商業園區,電表下屬的負荷大小各有不同,若出現欠費斷電的情況,很有可能會對公司業務、數據庫等重要信息造成重大損失;另一方面,園區各企業的電表數量眾多,充值流程繁瑣電表管理困難業主拖欠電費等問題嚴重影響著園區用電管理的服務質量,進而導致入場企業存留率低、園區市場競爭力弱等問題。

園區的服務質量和數字智能化水平是吸引現代企業入駐,贏得市場競爭優勢的關鍵性因素。基礎能源服務能力不達標,將意味著園區經濟發展能力的下降甚至缺失,因此,如何吸引企業并提升園區服務水平,是園區未來值得思考的發展方向。為解決以上問題,提出在現有研究成果的基礎上,建立設計以業務智能設備安全為核心理念的園區智慧用電管理系統。

一、園區智慧用電管理系統設計

系統設計是通過特定的技術或組織構成的網絡化配置,注重目標用戶的需求,用以提供用戶所需的服務。作為一種全新的設計思維模式,其特點體現在本身的平衡性,即維持系統使用端服務端之間的平衡度,融入了產品及服務的規劃設計流程,綜合運用設計學理論及方法對產品及管理服務進行一體化的設計實踐。系統設計兼顧了視覺設計、功能設計、交互設計、服務設計以及體驗設計,用戶通過研發的系統平臺滿足自身的需求和期望,從而有助于提升系統的滿意度和便捷度,改善用戶體驗。這種體驗感受是用戶在使用系統過程中貫穿于整個管理系統的主觀感受。

園區智慧用電管理系統主要由智能電表、數據采集器、數據集中器及其他輔助通訊部件構成,用戶端為園區物業使用的Web端程序和業主使用的小程序,用戶不僅能實現用戶實時用電數據的查詢及業務處理功能,擁有平臺體驗良好的人機交互功能,還可以方便快捷地得到所需信息,享有更為智能化的分析系統和用戶管理。系統利用RS-485總線技術一點對多點的通訊特征將智能電表和數據采集器及集中器組成傳輸監測設備組,實現一個數據采集器與多個智能電表通訊的要求,用以完成對多電表能耗數據的實時采集和有效存儲,并將各個電表節點的用電數據經分析處理后實時傳輸至系統中心進行后臺業務操作與算法實現,例如遠程抄表、自動生成每月的賬單等。另外,系統還可根據傳輸的電能參數判斷當前設備的電壓和功率是否超出設定的閾值范圍,一旦超出范圍即可通過GPRS通訊向用戶發送預警信號(手機短信和平臺警告),從而保證用電設備處于安全狀態。同時,不同經濟產業園區的傳輸監測設備組可以通過以太網技術實現與系統中心計算機的信息互通,完成數字化管理及后續數據的統計處理與分析。智慧用電管理系統總體設計方案如圖1。

二、系統硬件設計

基于園區智慧用電管理系統的總體設計,本系統設備配置主要分為以下幾個部分。

(1)智能電表。作為整個用電系統的核心部件,它主要用于采集、計量、存儲及傳輸業主原始有功電能數據,對數據進行處理分析及展示,并利用數據庫技術實現信息的管理與維護以及數據交互功能。

(2)防盜攝像頭。主要目的是監控設備防止被竊。當設備安裝箱被打開時,啟用攝像頭對行為人進行拍照,并將拍攝的照片傳輸至數據庫,若發生設備遺失事件,即可在數據庫讀取盜竊者的圖片信息以鎖定目標。

1 智慧用電管理系統總體設計方案

智慧用電管理系統總體設計方案

(3)Flash存儲芯片和系統內存動態存儲器以及各種設備電源電路模塊等其他輔助部件。

(4)數據采集器。主要功能是完成對電表數據的實時采集和存儲,并接收服務器遠程指令下達至電表節點。

(5)數據集中器。通過預設好的算法,完成對電表數據的實時掃描、采集、處理和傳輸;完成遠程系統中心發出的抄表指令,并對設備進行實時監測及故障上報。

(6)系統管理中心計算機和支持的數據傳送通信部件。主要采用以太網技術將各個設備連接構成局部網絡系統,實現遠程輸送和數字化管理

(一)智能電表

系統采用功能強大且承接多種電力費率計算的智能電表作為整個系統的重要終端設備。電表核心部件是能夠采集和存儲信息的智能芯片,主要功能是分析與處理采集到的用電信息、對業主有功用電量值、負荷電壓、電流等數據進行計算處理,然后傳遞至系統,再由物業工程部進行專業化的數據分析。在每個線上計費周期開展的賬單業務中,物業人員可對園區業主用電數據進行編輯與審核。除此之外,智能電表也能高精度地自動測算出設備工作狀態下的參數,并對其進行分析與存儲。用戶可通過系統的設備監測功能模塊來進行報警閾值設置,一旦電表發生異常,系統將及時發送告警命令以阻止問題的惡化,同時將識別結果及告警時間存入數據庫,以達到監控各項設備運行狀態的目的[11

(二)集中器

系統采用集中器作為與智能電表實時通訊傳輸的載體,對于兩者之間的通訊途徑,此次設計采用的是RS-485通信方式,其中智能電表均配置RS-485的通訊接口。集中器內部的核心部件是一個攜帶高精度電能的計量芯片,屬于中心型設備,能夠及時準確地反映集中器本地的各種瞬時信息并完成集中化傳輸,利用RS-485方式實時采集和存儲該區業主用電的電壓、電流、功率等數據,并自動對所采集的信息進行科學計算處理,通過GPRS無線傳輸方式將處理后的數據傳送至用電管理系統中心[12。同時,系統服務器發送的指令經由通道傳輸至集中器進行命令幀分解,解析成集中器可鑒別的信息,根據信息要求采集相應的數據,并傳輸至系統服務器,實現查詢功能,從而完成信息的雙向透明傳送。另外,集中器可提供設備運行狀態等信息并進行自檢,對異常及故障事件進行存儲及上報,記錄異常發生現場的一些重要數據用以后續的分析處理。

2 數據采集器的實現方案


3 軟件系統功能結構

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·      陳映荷

·      閔薇

·      昆明理工大學藝術與傳媒學院

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