機關節(jié)約型用電控制方法分析

夏云 朱世民

隨著人們生活水平的提高，各種用電設施也是層出不窮，無論是家庭用電還是企事業(yè)單位用電量都是越來越大。為了相應國家的號召，把“節(jié)約用電”的口號落到實處，各個機關單位都想各種辦法盡量節(jié)約用電量。本文就是針對我國機關單位的現(xiàn)實情況設計的一款能過為單位的普通用電系統(tǒng)進行智能操控與電價實施報警的智能化應用系統(tǒng)，可以有效的減少機關單位的用電量，避免浪費。

我們經(jīng)常所說的“用電負荷”主要是針對用電設備或者電路中通過的電流量的單位。我們在進行供電系統(tǒng)設計的時候首要應該對單位中所有的用電設備進行初步的了解，對于用電單位來說，用電負荷不是一成不變的，他處于一個不斷變動的過程中，但是無論怎么變動他都不會大于所有用電設備的中用電負荷量。我們首先就以機關單位中的用電設備的核定用電量為主要依據(jù)，對機關中的變壓器，電線，電纜等以及他們的開關用電量進行統(tǒng)計，看這些設備是否還能夠正常安全的供電，再就是如果電線，電纜，變壓器的容量小，而用電量大的話就能讓設備發(fā)熱，導致線路提前老化損壞，引起火災風險。因此必須對用電單位的用電現(xiàn)狀做詳細的調(diào)查分析，了解企業(yè)的用電情況，并借助于先進的用電控制系統(tǒng)，實現(xiàn)用電設備的有效運營及利用，以此方法實現(xiàn)企業(yè)節(jié)約用電的目的。

一、機關單位的用電現(xiàn)狀分析

不同的行業(yè)用電的需求量是不一樣的，電負荷量也有很大的差別，就比如像機關單位用電，一般主要是日常辦公的電腦，空調(diào)，飲水機，還有職工電車的充電，照明系統(tǒng)等，這些用電設施評價在每個辦公室的話每天大約可以產(chǎn)生10kw的電負荷量。所有在進行機關單位變壓器的選擇是必須要考慮到用電設備的使用時間，同時開啟的最大點流量等，根據(jù)這些結(jié)果去選擇合適的變壓器，以保證變壓器在進行日常工作時的安全及可靠性。從另一個方面來講，如果機關單位在供電設施的建設上投資過大就很難讓有限的資金充分利用起來，不能滿足機關單位經(jīng)濟運營的需求，根據(jù)我們的觀察，機關單位用電量只有在正常上班的時候各個用電設備同時工作，達到用電高峰，下班后幾乎所有的用電設備有同時關閉，只有少量的加班人會開啟少數(shù)用電設備，用電量隨即跌落。而且這種情況也不是全年都存在的，碰到周末或者節(jié)日的時候幾乎所有用電設備全體關閉。我們就可以以這些變化規(guī)律為依據(jù)，設計出專門用于企業(yè)單位的用電控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)用電設備的智能控制。

二、節(jié)約型用電控制系統(tǒng)的設計方案分析

上文中提高了機關單位的規(guī)律，我們可以根據(jù)這個用電規(guī)律結(jié)合先進的智能電網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)機關單位用單負荷的有效利用，達到降低成本提高設備使用效率的目標。我們在文章中所說這個智能電網(wǎng)系統(tǒng)的核心是智能電表，整個設計原理也是圍繞著智能電表所展開的。本系統(tǒng)僅僅只用一個互聯(lián)網(wǎng)接口就能實現(xiàn)對用電設備的全自動控制，整套控制設備簡單，容易操作，具有可實踐性，在機關單位中有一定的應用價值。

智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)主要有：“用電控制中心”“模擬電表”“智能化開關”這3個部分。他們在機關單位中可以對用電設備進行遠程化控制，首先模擬電表的運行是將電表里面的單片機作為MCU，經(jīng)過數(shù)據(jù)線的連接讓智能電表與用電控制中心之間的數(shù)據(jù)進行實時傳輸。用電控制中心使用的是MIni 2240平臺，在次平臺上嵌入服務器的芯片，達到智能控制的目的。另外還要安裝智能開關，智能開關與GPIO口進行無線連接，這樣就可以把控制中心的用電信號不間斷的傳送給智能開關，智能開關是以單片機作為mcu的，他把接受到的信號進行處理，輸送給繼電裝置系統(tǒng)，來實現(xiàn)對機關單位的用電控制。

三、節(jié)約型用電控制系統(tǒng)的硬件設計

（一）模擬電表模塊的設計

模擬電表的主要功能就是從供電公司獲得電價信息，通過芯片處理后傳送到用電控制中心，用電控制中心的負責人就可以根據(jù)模電表的實時數(shù)據(jù)進行相應的處理，我們所介紹的這款調(diào)試程序是用AT89S52的單片機控制系統(tǒng)搭載電表的mcu ，經(jīng)過無線數(shù)據(jù)的連接將信息傳送到用電中心。

（二）用電控制中心模塊的設計

用電控制中心接受到模擬電表的實時電價信息后，根據(jù)事先已經(jīng)預設好的機關用電設備進行分配，經(jīng)過芯片的處理后把這些信心都傳送到智能開關中，用電控制中心是用采用的MIni 2240的處理系統(tǒng)，搭載Samsung S3C2440A的主流芯片，經(jīng)過usb接口與模擬電表進行相互連接，后面有專門的SPI連接系統(tǒng)，用來接收無線信號，進行無線連接。用電控制中心使用的串口是先進的MIni2240的CONI系列。

（三）智能開關的設計

對于智能開關來說，他的主要功能是接收各種信心進行綜合處理并根據(jù)這些信息來判斷是否進行開關的操作。我們上面已經(jīng)提到智能開關主要是依靠無線信息模塊來接收用電控制中心發(fā)過來的信息，智能開關對這些信息進行處理解析后對每一組用電設備所連接的繼電器進行控制，通過控制這些繼電器最終實現(xiàn)對用電設備的用電控制。值得注意的是繼電器的控制系統(tǒng)是單芯片輸出系統(tǒng)，他需要使用220v額定定壓的系統(tǒng)帶動。反復試驗后，系統(tǒng)使用直流電控制這個系統(tǒng)的所有繼電器。這里面一般是負載端口交流24-380v控制端口：直流3-32v，這些數(shù)據(jù)在整個系統(tǒng)的使用過程中并不是都同時開放的，一般情況下只需要給3-32v的信息就完全可以控制繼電器工作了。

四、節(jié)約型用電控制系統(tǒng)的軟件設計

（一）模擬電表和用電控制中心的串口通信設計

由于用電中心采用的是最先進的mini 2240板塊作為硬件支持平臺，搭載主流LInux操作系統(tǒng)，對S3C2240的端口進行特設程序處理，讓端口可以進行必要的函數(shù)處理。這些對于LInux來說里面所有的機關用電設備的信息都會以文件的形式儲存，CONI通信串口的文件單獨儲存在dew/ttySACI里面，然而LInux下面的這些串口就必須要從TErmios文檔中建立相應的數(shù)據(jù)包，停止位，輸入方式，輸出方式，波特率等等各種參數(shù)的設定。

模擬電表把這些設定好的參數(shù)結(jié)合供電站的電價信息都傳送給用電控制中心，用電控制中心的串口主要是通過先機的通信程序決定的，它包括了單表機片以及用電控制中心的串口通信程序，單表幾篇和通信程序都有非常強的信號接收能力以及信號處理能力，他的直接的連接方式如下：1.單片機里面的主要控制芯片是9600bit他們的通信模式主要有1-8-n-1：2.當單片機發(fā)出請求時芯片就會接收到這些請求信息并做分類處理進行0x99的信號發(fā)送傳輸。3.當主芯片收到這些由單片機發(fā)來的信號時就會反饋出0xAA作為收到信號的反饋信號發(fā)出。

（二）建立數(shù)據(jù)通信過程

由于整個系統(tǒng)具有遠程控制的功能，還需要特別注意在用電控制中心中加入web控制系統(tǒng)來進行遠程服務，在本篇文章中介紹的web系統(tǒng)是使用的boa的先進服務器。當瀏覽器發(fā)出用電控制的信號時里面的boa系統(tǒng)就會自動的進行用電控制的遠程操作，在HTML的頁面上進行相關信息的自動錄入，這些錄入的信息經(jīng)過CGI程序的處理以文字的形式表現(xiàn)在使用系統(tǒng)的登陸頁面上，可以讓管理者清楚的了解系統(tǒng)的運行情況，以及控制系統(tǒng)的工作處理情況。CGI程序服從用戶管理者的指令進行信息的轉(zhuǎn)化，以達到使用者所期望的用途。

結(jié)論：

本文主要是介紹了一套機關單位的用電節(jié)約控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的運行主要是依靠一個互聯(lián)網(wǎng)接口來自動的機型用電設備的控制，從而實現(xiàn)機關單位用電智能化的效果。這個系統(tǒng)簡單，容易操作，錯誤率少，是非常具有實用價值的，因而可以在機關單位廣泛推廣實用。

（作者單位：無錫市梁溪區(qū)機關事務管理局）