高校基于EPON光纖網絡的配電系統(tǒng)和供水系統(tǒng)信息化建設

李偉根

摘 要：高校在經過幾輪合并潮之后，無論是211高校還是非重點院校，大都變成了一個個包含多個校區(qū)或分院的高?！昂娇漳概灐薄８鱾€學?；诒ＷC供電供水安全考慮，都有需要將配電管理和供水管理改造成基于EPON光纖網絡的信息化系統(tǒng)。在高校校園內充分利用高校校園EPON光纖網絡建設高速、智能化、信息化、人性化的配電系統(tǒng)和供水系統(tǒng)，既可以實現(xiàn)水電管網異?？焖俜磻c處理，又可以在占地面積廣闊的校園內降低人工巡查的勞動強度，為高校降低辦學成本，提升管理水平奠定基礎。

關鍵詞：EPON光纖網絡 配電網 加壓泵站 供水管網 信息化

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（c）-0006-02

1 高校配電系統(tǒng)供水系統(tǒng)面臨的新形勢

高校經過合并、擴招、設立新校區(qū)等幾輪“膨脹”之后，配電網絡范圍、配電室數(shù)量、配電箱數(shù)量等都急劇變大，再加上不是統(tǒng)一規(guī)劃和建設，各種年代的設備都有、技術參數(shù)和性能差異大，存在非常大的管理難度；其次校園面積也成倍增長，巡查難度加大；另外一些容易遭受水災的城市，其區(qū)域內高校的配電運行安全更需要有新的技術手段來保障。高校供水，大多采用主備供水模式，即市政供水主供，學校內部設立蓄水池進行二次加壓供水作為備供，針對高層建筑，都是在樓棟內設計變頻加壓泵，以解決高層建筑市政供水壓力不足的問題，其他配電系統(tǒng)面臨的問題在供水上問題更突出，一些建校年代久遠的高校，連供水管網圖都缺失，供水管網的走向、材質、口徑等信息都不清楚，常常出現(xiàn)一處維修到處關閥就是達不到停水的目的。

水電作為學校正常教學生活的必需品，如何正常保障供給都不是一個可以輕視的問題。

2 高校配電系統(tǒng)信息化建設設計

高校在保障正常教學生活的過程中，都建設了成熟的基于EPON的光纖網絡，這條學校范圍內的通信“高速公路”延伸到了每棟建筑、每個房間，具有帶寬高、數(shù)據(jù)吞吐量大、可配置的特點，在這條信息的“高速公路”上可以復合學校所有的管理業(yè)務，一種方式是多纖芯的光纖網絡環(huán)境下，不同的業(yè)務采用不同的纖芯，實現(xiàn)物理上的相互隔離，保證各自系統(tǒng)的獨立性，有利于各個系統(tǒng)運行安全可靠。另外一種是采用基于VPN虛擬隧道技術，不同的業(yè)務通過不同的“隧道”保證數(shù)據(jù)與業(yè)務的隔離。無論采用何種方式，對于我們需要建設的基于EPON光纖網絡的配電自動化、信息化系統(tǒng)都是能夠實現(xiàn)的。

配電系統(tǒng)信息化建設要能實現(xiàn)：電網各級設備運行工況診斷、電能質量異常報警、節(jié)約電能的使用（提高功率因素）、各開關各設備以及配電室或配電房環(huán)境監(jiān)測，從而實現(xiàn)無人值守，有異常自動告警甚至自動處理的目的。

配電系統(tǒng)信息化建設主要設備包括：基于校園EPON光纖網的配電室ONU單元、交換機設備、數(shù)據(jù)采集網關，另外功能單元級設備包括：電操開關、多功能智能電表（功能包括：有無功電量、電流電壓、諧波含量等）、煙感、紅外感應、溫度感應、攝像頭等末端傳感計量設備。

通過各個功能設備的運行，可以實現(xiàn)以下功能。

（1）各個配電回路的開關狀態(tài)檢測包含開關的開閉情況，在電路出現(xiàn)緊急情況或異常時，可以通過遠程指令控制開關動作，保障供電安全。

（2）多功能智能電表可以計量每個回路的有無功電量、三相電流、三相電壓、各類用電極值、事件上報、諧波電量等為下一步的管理和控制提供依據(jù)，在出現(xiàn)電能質量嚴重異常時，可以實時觸發(fā)配電系統(tǒng)的相關管理功能，下發(fā)各項操作和指令，以保證電網安全。

（3）煙感和溫感設備是在配電室運行出現(xiàn)異常時，通過采集網關設備向控制中心告警。

（4）攝像頭在配電室配置和安裝，可以實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控，一旦有非法進入（包括人以及動物等）以及積水等，立即進行報警，并通過系統(tǒng)自動撥號警示管理人員。

（5）通過系統(tǒng)的監(jiān)測聯(lián)動運行，動態(tài)生成一次接線圖（含各種瞬變監(jiān)測量）、二次接線圖，能明確直觀地表述各個配電房線路的實際情況。在后臺系統(tǒng)中提供接口接以收標準的XML格式文件傳輸?shù)母骷売嬃侩娏繑?shù)據(jù)，提供線損計算數(shù)據(jù)。功率因素計算，并控制無功補償?shù)耐肚械取?/p>

（6）針對多回路供電或供電環(huán)網，可以有效進行配電網潮流分析，各級斷路器進行供電路由重組，及時對故障點進行診斷并采取隔離措施，保證配電網絡安全。

總之，在正常運行情況下，通過監(jiān)視配網運行工況，優(yōu)化配網運行方式；當配網發(fā)生故障或異常運行時，迅速查出故障區(qū)段及異常情況，快速隔離故障區(qū)段，及時恢復非故障區(qū)域用戶的供電，縮短對用戶的停電時間，減少停電面積；根據(jù)配網電壓合理控制無功負荷和電壓水平，改善供電質量，達到經濟運行目的；合理控制用電負荷，從而提高設備利用率；提高自動化運行與管理水平，達到減員增效的目的。

3 高校供水系統(tǒng)信息化建設設計

在通信網絡建設方面供水系統(tǒng)的信息化與配電系統(tǒng)信息化可以共用同一個通信通道，都優(yōu)先采用基于校園EPON光纖網絡的通道，其中接入的中間設備與配電系統(tǒng)也相同，某些設備還可以共用。一些大口徑的水表和壓力表大都安裝在戶外井底下，要考慮通信信號線的入戶問題，只有在信號線就近進入樓棟，才可以充分發(fā)揮校園網絡的作用。針對各個二次加壓泵站的無人值守通信設計，基本設計上與配電室的信息化建設相同。

供水系統(tǒng)信息化建設要能實現(xiàn)：用水樓棟以及單位耗水量計量、供水質量考核（供水質量包括用戶端壓力監(jiān)測、水質監(jiān)測等）；供水管網關鍵節(jié)點用量、流速、壓力、水質監(jiān)測，必要是通過電控閥門可以停止供水；市政供水主管道或者二次加壓泵出水用量、流速、壓力、水質監(jiān)測；針對加壓泵站的無人值守設計，包含視頻監(jiān)控、煙光感探頭、紅外感應、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、排澇電泵的監(jiān)測等。

供水系統(tǒng)信息化建設主要設備包括：各種口徑智能遠傳水表（具有計量、流速、水質監(jiān)測功能）、智能遠傳壓力表、電控閥門、攝像頭、溫感光感、紅外探頭、水位監(jiān)測傳感、智能電表（監(jiān)測變頻泵站及排澇泵的運行工況）、智能變頻泵本身的數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集網關、交換機、光纖接入設備（ONU等）。

通過各個功能設備的運行，可以實現(xiàn)以下功能。

（1）市政供水或二次加壓供水的出水壓力檢測，防止壓力過高或過低；安裝帶有水質監(jiān)測功能的智能水表，可以達到在計量用水量的同時監(jiān)測供水水質的變化，緊急情況下，可以通過電控閥門快速停水。

（2）通過安裝溫度感應、濕度感應可以監(jiān)測各類設備是否處在安全運行環(huán)境，紅外感應在有人或動物非法進入時，觸動各種自動報警系統(tǒng)，防止用水安全事故的發(fā)生。

（3）攝像頭的安裝可以監(jiān)視非法侵入，防止諸如投毒等惡性事件的發(fā)生；也可以通過視頻圖像進一步關注各類設備的運行，達到遠程值守的目的。

（4）加壓泵站的排澇池溝的水位監(jiān)測，在發(fā)生透水事故導致泵站內水位快速上漲時，通過水位控制浮球，觸動排澇電泵的投入運行，防止由于內澇導致設備和其他財產損失。

（5）對加壓泵供電回路進行監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)變頻加壓泵的異常運行，在出現(xiàn)電壓、電流、相位異常時，采取立即切斷電源措施，防止變頻泵損壞或損毀擴大。

（6）在供水管網關鍵節(jié)點安裝智能遠傳水表（含計量、水質監(jiān)測功能）、壓力表，可以實現(xiàn)供水管網運行狀態(tài)的監(jiān)測，通過管網的壓力損失及水損分析，及時發(fā)現(xiàn)暗涌和滲漏的發(fā)生，防止水資源的流失，減少損失。

（7）供水末端的用水單位進行用水計量與考核，可以實現(xiàn)收費與節(jié)能指標管理，而壓力檢測可以發(fā)現(xiàn)供水末端是否存在壓力不夠，需要進行加壓供水；水質檢測可以考核供水質量，為用戶提供合格的水源，防止飲用水安全事故的發(fā)生。而控制閥可以在緊急情況下實現(xiàn)遠程快速斷水，防止水資源浪費。

總之，在系統(tǒng)正常運行情況下，為供水提供足夠的保障，防止供水事故的發(fā)生，快速診斷問題，快速處理，最大程度防止停水的發(fā)生。通過系統(tǒng)的建設，提高管理水平，提升智能化程度，減少人工值班強度，達到減員增效的目的。

4 高校配電系統(tǒng)供水系統(tǒng)信息化建設的延伸應用

配電系統(tǒng)和供水系統(tǒng)可以結合學校GIS地理信息系統(tǒng)建設，將所有配電線路和供水管網實時反饋到地理信息系統(tǒng)中，無論是故障報警還是診斷都可以直觀反應，管網材質、粗細、埋深都可以提供給維修人員，有利于快速處理問題。另外在配電網運行管理中針對不同的開閉回路是否要增容，是否需要調整電能分配，都可以由配電信息化系統(tǒng)提供改造依據(jù)。供水管網的管理與調整依據(jù)都可以來至于供水信息化系統(tǒng)，達到合理分配能源、高效利用能源的目的。

在用水用電的實際收費結算管理中可以與學校門戶系統(tǒng)、財務系統(tǒng)、網絡支付系統(tǒng)等系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接，可以實現(xiàn)用能的“互聯(lián)網+”管理，為學校的水電運行與管理提供科學化、智能化、信息化、人性化服務。

通過配電系統(tǒng)信息化和供水系統(tǒng)信息化的建設，依托于學校EPON光纖網，可以極大地提升學校針對用電用水的管理水平、保障學校水電的供應、防止各類災害事故的發(fā)生，通過綜合管理可以減少能源的損耗，降低人員開支，無論從經濟效益和社會效益來看，都有建設的價值和意義。

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