楼道灯偷电监测报警设计方案研究

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【摘要】从楼道灯偷电现象时有发生，这不仅损害住户的利益，还有引起火灾等隐患。本文针对此现象，设计一种楼道灯偷电监测与自动报警系统的实现方案。楼道灯电表读数远远大于楼道灯实际用电量时，疑似有从楼道灯偷电现象，手机短信通知工作人员。某层楼梯间照明灯电源处的测量电功率大于照明灯额定功率时，判定该层楼道灯处为偷电接入点，手机短信通知工作人员，实现偷电接入点的自动排查。

【关键词】楼道照明供电；偷电；监测；自动排查；报警

城市生活小区多为高层或多层楼房，这就离不开楼道照明。楼道照明灯为单独的供电线路，所用电费由单元住户共同承担。若有住户从楼道灯私下接电线到家内，给家用电器供电，这部分电能就由楼道灯电表计量，其电费就会由各住户承担，将损害住户的利益。如私接线路给大功率电器供电，由于电流较大，可能引起火灾。报纸、网络等媒体上常见到从楼道灯偷电的报道。本文监测从楼道灯偷电现象，疑似有偷电现象，并自动排查接入点，及时通知工作人员进行处理，保障住户的利益。

1楼道照明灯电气接线

楼道照明灯的供电一般有两种模式：（1）每个单元楼道照明灯单独供电线路，用一块楼道灯电表计量用电量，每层楼梯间均有照明灯；（2）多个单元楼道照明灯共用一回供电线路，多个单元楼道灯共用一块楼道灯电表，每个单元每层楼梯间均有照明灯。不管哪种供电模式，楼道照明灯供电线路原理图均可用图1所示接线图表示。图1中，为第1层、第2层、…、第n层楼梯间的照明灯，分别由诸如声控、光控等控制开关控制其开、合，实现白天灯不亮，晚上人来灯亮、人走灯灭的要求。

2楼道灯偷电监测原理

楼道照明灯一般使用白炽灯、节能灯或白光LED灯，其中白炽灯是耗电最多的一种电光源。楼道照明亮度无需太高，亮度满足行人走动要求即可，楼道照明灯的瓦数无需太大。一般来说，楼道白炽灯的瓦数不会超过40W。同样照明亮度下，其它两种光源所耗用电能比白炽灯小得多。本文以40W普通白炽灯为楼道照明光源计算楼道灯用电量，能表示楼道照明用电的最大值。楼道照明灯白天不亮，晚上人来灯亮、人走灯灭，每天点亮时间不长，一般不会超过3小时。家庭用电主要包括各类家用电器和室内照明。一般家庭家用电器包括电视、冰箱、洗衣机、空调、热水器、厨房电器等必备电器。家庭室内照明多用节能灯或白光LED灯，房间数量不同，使用照明灯的数量不同，照明用电量也不同，但与家用电器用电量相比小得多。一般来说，家庭室内照明总用电量会大于40W。而且家庭每天的用电时间要比楼道照明灯的用电时间长得多。可见，一旦有住户从楼道照明灯私接电线到家内，楼道灯供电线路上的耗电量会比楼道灯正常用电量大得多。据此可判断楼道灯上是否有偷电现象。若住宅楼楼层数用n表示，每层楼梯间均用40W白炽灯照明，采用第一种供电模式，按楼道灯每天点亮3小时计算，若单元楼道灯同时点亮，则每天的耗电量为，即为楼道照明灯每天最大用电量。家用电器虽然功率较大，但并不是同时使用，设普通家庭家用电器每天平均使用功率为250W，每天平均用电16小时，则普通家庭家用电器每天用电量为，即为普通家庭每天最小用电量。可见，家用电器每天按用电最小考虑，而楼道照明用电考虑最多情况，前者用电量也比后者大。若从楼道灯偷电，一般来说，其用电量会比普通家庭的日用电量大，也就比楼道灯实际用电大得多，据此可构成判据1，如下式：(1)上式中，为可靠系数，根据楼层数量和楼道灯瓦数，可取大于1的整数；为单元楼道灯实际用电量，可根据单元楼道灯的数量和瓦数以及每天的点亮时间计算而得。每天固定时刻读取楼道灯电表读数并存储，始终保存至少连续2天的读数。若连续两天楼道灯电表的读数分别用、表示，则相邻两天楼道灯电表读数的变化量可表示为：(2)楼道灯每天用电量变化不大，如没有楼道灯偷电现象，数值很小，几乎为零；如有楼道灯偷电，数值会较大。据此，亦可构成疑似有从楼道灯偷电的判据2，如下式：(3)上式中，为相邻两天楼道灯用电变化量阀值，可根据住宅楼层数和单元楼道照明灯的实际情况预先设定。判据1和判据2可单独使用，也可以同时使用。

3楼道灯偷电监测实现方案

根据第2节所述监测原理，为实现楼道灯偷电自动监测与报警功能，需每天固定时刻自动读取楼道灯电表的读数，并始终存储连续2天的电表读数。然后用判据1、判据2判断是否有疑似偷电现象。若疑似有偷电现象，通过手机短信方式通知工作人员进行排查。排查偷电接入点的方法，目前常用人工排查法，按楼层通过停电方式分批次排查，需至少2名专业人员配合，才可完成，该方式费时费力。本文提出一种自动排查方法。楼道灯偷电监测及自动排查偷电接入点装置的功能框图如图2所示，由主机和n个楼梯间功率采集模块构成，n为楼层总数。主机和楼梯间功率采集模块之间用RS485通信。每个楼梯间照明灯电源处安装楼梯间功率采集模块，用于采集每层楼梯间照明灯电源的电压和电流（如图1、、…、处），计算每层楼梯间照明灯耗用的功率()，并将测量电功率上传给主机。主机安装在楼道灯总电源处（如图1处），具有如下功能：（1）实时读取楼道灯电表读数，时间间隔可按天设定，监测是否有偷电现象，如有疑似偷电现象，用短信方式通知工作人员。（2）自动排查偷电接入点，手机短信方式通知工作人员。主机的工作过程如图3所示。主机采集楼道灯总电源处的电压、电流，计算单元楼道灯耗用的总功率。主机可用如下判据判断偷电接入点，(4)上式中，n为楼层总数，为层楼道灯铭牌标示的额定功率，为层楼道灯电源处的测量功率。该判据显然，满足判定条件的楼层照明灯处，即为偷电接入点。与式(1)判据1相似，用电功率亦可构成是否有楼道灯偷电的判据，称为判据3，如下式：(5)上式中，为可靠系数，根据楼层数量和楼道灯功率，可取大于1的整数；为单元楼道中所有照明灯铭牌标示的额定功率之和；为单元楼道灯总电源处的测量电功率。

4结论

本文针对时有从楼道灯偷电的现象，分析了楼道灯供电线路的特点、楼道照明灯和普通家庭家用电器的耗电特征及其区别，给出了判断从楼道灯偷电的三个判据和判定偷电接入点的判据，设计了楼道灯偷电监测及自动排查偷电接入点装置的实现方案，实现了实时监测楼道灯偷电现象、自动排查偷电接入点、短信通知工作人员的功能。本文所做工作可以有效保护住户的利益，节省工作人员排查偷电点的时间。

作者:田毅 单位:山东师范大学附属中学

参考文献

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