王孟春

抖圈官网 上海嘉定 201801

  人生人身清静是各人关注的话题，2019年12月中国消防统计近五年爆发在天下学生宿舍的火灾2314起（中国消防2019.12.应急治理部消防救援局官方微博），违规电器是引生气灾的主因
。若是在各睡房装置智能用电监测器实时监视线路参数，将用电参数以数字或图像显示，学生若使用违规用电器，系统能自动识并切断电源，宿舍治理者电脑上弹出学生使用违规用电器的信息，将是对火灾的有用预防
。本文设计了智慧校园清静用电监测系统，通过信息化方法实现校园内种种资源有用集成、整合和优化
。系统监测器以树莓派为焦点，准时将收罗的用电信息上传至云端存储与备份，完成数据剖析、能耗治理、过载报警等功效
；可远程监控，宿舍治理者用手机通过校园网可会见该系统，掌握学生用电情形做出有用应答
。

 

  凭证中国消防统计的近五年的2314起天下学生宿舍火灾，使用违规用电器是引发学生宿舍火灾的主要因素，以是，增强学校消防清静事情，对预防和镌汰校园火灾的爆发具有十分主要的意义
。现有的限制学生用电的方法是在电路中接入包管丝或者空气开关，当用电凌驾负荷时断电，此种要领设置简朴，可是无法对电气事故举行详细剖析
。本系统针对以上问题，应用物联网和云平台手艺，对学校用电情形举行智能化剖析监控，在每间睡房装置智能用电监测器，并将用电参数以直观的数字或图像显示在宿舍治理职员和校园控制中心的电脑界面，当学生使用违规用电器时，系统能自动识别违规负载并切断学生所用电源，同时，宿舍治理职员和校园控制中心的电脑上收到使用违规用负载类型和学生睡房号的新闻并做来由置，没收学生使用的违规用电器，这将是对电气火灾的有用预防
。

 

  引起校园电器火灾隐患的缘故原由主要有过负荷火灾、短路火灾和泄电火灾三种方法
。本系统应用物联网和云平台手艺对学校用电情形举行剖析监控，有用地预防火灾的爆发
。

图1-1智慧校园清静用电监测系统总体架构

  图1-1为系统的总体架构，系统在事情时，每个房间的智能用电检测器准时读取宿舍的用电数据
。每层楼上安顿一个睡房楼层监视器，利便宿舍治理员发明用电问题
。学
？刂浦行脑蚪康挠玫缧畔⒒阕
。

 

  睡房智能用电智能监测器将数据上传至宿舍治理员处的睡房楼层监视器，随后，睡房楼层监视器再将数据上传至云端存储并做大数据剖析
。校园控制中心可以直接会见云端获取用电数据，也可以通过睡房楼层监视器获取用电数据
。

 

  由移动网和互联网构建云效劳器平台
。将系统收罗到的用电数据通过移动网手艺上传至云效劳器上，举行存储与云盘算
。云效劳平台可以将反应电气状态的实时数据上传至学校用电治理职员的电脑屏幕和手机端，同时，校园控制中心和睡房治理员可以用手机通过校园网盘问学生用电信息
。掌握学生用电情形，若有清静问题，可以实时作出应急步伐
。

 

  依据学校正常用电数据，设置报警和违规负载类型参数的标准值，网络用电参数，将网络到的数据通过加工、整理和剖析后转化为所需信息，进而剖析出学校保存的不对理的用电点
。

 

  通过大数据剖析，可以自动识别电器的清静隐患及负载类型，建设隐患识别系统
。系统凭证学校各用电装备的阈值举行报警
。当学生使用违规用电器时，通太过析可以得出此违规负载的类型及详细的学生睡房房间号，同时，学生睡房会断电，学校后勤职员从而接纳响应步伐
。

 

  睡房智能用电监测器用来监控睡房用电信息、举行无线通讯和执行下令的操作，其总体设计框图如图3-1所示
。包括收罗
？椤⒈ň
？椤⒓痰缙髂
？楹涂刂颇
？
。

图3-1睡房智能用电监测器的总体框图

  系统接纳IM1277单相互感式电能质量检测仪收罗电量信息，能够完成电能丈量、收罗及传输，准确高精度地丈量单相交流电压、电流、功率、电流及总电量等电参数
。收罗
？榈牡缏吠既缤3-2所示
。220V电压经由电压互感器和电流互感器处置惩罚，变为较小的电流信号并通过电路传到电能计量芯片，将模拟信号转换为数字信号，然后通过串口送入树莓派控制中心
。

图3-2电量收罗电路

  系统接纳新闻推送的方法实现报警功效，将主控制器与报警
？橄嗔，当电路中接入违规用电器时，负载总功率会增大，控制系统检测到这一信号后，连忙控制报警
？楸ň⑻，同时，系统会纪录下跳闸时间、房间号和负载类型
。

  交流继电器
？樵蛲ü〉缌鞯慕涣髦行募痰缙魍ü锟刂菩藕攀迪侄源蟮缌骷痰缙鞯目刂
。当电路中接入违规负载时，在控制系统的“指挥”下完成继电器-继电器的控制，使电路断路
。

图3-3继电器电路图

  树莓派作为系统的控制中心，可装置操作系统并可以直接将所写的编程运行，卡片主板周围有USB接口和以太网接口
。树莓派控制所收罗的内容以及电路的状态，将收罗到的用电数据举行处置惩罚和生涯并上传至云端，当经由数据剖析后得出学生使用违规用电器的信息时，树莓派控制电路断开
。

图3-4树莓派实物图

  PC机通过C语言程序实现数据节点的绘制、动态显示、盘问历史数据和报警纪录
。同时，在手机端有APP，学校宿舍治理职员可以通过会见APP实现盘问与远程控制，当学生使用违规用电器时，宿舍治理职员可以通过手机APP实现睡房断电
。

 

  系统上电后，举行各端口初始化，搜索并加入网络，准时读取睡房用电信息，将用电信息生涯并上传，举行数据剖析处置惩罚
；若保存清静隐患或使用违规用电器，则发送报警信号并做出响应的响应
；若无清静隐患，则继续读取用电信息并上传至云端
。循环此历程
。系统程序流程图如图3-5所示
。

图3-5系统程序流程图

 

  选取差别类型的负载如灯胆、电吹风，划分接入电路中，模拟睡房用电情形，灯胆模拟正常用电器，电吹风模拟违规用电器，每个用电器测试十次
。

 

  负载是灯胆时的电流与电压的测试数据，见表4-1
；负载是灯胆时电压的测试数据，见表4-2
；负载是吹风机时的电流测试数据，见表4-3
；负载是吹风机时的电压测试数据，见表4-4
。

表4-1负载是灯胆时的电流与电压的测试数据

表4-2负载是灯胆时电压的测试数据

表4-3负载是吹风机时的电流测试据

表4-4负载是吹风机时的电压测试据

 

  当电路中接入电灯胆时，灯胆正常事情，实时显示电压值、电流值以及电功率曲线，在电脑界面无报警信息，可以用手机通过校园网会见系统，审查用电信息
。

 

  当电路接入电吹风时，系统检测到此负载为违规用电器，在电脑界面弹出报警框，同时自动断开电源
。图4-1为灯胆电功率转变曲线，图4-2为智能用监检测器实物图
。

图4-1灯胆电功率转变曲线

图4-2智能用电检测器实物图

  Acrelcloud-6000清静用电云治理系统能够对剩余电流、装备温度、故障电弧等电气故障举行实时监控、报警、纪录，并且通过云端的远程控制
。装备与云端的通讯偏向不受限制，能上传数据、透传指令，并时间显示实时状态
。通过对上传至云端的数据举行剖析，为用户提供火灾隐患的相关数据，能够及早的发明问题并实验排查，阻止火灾的爆发
。另一方面，云平台提供超大容量的信息贮存及稳固的效劳，提升了效劳质量，对用户的久远生长具有战略意义
。别的，该系统通过集中监控，使得数据通过每个节点的4G网络传输至云端集中式治理和监控，主控端安排于都会消防大队，从而能够对收罗的信息举行统一的监控和治理
。

 

  （1）清静用电羁系效劳系统包括清静用电治理云平台、电脑终端显示系统、手机APP、泄电探测器、泄电互感器、电流互感器等
。

  （2）清静用电羁系效劳系统平台能展示剩余电流、温度、电流等电气清静参数的实时监测数据及转变曲线、历史数据与转变曲线、实时报警数据等，能实时显示现场效劳次数、扫除隐患数、未扫除隐患数、报警未处置惩罚数、通例巡检及产品维护等数据，羁系数据能生涯十年以上
。

  （3）手机APP软件同时具有IOS版本和安卓版本，能通过手机APP对每条报警纪录举行呼叫，便于紧迫情形下能尽快通知用电单位
。

  （4）能对各个单位及装备的电气清静运行情形举行自动统计和剖析评估，并随时展示电气清静运行剖析报告
。

  （5）监控探测终端产品知足国家执律例则和有关手艺标准（GB14287.2《剩余电流式电气火灾监控探测器》和GB14287.3《测温式电气火灾监控探测器》）的要求，并通过国家消防产品质量监测磨练中心提供的消防3C认证
。

  （6）泄电探测器能同时探测剩余电流、四路温度、三相电流等参数值，并能通过无线以移动通讯网络接入清静用电羁系系统平台
。

 

5.2.1泄电火灾监控探测器

 

5.2.2故障电弧探测器

  抖圈官网故障电弧产品型号代码为AAFD，共有两种电流品级，可监测回路故障电弧的爆发，并实时预警，提醒用户处置惩罚，避免电弧导致的火灾的爆发
。

 

  AAFD可配合AF-GSM400使用并接入清静用电平台，该产品不可在统一台AF-GSM400下与ARCM混接
。如图：

 

 

 

5.2.3限流式
；て

  抖圈官网限流式
；て餍秃糯胛狝SCP200-1，有三种电流品级，可监测回路短途经载等故障信息，爆发故障时预警和爆发灭弧效果，避免电弧导致的火灾的爆发
。

  ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入清静用电平台，也能够通过插入SIM卡直接上传到平台
。

  以下是ASCP200-1的主要功效：

  短路
；すπ
。
；て魇凳奔嗖庥玫缦呗返缌，当线路爆发短路故障时，能在150微秒内实现快速限流
；，并爆发声光报警信号
。

  过载
；すπ
。当被
；は呗返牡缌鞴厍夜匾涣奔淞杓菪卸奔洌3…60秒可设）时，
；て髌舳蘖鞅
；，并爆发声光报警信号
。

  表内超温
；すπ
。当
；て髂诓科骷事情温度过高时，
；て髌舳孪蘖鞅
；，并爆发声光报警信号
。

  过、欠压
；すπ
。当
；て骷觳獾较呗返缪构够蚯费故，
；て鞅⑸獗ň藕，可预先设置是否启动限流
；
。

  配电线缆温度监测功效
。当被监测线缆温度凌驾报警设定值时，
；て鞅⑸獗ň藕，可预先设置是否启动限流
；
。

  泄电流监测功效
。当被监测的线路泄电凌驾报警设定值时，
；て鞅⑸獗ň藕，可预先设置是否启动限流
；
。

  
；び镁哂1路RS485接口，1路2G无线通讯，可以将数据发送到后台监控系统，实现远程监控
。

 

5.2.4剩余电流互感器

5.2.5AF-GSM400-2G/4G无线上传
？

  AF-GSM400-2G/4G/CE
？槭且豢2G/4G有线无线
？，该无线
？槲寰灿玫缭破教ㄗㄓ媚
？
。

  AF-GSM400接入每块仪表所需流量为20M/月，单个
？榭梢越尤30块仪表
。默认上传距离2分钟，如爆发报警，会实时上传数据
。

5.2.6温度传感器

  温度传感器为一热敏电阻NTC，它提供0-120°的温度监控基准，可以用来监测线缆或配电箱体的温度，提供温度
；
。

 

  本文开发了一种基效劳的智慧校园清静用电监测系统，划分从硬件平台和软件设计两个部分举行了先容，实现了电量的准确检测和可靠预警
。系统选用树莓派作为主控制中心，有很高的精度和可靠性，可实现电器的启停、电途经载报警、电量数据上传等功效，UI设计安排合理，便于用户的学习和操作
。当泛起清静隐患时，系统发出报警，同时学校后勤治理部分与睡房楼层治理职员会收到报警信息，从而接纳响应步伐，以智能化的方法解决用电的清静隐患
。该系统可应用于学校的清静用电治理，知足学校后勤部分对校园清静的治理需求
。

 

[1]田 颖，刘 辉，李琳娜 .智慧校园清静用电监测系统的设计

[2]抖圈官网清静用电治理云平台手册.2020.02版

[3]抖圈官网企业微电网设计与应用手册.2020.06版

  王孟春，女，抖圈官网，主要研究偏向为清静用电智能监测系统的研发与应用，邮箱:2885061386@qq.com
；手机：13524471462（同微信）
；QQ:2885061386