一种智慧校园建设学生用电安全监测预警系统

本发明涉及智能校园建设，具体为一种智慧校园建设学生用电安全监测预警系统。

背景技术：

1、校园用电安全是学校安全工作的重要组成部分，更是学校正常教学秩序的必要保障；同时为响应国家节约能源的号召，提倡节能型教室是非常有必要的，因此本发明提出一种智慧校园建设学生用电安全监测预警系统。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智慧校园建设学生用电安全监测预警系统，所述寝室智能用电智能监测器将数据上传至宿舍管理员处的寝室楼层监视器，随后寝室楼层监视器再将数据上传至云端存储并做大数据分析，校园控制中心可以直接访问云端获取用电数据，也可以通过寝室楼层监视器获取用电数据，由移动网和互联网构建云服务器平台，将系统采集到的用电数据通过移动网技术上传至云服务器上，进行存储与云计算，云服务平台可以将反映电气状态的实时数据上传至学校用电管理人员的电脑屏幕和手机端，同时校园控制中心和寝室管理员可以用手机通过校园网查询学生用电信息，掌握学生用电情况，如有安全问题，可以及时作出应急措施，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，收集用电参数，将收集到的数据通过加工、整理和分析后转化为所需信息，进而分析出学校存在的不合理的用电点，通过大数据分析，可自动识别电器的安全隐患及负载类型，建立隐患识别系统，系统根据学校各用电设备的阈值进行报警，当学生使用违规用电器时，通过分析可以得出此违规负载的类型及具体的学生寝室房间号，同时学生寝室会断电，学校后勤人员从而采取相应措施。

2、优选的，所述硬件设备的选型应根据校园的实际需求和系统架构规划进行，主要设备包括智能电表、电力监控设备、ups不间断电源等，这些设备应具备精度高、稳定性好、易维护等特点，并能够满足未来扩展的需求，数据安全与保护是智慧校园用电系统建设中不可忽视的一环，应采取多种措施保障数据的安全，如数据加密、备份存储、访问控制等，还应建立完善的安全管理制度和应急预案，以应对可能出现的安全问题。

3、优选的，所述在电源模块中，220v市电进入通过5v电源转换模块输出5v电压，由于rn8209计量芯片的工作原理要求，模拟地agnd需要连接到220v火线上，因此为将agnd与单片机的数字地gnd分开，加入了b0505s-1wr3dc-dc转换模块，该模块可以隔离电源模块的电源与输入电源，主要应用于继电器驱动电路，由于用电计量模块的驱动电压为5v，主控芯片stm32f103cbt6的驱动电压为3.3v，因此将5v的开关电源进一步转化为3.3v电源供芯片使用，该功能通过ams1117-3.3稳压器实现，微处理器是智能插座的智能控制部分，采用stm32f103cbt6单片机作为主控芯片采集、分析处理电能数据，通过wifi模块和房间控制器通信，发送、接收远程控制器发出的数据和指令，mcu与用电计量模块之间通过spi的方式进行通信，spi的通信方式为主从全双工方式，连接cs、sck、sdo、sdi四根线，其中片选信号cs连接芯片的pb12引脚以选中控制芯片，当片选信号为使能信号时，对芯片的操作才有效；时钟信号sck连接到pb13引脚以让主设备提供脉冲时钟，从而为数据的传输和发送提供参考时序，基于该脉冲传输数据；sdo为主设备输出，从设备输入，该线于引脚pb15相连；sdi为主设备输入，从设备输出，该线与pb14引脚相连。

4、优选的，所述应深入分析断面尺寸、铺设方式、使用寿命等因素设定电流上限，以实现过载停电，一套电力流量为2200w，如果室内总用电量超过2200w，系统它能实时检测和分析数据，起到报警作用，切断电源，系统也可以设定校园总电力负荷的上限，其中大部分在30a以下，如果电流突然超过设定的范围，系统会被自动切断电流计，在校园中进行安全建设的时候，需要借助计算机来实现电网监控调度自动化建设，其中监控中心需要正确设置到主变电站中，监控系统需要集中进行控制，在这个时期，需要和智能校园开展综合监控以及实时监控，自动监控具备监控功能、报警功能和共享功能功能，其中系统的监控功能就是在系统中借助相关的计算机软件来检测软件的运行情况，报警系统就是系统在产生故障之后，会产生警报信号，而且可以在现代网络上实现对于电力数据的共享。

5、优选的，所述pc机通过c语言程序实现数据节点的绘制、动态显示、查询历史数据和报警记录，在手机端有app，学校宿舍管理人员可以通过访问app实现查询与远程控制，当学生使用违规用电器时，宿舍管理人员可以通过手机app实现寝室断电，系统上电后，进行各端口初始化，搜索并加入网络，定时读取寝室用电信息，将用电信息保存并上传，进行数据分析处理；若存在安全隐患或使用违规用电器，则发送报警信号并做出相应的响应；若无安全隐患，则继续读取用电信息并上传至云端。

6、优选的，所述电缆接线时接头进行两次绝缘处理，先用防水pvc胶带缠绕后再用自粘带或收缩管等材料密封，接头处要朝上，这样水汽就不易在接头处积聚，建议采用专用的绝缘密封防水连接器，灯杆检修孔内的接头应位于孔内上方，一般距地面300mm以上，若有些路段易积水或有过积水的情况，接头应抬高至可能达到水位的上方，学校工地实际施工中，经常会临时使用电焊机、切割机、手电钻等施工工具，需要使用220v或380v电源短时工作，而工地技术人员往往忽视这类临时负荷的用电的计算，具体施工人员更会贪图方便省事不按规范操作接线，造成多台设备共用一个开关箱、一套配电保护装置，根本达不到一机、一闸、一漏、一箱的规范要求，实际检查中，校园工地上有的施工人员将两根导线直接挂在闸刀开关保险丝上，造成闸刀开关保险丝裸露；有的是将电源线直接插入插座孔中，造成触电事故；而且这两种接线都会增加用电负荷，且电源线搭接点非常容易氧化，导线间的接触点不断发热或超负荷都会引起校园工地电气火灾事故的发生。

7、优选的，所述学生公寓用电智能管理系统在0～24时之间，全时段对电路中的恶性负载进行实时监控，一旦有恶性负载接入，通过对主继电器进行操作，及时进行断电，当开关值处于“报警”时，启用恶性负载识别限制功能，并在恶性负载使用时报警；当开关值处于“跳闸”时，启用恶性负载识别限制功能，并在恶性负载使用时跳闸；当开关值处于“关”时，不启用恶性负载识别限制功能.恶性负载的功率区间可从30w起到最大为电表额定负荷，最多可以设6个区间，当设定功率区间内的阻性负载投入使用时，电表将跳闸停止供电.为保证正常使用的负载，如饮水机、电热水器等，可以在设定受控区间时加以区分，从而不受负载识别限制，当开关值处于“报警”时，启用分时段功率限制功能，并在分时段功率限制使用时报警；当开关值处于“跳闸”时，启用分时段功率限制功能，并在分时段功率限制使用时跳闸；当开关值处于“开”时，启用分时段功率限制功能；当开关值处于“关”时，不启用功率限制功能.分时段表的时间段最多可设6个，每个时间段的起始时间、终止时间可在上位机上设定，并下传存储于电表内，由电表根据设定时间自动执行。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

9、本发明分别从硬件平台和软件设计两个部分进行了介绍，实现了电量的精确检测和可靠预警，可实现电器的启停、电路过载报警、电量数据上传等功能，ui设计安排合理，便于用户的学习和操作，当出现安全隐患时，系统发出报警，同时学校后勤管理部门与寝室楼层管理人员会收到报警信息，从而采取相应措施，以智能化的方式解决用电的安全隐患，该系统可应用于学校的安全用电管理，满足学校后勤部门对校园安全的管理需求。