學(xué)生公寓智能斷電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

曲永政 陳俊永

摘 ?要：學(xué)生用電安全意識(shí)薄弱，宿舍內(nèi)漏電、超負(fù)荷用電、違規(guī)用電等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，尤其是在宿舍沒有人的情況下，更容易發(fā)生電氣火災(zāi)。針對這個(gè)問題，本研究以“人走斷電”的設(shè)計(jì)理念，從技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了宿舍供斷電的智能管控，對預(yù)防宿舍電氣火災(zāi)，規(guī)避宿舍用電風(fēng)險(xiǎn)起到一定的作用。

關(guān)鍵詞：學(xué)生公寓 ?用電管理 ?人走斷電

學(xué)生公寓作為學(xué)生日常生活和休息的場所，是消防安全的重點(diǎn)場所。目前，大部分學(xué)生公寓，普遍采用自動(dòng)化控制的用電管理系統(tǒng)。與從前的人工管理模式相比較，自動(dòng)化程度有了較大的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了電力計(jì)量、遠(yuǎn)程控制、功率限制等功能，安全隱患也相對減少。但是反限電插座、小功率的違規(guī)電器也隨之出現(xiàn)，宿舍無人情況下充電、用電情況非常普遍。

一、學(xué)生宿舍用電安全現(xiàn)狀

（一）宿舍用電安全風(fēng)險(xiǎn)情況

學(xué)生宿舍內(nèi)的用電安全風(fēng)險(xiǎn)主要來自違章電器和違規(guī)充電兩方面。首先是學(xué)生在公寓內(nèi)使用劣質(zhì)電器和大功率電器。包括電爐、電熱杯、電熨斗、電熱棒、電飯煲、電餅鐺、電磁爐、電褥子、電熱寶、電梳子、燙發(fā)器、應(yīng)急燈、反限電插座、魚缸加熱棒。有的學(xué)生缺乏社會(huì)經(jīng)驗(yàn)，貪圖便宜購買劣質(zhì)電器在宿舍使用;有的學(xué)生存在僥幸心理，認(rèn)為在宿舍使用違章電器沒有危險(xiǎn)。所以，在宿舍使用違章電器的情況屢禁不止，有時(shí)出現(xiàn)幾人同時(shí)使用的情況，使電線超負(fù)荷，很容易造成短路引起火情。其次，是在宿舍內(nèi)違規(guī)充電。如今，電動(dòng)車在校園內(nèi)十分普遍，學(xué)生為了方便，偷偷將電池拿到宿舍進(jìn)行充電，或者將從宿舍私拉電線給電動(dòng)車充電。充電時(shí)如果線路短路產(chǎn)生火花，一旦燃燒，3分鐘火焰溫度即可達(dá)1200℃，且電動(dòng)車車體可燃材料易產(chǎn)生有毒氣體，毒煙以每秒1米的速度快速向上，迅速蔓延誘發(fā)亡人火災(zāi)事故。短路引起火情。還有的學(xué)生為了方便，將手機(jī)充電器等在上課時(shí)間直接插在插座上，在無人看管的情況下，極易引發(fā)充電器爆炸等事故。

（二）宿舍用電管理方式情況

以往，高校對學(xué)生宿舍用電一般采取統(tǒng)一管制。最早靠宿舍管理員人工手動(dòng)控制閘刀開關(guān)對宿舍進(jìn)行供電、斷電，后來逐漸發(fā)展為利用“空氣開關(guān)+可編程時(shí)間控制器+接觸器”的定時(shí)自動(dòng)控制，按照學(xué)校作息制度及其他相關(guān)規(guī)定在一定時(shí)間段內(nèi)向宿舍供電。近幾年，為方便學(xué)生的生活和學(xué)習(xí)，一些高校不再限制學(xué)生宿舍的用電時(shí)間。在這種情況下，學(xué)生在宿舍用電的時(shí)間和頻率不斷增加，雖然這種做法方便了學(xué)生，但卻大大增加了產(chǎn)生電能浪費(fèi)，供電設(shè)備過載或短路等電氣問題的可能性，不僅造成能源浪費(fèi)，影響正常供電，甚至還埋下了火災(zāi)和觸電等安全事故的隱患。

目前，大多數(shù)高校學(xué)生宿舍都配備智能電表，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程售電、遠(yuǎn)程控制和功率限制等功能，但無法根據(jù)每個(gè)宿舍的情況分別控制宿舍用電，無法實(shí)現(xiàn)宿舍無人情況下的供斷電控制。

二、智能斷電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)理念

宿舍有人的情況下發(fā)生火情，一般都能被學(xué)生及時(shí)撲滅，不會(huì)造成損失。而宿舍沒有人的情況下發(fā)生火情，被發(fā)現(xiàn)時(shí)火勢已經(jīng)很難控制，容易造成較大事故。智能斷電系統(tǒng)以“人走斷電，來人供電”為設(shè)計(jì)理念。當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到宿舍成員全部已出學(xué)生公寓樓后，會(huì)將該宿舍標(biāo)記為無人宿舍，然后向電表系統(tǒng)發(fā)出拉閘指令，對相關(guān)學(xué)生宿舍進(jìn)行斷電;當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到該宿舍有1名及以上成員進(jìn)入公寓樓后，則向電表系統(tǒng)發(fā)出合閘指令，恢復(fù)宿舍正常供電。既不影響學(xué)生使用宿舍電源，又從源頭上消除了無人情況下宿舍電氣火災(zāi)隱患。

（二）系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)

1.可以識(shí)別宿舍成員在樓內(nèi)還是在樓外。以學(xué)生進(jìn)出樓的閘機(jī)刷卡記錄為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，公寓閘機(jī)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)一人一卡進(jìn)出公寓，不但有效防止了尾隨入樓的情況，同時(shí)也為控制斷電提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.學(xué)生宿舍安裝可遠(yuǎn)程控制的電表，可以遠(yuǎn)程接受系統(tǒng)發(fā)出的供斷電指令。目前，大多數(shù)學(xué)校的宿舍電表都可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，一般還具有雙路計(jì)量、多路控制、惡性載荷判斷等功能。

3.有學(xué)生住宿管理信息系統(tǒng)，用來有效識(shí)別宿舍內(nèi)有無學(xué)生。

（三）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。智能斷電系統(tǒng)通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將學(xué)生公寓管理信息系統(tǒng)、閘機(jī)管理系統(tǒng)、智能電表管理系統(tǒng)三個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)信息互通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能供斷電。對三個(gè)系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，采用了mysql數(shù)據(jù)庫，按照權(quán)限對中間庫直接操作的辦法來解決大數(shù)據(jù)量的交互。

2.系統(tǒng)工作流程

閘機(jī)系統(tǒng)通過刷卡或人臉識(shí)別獲得進(jìn)出人員身份信息后，通過下位機(jī)進(jìn)行身份核對，當(dāng)確認(rèn)人員有進(jìn)出權(quán)限后，通過控制電機(jī)打開閘翼允許人員通過，并通過11組光電的遮擋順序，判斷出人員的進(jìn)出方向，當(dāng)判斷實(shí)際人員進(jìn)出方向與獲得身份權(quán)限終端一致時(shí)，閘翼打開直至人員通過閘機(jī)。

當(dāng)外部設(shè)備通過中間庫（宿舍信息）獲取宿舍相關(guān)信息，識(shí)別出某一宿舍的全部學(xué)生刷卡（刷臉）已出，則在與學(xué)生用電管理系統(tǒng)對接的中間庫中寫入宿舍信息、指令代碼等，用電管理系統(tǒng)定時(shí)掃碼中間庫，按照這些信息對電表進(jìn)行拉閘操作，從而完成該宿舍無人智能斷電過程。反之，當(dāng)閘機(jī)系統(tǒng)識(shí)別到該宿舍有一名學(xué)生刷卡（刷臉）已進(jìn)，電表系統(tǒng)則進(jìn)行合閘操作，即立刻給電的功能。購電程序每隔一定時(shí)間執(zhí)行相關(guān)指令，對電表進(jìn)行操作。因操作會(huì)存在失敗，因此有操作次數(shù)，達(dá)到一定操作次數(shù)將不再下發(fā)指令，需重新插入相關(guān)操作。

三、研究意義

學(xué)生公寓智能斷電系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生宿舍電控的智能化管理，該系統(tǒng)在安全用電和合理開放用電之間找到了很好的結(jié)合點(diǎn)，既體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，有提高了用電的安全性。從源頭上消除了無人情況下學(xué)生宿舍電氣火災(zāi)的安全隱患。在學(xué)生公寓用電安全管理和防火工作中起到了積極作用，提升了學(xué)生公寓的安全指數(shù)，保障了學(xué)生公寓的安全。