學生公寓智能斷電系統的設計研究

曲永政 陳俊永

摘 ?要：學生用電安全意識薄弱，宿舍內漏電、超負荷用電、違規(guī)用電等現象時有發(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。針對這個問題，本研究以“人走斷電”的設計理念，從技術方面實現了宿舍供斷電的智能管控，對預防宿舍電氣火災，規(guī)避宿舍用電風險起到一定的作用。

關鍵詞：學生公寓 ?用電管理 ?人走斷電

學生公寓作為學生日常生活和休息的場所，是消防安全的重點場所。目前，大部分學生公寓，普遍采用自動化控制的用電管理系統。與從前的人工管理模式相比較，自動化程度有了較大的改進，實現了電力計量、遠程控制、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，宿舍無人情況下充電、用電情況非常普遍。

一、學生宿舍用電安全現狀

（一）宿舍用電安全風險情況

學生宿舍內的用電安全風險主要來自違章電器和違規(guī)充電兩方面。首先是學生在公寓內使用劣質電器和大功率電器。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、應急燈、反限電插座、魚缸加熱棒。有的學生缺乏社會經驗，貪圖便宜購買劣質電器在宿舍使用;有的學生存在僥幸心理，認為在宿舍使用違章電器沒有危險。所以，在宿舍使用違章電器的情況屢禁不止，有時出現幾人同時使用的情況，使電線超負荷，很容易造成短路引起火情。其次，是在宿舍內違規(guī)充電。如今，電動車在校園內十分普遍，學生為了方便，偷偷將電池拿到宿舍進行充電，或者將從宿舍私拉電線給電動車充電。充電時如果線路短路產生火花，一旦燃燒，3分鐘火焰溫度即可達1200℃，且電動車車體可燃材料易產生有毒氣體，毒煙以每秒1米的速度快速向上，迅速蔓延誘發(fā)亡人火災事故。短路引起火情。還有的學生為了方便，將手機充電器等在上課時間直接插在插座上，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，高校對學生宿舍用電一般采取統一管制。最早靠宿舍管理員人工手動控制閘刀開關對宿舍進行供電、斷電，后來逐漸發(fā)展為利用“空氣開關+可編程時間控制器+接觸器”的定時自動控制，按照學校作息制度及其他相關規(guī)定在一定時間段內向宿舍供電。近幾年，為方便學生的生活和學習，一些高校不再限制學生宿舍的用電時間。在這種情況下，學生在宿舍用電的時間和頻率不斷增加，雖然這種做法方便了學生，但卻大大增加了產生電能浪費，供電設備過載或短路等電氣問題的可能性，不僅造成能源浪費，影響正常供電，甚至還埋下了火災和觸電等安全事故的隱患。

目前，大多數高校學生宿舍都配備智能電表，實現遠程售電、遠程控制和功率限制等功能，但無法根據每個宿舍的情況分別控制宿舍用電，無法實現宿舍無人情況下的供斷電控制。

二、智能斷電系統設計

（一）設計理念

宿舍有人的情況下發(fā)生火情，一般都能被學生及時撲滅，不會造成損失。而宿舍沒有人的情況下發(fā)生火情，被發(fā)現時火勢已經很難控制，容易造成較大事故。智能斷電系統以“人走斷電，來人供電”為設計理念。當系統識別到宿舍成員全部已出學生公寓樓后，會將該宿舍標記為無人宿舍，然后向電表系統發(fā)出拉閘指令，對相關學生宿舍進行斷電;當系統識別到該宿舍有1名及以上成員進入公寓樓后，則向電表系統發(fā)出合閘指令，恢復宿舍正常供電。既不影響學生使用宿舍電源，又從源頭上消除了無人情況下宿舍電氣火災隱患。

（二）系統構成的基礎

1.可以識別宿舍成員在樓內還是在樓外。以學生進出樓的閘機刷卡記錄為數據基礎，公寓閘機系統可實現一人一卡進出公寓，不但有效防止了尾隨入樓的情況，同時也為控制斷電提供了數據基礎。

2.學生宿舍安裝可遠程控制的電表，可以遠程接受系統發(fā)出的供斷電指令。目前，大多數學校的宿舍電表都可以實現遠程控制，一般還具有雙路計量、多路控制、惡性載荷判斷等功能。

3.有學生住宿管理信息系統，用來有效識別宿舍內有無學生。

（三）系統實現

1.實現數據交互。智能斷電系統通過系統設計，將學生公寓管理信息系統、閘機管理系統、智能電表管理系統三個系統有機結合，實現信息互通，進而實現智能供斷電。對三個系統交換數據，采用了mysql數據庫，按照權限對中間庫直接操作的辦法來解決大數據量的交互。

2.系統工作流程

閘機系統通過刷卡或人臉識別獲得進出人員身份信息后，通過下位機進行身份核對，當確認人員有進出權限后，通過控制電機打開閘翼允許人員通過，并通過11組光電的遮擋順序，判斷出人員的進出方向，當判斷實際人員進出方向與獲得身份權限終端一致時，閘翼打開直至人員通過閘機。

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

三、研究意義

學生公寓智能斷電系統應用計算機及互聯網技術，實現學生宿舍電控的智能化管理，該系統在安全用電和合理開放用電之間找到了很好的結合點，既體現了學生的主體地位，有提高了用電的安全性。從源頭上消除了無人情況下學生宿舍電氣火災的安全隱患。在學生公寓用電安全管理和防火工作中起到了積極作用，提升了學生公寓的安全指數，保障了學生公寓的安全。