引起校园电器火灾隐患的问题大多有过负荷火灾、短路火灾和漏电火灾三种方式。本系统应用物联网和云平台技术对学校用电情况做分析监控，有效地预防火灾的发生。
图1-1为系统的总体架构，系统在工作时，每个房间的智能用电检测器定时读取宿舍的用电数据。每层楼上安放一个寝室楼层监视器，方便宿舍管理员发现用电问题。学校控制中心则将寝室的用电信息汇总。
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，可以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。
寝室智能用电监测器用来监控寝室用电信息、进行无线通讯和执行命令的操作，其总体设计框图如图3-1所示。包括采集模块、报警模块、继电器模块和控制模块。
系统采用IM1277单相互感式电能质量检测仪采集电量信息，能够完成电能测量、采集及传输，准确高精度地测量单相交流电压、电流、功率、电流及总电量等电参数。采集模块的电路图如图3-2所示。220V电压经过电压互感器和电流互感器处理，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。
系统采用消息推送的方式实现报警功能，将主控制器与报警模块相连，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，立刻控制报警模块报警并跳闸，同时，系统会记录下跳闸时间、房间号和负载类型。
交流继电器模块则通过小电流的交流中间继电器通过传递控制信号实现对大电流继电器的控制。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。
树莓派作为系统的控制中心，可安装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。树莓派控制所采集的内容以及电路的状态，将采集到的用电数据进行处理和保存并上传至云端，当经过数据分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。
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。同时，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。循环此过程。系统程序流程图如图3-5所示。
选取不同类型的负载如灯泡、电吹风，分别接入电路中，模拟寝室用电情况，灯泡模拟正常用电器，电吹风模拟违规用电器，每个用电器测试十次。
负载是灯泡时的电流与电压的测试数据，见表4-1；负载是灯泡时电压的测试数据，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。
当电路中接入电灯泡时，灯泡正常工作，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访问系统，查看用电信息。
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为灯泡电功率变化曲线为智能用监检测器实物图。
Acrelcloud-6000安全用电云管理系统能够对剩余电流、设备温度、故障电弧等电气故障进行实时监控、报警、记录，并且通过云端的远程控制。设备与云端的通讯方向不受限制，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做多元化的分析，为用户提供火灾隐患的相关数据，能够及早的发现问题并实施排查，避免火灾的发生。另一方面，云平台提供超大容量的信息储存及稳定的服务，提升了服务质量，对用户的长远发展具有战略意义。此外，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管理和监控，主控端布置于城市消防大队，从而能够对采集的信息进行统一的监控和管理。
（2）安全用电监管服务系统平台能展示剩余电流、温度、电流等电气安全参数的实时监测数据及变化曲线、历史数据与变化曲线、实时报警数据等，能实时显示现场服务次数、排除隐患数、未排除隐患数、报警未处理数、常规巡检及产品维护等数据，监管数据能保存十年以上。
本文开发了一种基服务的智慧校园安全用电监测系统，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。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。当出现安全风险隐患时，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，从而采取对应措施，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。
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