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基于物联网的校园智能用电管理系统

基于物联网的校园智能用电管理系统

作者：邢燕山东建筑大学

学位级别：硕士

随着现代科技的不断进步,智慧城市、智能家居的概念已深入人心,智能校园的建设日渐兴起。由于高校的扩建,高校内部用电设备、仪器数量不断增加,且现有的用电管理系统并不完善,导致校园用电管理系统不堪重负,无法对用电设备进行有效控制... 详细信息

随着现代科技的不断进步,智慧城市、智能家居的概念已深入人心,智能校园的建设日渐兴起。由于高校的扩建,高校内部用电设备、仪器数量不断增加,且现有的用电管理系统并不完善,导致校园用电管理系统不堪重负,无法对用电设备进行有效控制。本课题研究的基于物联网的校园智能用电管理系统较好地解决了上述问题,可系统化、智能化的对校园整体用电进行管理。本系统通过物联网技术将分散在校园内的用电设备整合到系统内集中管理,用户通过PC端、手机APP登陆系统实现校园用电的智能管理。本课题针对学生活动频繁度最高的两个场所——学生公寓和教学楼,分析了其用电情况,对其用电管理开展了深入的研究。系统选择STM32作为用电终端主控芯片,选择RN8209为用电计量芯片,设计了微处理器电路、电量采集电路、继电器控制电路及温湿度数据采集电路,实现对用电设备的控制和数据采集。房间控制器采用树莓派作为硬件平台,搭载Linux操作系统,实现对智能开关、插座、温湿度传感器等终端的智能控制。针对教学楼照明用电的不合理,本文提出基于YOLO模型的人员分布检测方法,搭建YOLO模型的运行环境,实现了对室内的人员精确、快速定位。系统在对人员进行精确定位之后,对教室内照明灯具的分布做区域性划分,确立灯具与桌椅位置之间对应关系,按照智能照明策略控制灯具,实现教室照明区域性管理。学生公寓用电的重中之重是安全用电,本文主要针对恶性负载的识别及用电控制的问题进行了研究。高校公寓内常用到的负载有手机、台灯、电脑等,恶性负载有电水壶、电饭锅、加热器等大功率用电器。本课题研究分析各类负载之间的电流特征,其中恶性负载主要为阻性负载,特点是电流基波分量高,高次谐波弱,利用该特点进行识别,通过采集各类负载电流的直流分量、基波分量、3次谐波、5次谐波、7次谐波及9次谐波六类数据特征,构成特征矩阵,完成数据集的采集。根据负载间的电流数据,通过MATLAB分析电流分量的差异,直观的描绘出负载的波形图及其频谱图,并依据本文提出的BP神经网络恶性负载识别算法对采集的数据集进行模型训练,构建识别模型。实验结果表明该算法能够解决恶性负载识别问题,并依据识别结果完成对用电设备的控制。实验得出本课题研究的基于物联网的校园智能用电管理系统,能够实时采集智能终端的用电数据和工作状态,实现了校园用电的智能管控,达到对教学楼照明的智能管理,完成对学生公寓内恶性负载的准确识别和用电终端的控制,为学生创建智能、舒适的校园环境。

关键词：物联网智能用电人员目标检测智能照明恶性负载识别

基于相似度智能识别负载的宿舍用电管理系统设计与实现

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基于相似度智能识别负载的宿舍用电管理系统设计与实现

作者：潘万林广东技术师范大学

学位级别：硕士

随着科技的发展和学校的宿舍规模越来越大,各种各样的电器进入学校宿舍。一方面带来方便的同时也存在一定安全隐患,时常会出现过载、短路等用电事故。另一方面因学校规模越来越大,对电表抄表、电费结算和用电控制等方面要求更方便快捷... 详细信息

随着科技的发展和学校的宿舍规模越来越大,各种各样的电器进入学校宿舍。一方面带来方便的同时也存在一定安全隐患,时常会出现过载、短路等用电事故。另一方面因学校规模越来越大,对电表抄表、电费结算和用电控制等方面要求更方便快捷。而目前宿舍用电管理系统普通存在安全性和智能化程度不高,对恶性负载识别准确度低等缺点。近期国家作出高职扩招的决策,学生和宿舍的增量无疑对宿舍用电系统的安全性和智能性提出更高的要求。本文研发了一套高安全性的智能宿舍用电管理系统。主要工作体现在:（1）提出一种软件定义的宿舍用电管理系统组网架构。该系统应用软件定义的方式,构建宿舍用电管理系统组网架构,该架构分为大数据云处理层、智能控制层和执行层。大数据云处理层通过面向个体行为分析和群体行为分析的服务模型,提升智能服务能力,为优化智能用电管理提供支撑。智能控制层采用边缘计算策略,对数据存储、计算、分析,发出相关控制指令。执行层采用多功能智能电表进行电数据收集、计算和控制,对宿舍的用电情况进行集中管理。（2）提出一种恶性负载智能识别的方法。首先是运用等值功率动态平衡方法判断接入的电器是否为恶性负载;然后通过用电回路中电压和电流的相位角和他们奇次谐波值建立特征矩阵和历史矩阵,通过比较他们的相似度来识别负载类型;再通过提取电器接入后暂态和稳态特征量和功率因数等测量数据和数据库参考量的相似度识别复杂混合负载;最后通过增加采样频率和设置合理参数进行识别优化,进一步提升对恶性负载识别准确度。（3）通过在原来宿舍供电回路控制箱中总进线加装安全用电监视仪,同时设计可扩展模块,按需要选择温度检测和灯光控制等功能模块,实现动态实时监控用电状态,确保用电安全。（4）通过实际工程设计和实现,提供参考价值高的现场方案。从系统的网络拓扑、各种设备安装和布线设计,形成完善的现场工程方案,为其它单位提供实用参考。经实际运用和测试表明,该宿舍用电管理系统,功能丰富,智能化程度高。对恶性负载的识别准确率比传统的识别方法更高,电气火灾预警有效,能有效地防止学生宿舍各种违规用电现象,大大提高宿舍用电的安全性。

关键词：用电管理恶性负载识别相似度算法

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中小学校安全用电监管云平台设计

中国现代教育装备 2021年第20期 1-3页

作者：肖玲妮徐宇雷教育部教育装备研究与发展中心 100080 安科瑞电气股份有限公司 201801

中小学校是培养未来人才的重要场所,但中小学校存在人流密集、学生安全意识不到位、用电设备多、宿舍恶性负载管理难等问题,使得近些年用电安全和电气火灾事故频发。通过物联网和云计算技术,建设统一的中小学校安全用电监管云平台,可配... 详细信息

中小学校是培养未来人才的重要场所,但中小学校存在人流密集、学生安全意识不到位、用电设备多、宿舍恶性负载管理难等问题,使得近些年用电安全和电气火灾事故频发。通过物联网和云计算技术,建设统一的中小学校安全用电监管云平台,可配合各类物联网传感器,对中小学校的用电安全进行不间断的监视,对电气火灾隐患及危害提前预警,预警信息实时推送,管理人员可通过网站、App、小程序等方式访问,实现了学校用电安全监控的无人值守,大大方便了教育部门对于辖区学校的用电安全管理。主要分析了中小学校安全用电监管云平台的设计及相关物联网硬件。

关键词：安全用电中小学校智慧用电恶性负载识别

高校学生公寓安全用电智能控制与管理系统研究

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广州大学学报（自然科学版） 2016年第6期15卷 73-78页

作者：林进鹏苏少琳广州大学后勤产业处基建处广东广州510006

为消除高校学生因违章使用大功率电器,导致宿舍用电线路过载,从而引发火灾的隐患,文章将安全用电与用电管理统一考虑,设计并实施了安全用电智能控制与管理系统.对该系统的工作原理和功能进行了详细介绍,并分析了实施该系统的主要优势.... 详细信息

为消除高校学生因违章使用大功率电器,导致宿舍用电线路过载,从而引发火灾的隐患,文章将安全用电与用电管理统一考虑,设计并实施了安全用电智能控制与管理系统.对该系统的工作原理和功能进行了详细介绍,并分析了实施该系统的主要优势.结果表明,该系统对提高后勤部门管理效率,保障高校公寓的用电安全,降低学校的运营成本具有显著的作用.

关键词：学生公寓智能管理系统恶性负载识别安全用电

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具有负载识别功能的数字电能表设计

北华大学学报（自然科学版） 2015年第2期16卷 263-267页

作者：赵莹杨伟鸿李艳娟曲萍萍北华大学电气信息工程学院吉林吉林132021 东北林业大学信息与计算机工程学院黑龙江哈尔滨150040

针对现有电能表精度差、可靠性低的问题,设计了一种基于SST89E564RD单片机和ADE7753电能计量芯片的智能数字电能表,该数字电能表具有能量累积、费用计算、恶性负载识别、过流过载保护、定时关断、电力线载波通信等功能.给出了硬件原理... 详细信息

针对现有电能表精度差、可靠性低的问题,设计了一种基于SST89E564RD单片机和ADE7753电能计量芯片的智能数字电能表,该数字电能表具有能量累积、费用计算、恶性负载识别、过流过载保护、定时关断、电力线载波通信等功能.给出了硬件原理和软件流程,采用C语言模块化编程,便于理解和维护.市场应用表明该数字电能表精度能够达到1.0级,运行可靠,具有广泛的应用前景.

关键词：数字电能表恶性负载识别电力线载波通信 ADE7753

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安全用电管理系统在学生公寓中的应用

电子测试 2013年第6S期24卷 64-65页

作者：闻涛中国石油大学(华东)规划建设处山东青岛266555

安全用电是学校公寓用电管理的首要任务,这就需要对一些恶性负载进行识别和控制,同时为了减少电工和后期管理人员的成本,引进了安全用电管理系统。本文在在描述了安全用电管理系统的工作原理和利用智能电表可实现的功能后,阐明了该系统... 详细信息

安全用电是学校公寓用电管理的首要任务,这就需要对一些恶性负载进行识别和控制,同时为了减少电工和后期管理人员的成本,引进了安全用电管理系统。本文在在描述了安全用电管理系统的工作原理和利用智能电表可实现的功能后,阐明了该系统在学生公寓中的应用,从而体现了安全用电管理系统的重要作用。

关键词：用电管理恶性负载识别实时记录

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学生公寓智能电能管理系统的设计与实现

学生公寓智能电能管理系统的设计与实现

作者：白海成大连理工大学

学位级别：硕士

目前大学学生宿舍已普遍实行公寓化管理,如何科学合理地对学生公寓进行电能管理是一个亟待解决的重要课题。本文分析了当前国内民用和小区电能管理系统的现状并根据学生公寓用电管理的实际情况,设计了一种基于CAN总线的... 详细信息

目前大学学生宿舍已普遍实行公寓化管理,如何科学合理地对学生公寓进行电能管理是一个亟待解决的重要课题。本文分析了当前国内民用和小区电能管理系统的现状并根据学生公寓用电管理的实际情况,设计了一种基于CAN总线的学生公寓智能电能管理系统。该系统采用现场级、底层管理级和上层管理级三级管理体系。现场级以专用电能计量芯片AD7755和带有A/D转换功能的微处理器P80C592为核心,实现多时段用电数据计度、实时动态识别类阻性发热负载、电网谐波测量;底层管理级以PC机为核心,通过CAN总线定时或随机抄取现场电能数据,用于对公寓用电情况的监视、查处异常用电,从而有效地限制了学生使用诸如热得快、电炉子、白炽灯等易引起火灾的用电器,通过数据库完成对公寓用电情况的统计和发布;上层管理级以PC机为核心,通过局域网或电话线通信方式可随时采集底层PC机的数据资源,再通过数据库完成各种统计、分析,可随时了解整个校园公寓的用电情况、电网的谐波数据,并完成电能结算等业务。文中详细阐述了现场级模块的软硬件设计方案、抗干扰方法、CAN总线的通信协议以及恶性负载识别的原理,并对上层管理模块作了深入的探讨。通过本文的研究成功地解决了恶性负载识别难、电能参数无法统计分析、用电情况难以实时监测等问题,实现了学生公寓的现代化和自动化电能管理方案。

关键词：恶性负载识别 CAN总线电能计量局域网通讯 A/D转换

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学生公寓安全用电管理系统

中国住宅设施 2004年第2期 50-51页

作者：黄鹤松公茂法汤元信山东科技大学山东省泰安市271019

高校学生公寓用电商品化已势在必行。本文在论述高校学生公寓用电特点的基础上,详细介绍了一种非常适合高校学生公寓用电的管理系统——学生公寓安全用电管理系统的功能及其应用前景。

关键词：学生公寓安全用电管理系统预付费恶性负载识别