睡房智能限电检测系统.doc

挑战杯作品研究报告 寝室智能限电检测系统 一、市场及应用前景 2008年11月14日，上海商学院宿舍楼发生火灾事故，导致4名女生在逃生时坠楼身亡。经消防部门勘察，认定起火原因为学生使用热得快引发电器故障，并引燃周围可燃物所致。面对花季少女生命的陨落，学生陷入了恐慌！面对四个家庭的破碎，社会陷入了悲痛！尽管所有高校三令五申严禁在寝室里使用热得快、电炉子、电褥子等违规电器，而且很多高校都有专人负责，进行严查、罚款，但使用违规电器的现象屡禁不止。价格便宜、使用方便的热得快、电炉子等容易引发事故的电器还是大受学生追捧，学生不顾血的教训，一次次地怀着侥幸心理涉足雷区，值得整个社会思考！ 目前，学生宿舍的安全用电普遍存在管理难、用电量大、安全隐患严重等问题。学生宿舍环境复杂，责任无法到人，日常生活用品堆放杂乱，在宿舍使用热得快、电饭锅、电水壶等大功率危险用电设备，经常因线路过载过热或不正当使用引发火灾，导致惨剧一次次发生。据统计全国重大火灾的发生有85%是因为线路及用电设备自身造成的，安全用电已是学校管理者必须面对并解决的的严峻问题。学生公寓是学生学习、生活的地方，安全是首要的。学生在用电时候，难免有违规之处，仅靠宣传或学生的自觉性，极易产生用电事故。高校的用电事故给学校带来的损失有目共睹。 智能限电器可以彻底杜绝违规用电现象的发生，除了对不让使用的电炉子、热得快、电热水壶等阻性发热电器，同时对过流、漏电、短路、等事件具有准确快速的识别功能，并能及时启动电路保护之外，本产品还能提供提醒业务，分别用不同的灯来表明现在用电的额度，能让用户在断电前能及时关闭电脑等用电设备，避免照成不必要的损失，这也是市场上同类产品不具备的功能之一。 据了解辽宁省有160多所高校，合计大约都有35万左右的学生宿舍，如果按照60%的学校目前还没有安装智能限电器（实际没有安装的远远高于这个比例）计算，那也是将近25万个宿舍，这个市场是非常之大的（大约1000万-2000万），较目前市场上65-250元/个的价格比较，本产品采用单片机AT89C2051和单片机8051的组合，价格能降低到40元左右。此外，本产品还能用在集体宿舍、值班室、办公室、车间等一些公共场所等，除了能起到限电之外，还具有节电和辅助消除安全隐患的作用，所以本产品有着非常好的市场及应用前景。 二、系统功能 1、实时监控 如图1所示。 实时监控原理：微机(上位机)由PC机构成,用VB 编写的程序通过串口与通信处理模块中的单片机通信,监督管理寝室工作情况。通信处理模块由W77E58 单片机构成。一方面与上位机交换信息,另一方面利用电力载波的调制解调芯片通过电力线和处理模块通信。宿舍处理模块由从控AT89C2051单片机构成,利用调制解调芯片通过电力线获取主控W77E58单片机的指令, 图1 一方面控制开关动作;另一方面将工作状态通过电力线发送给主控机。该系统依靠计算机根据学生作息时间表实现定时控制;也可根据特殊情况进行人工控制,按下控制指令键实现开通或断开线路。例如:当学生早上六点起床,需将寝室照明灯打开,则按下指令键,计算机发出开灯信号。当各个从控机接收到信号时,一方面发回应答信号;另一方面控制限电器,启动控制开关,接通线路。通过状态检测电路, 从控机向主控机返送控制开关状态,由状态显示器进行对应显示。实现了实时控制报警,并可显示具体位置,提醒值班人员及时处理。控制指令有一个总指令,可统一控制寝舍用电;还有分指令,分别控制各个寝舍用电。并利用虚拟指示灯亮表示控制开关接通;指示灯暗表示控制开关断开;指示灯闪烁表示通信有问题。 2、超负荷自动跳闸 如图2所示 图2 自动跳闸及恢复原理：RC组成A/D转换器对负荷信号进行数据采集，将采集到的数据进行一系列运算、处理和判断，从而对用户是否使用了违章电器进行监控。如果单片机没有检测到符合违章电器特征的负荷且总负荷小于规定的负荷，说明该用户用电是安全的，晶闸管正常导通，绿灯一直亮，数码管显示当前的负荷大小；反之，单片机将输出关断信号，将晶闸管关断，同时数码管显示HH，红灯点亮（还可设蜂鸣器报警），10秒后，单片机自动检测负荷情况，若违章电器仍然存在，单片机继续关断可控硅；若违章电器被撤去了，则单片机发出导通信号，控制晶闸管恢复供电，数码管恢复显示当前负荷大小。负荷大小。 三、硬件设计 1、实时监控部分 LM1893与单片机接口设计 LM1893 是美国国家半导体公司生产的FSK制式的调制解调芯片。能够实现可靠的串行数据的半双工电力线通信,具有发送和接收数据两种工作模式[ 1 ] 。LM1893 内部电路可分为发送和接收两大部分,电路的工作模式由5脚控制(5脚为高电平时发送、为低电平时接收) 。发送时,由17脚输入的数据,经调制器调制后产生一组控制电流,控制内部IO