大功率电器智能检测及报警系统设计.docx

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大功率电器智能检测及报警系统设计

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摘要：本文针对高校宿舍的用电安全和管理问题，设计了大功率电器智能检测和报警系统。系统由数据采集模块、A/D转换器、数据处理与控制模块、通断电控制模块、消息推送模块组成；给出了总体方案设计图，简述了各个模块及元器件的功能及工作原理。

关键字：大功率电器、自动检测、报警系统、终端处理

0引言

高校安全一直以来是社会安全中的较薄弱环节，而在众多高校安全隐患中，使用大功率电器引发的一系列火灾事故在我国各地高校都时常发生。那为何在高校明令禁止使用大功率电器的情况下，大功率电器还是在寝室中出现？这与校方对大功率电器的监控力度，与监控方法有密切关系。本论文以高校寝室用电安全为研究对象，设计具有可行性的大功率电器智能检测与报警系统，系统功能旨在对每个寝室的用电进行实时高效的监测，以此确保寝室的用电安全。

1系统的设计和组成

1.1系统的总体方案设计

本系统主要目的是为了保护供电线路的安全，而传输线路的总负荷是决定线路安全的重要因素，因此，系统检测的是线路中的视在功率，即。系统主要实现大功率检测、电路处理和系统消息推送功能，其中主要包括数据采集模块、A/D转换器、数据处理与控制模块、通断电控制模块、消息推送模块。数据采集模块负责对用电回路中的电流和电压进行实时的采集；A/D转换器完成将采集的模拟信号转换成数字信号；数据处理与控制模块是核心模块，对A/D转换器模块传输进来的数据进行处理后根据结果对通断电控制模块和消息推送模块下达指令；通断电控制模块采用了断路器和重合器装置，根据数据处理与控制模块传输进来的指令对电路进行通断电控制；消息推送模块则根据控制信号完成向终端报警的任务。总设计图如图1所示。

1.2大功率电器检测装置及控制装置的设计

大功率检测装置主要由数据采集模块、A/D转换器、数据处理与控制模块、通断电控制模块等几部分组成。数据采集模块主要是实时地采集回路中的电流和电压信号，经过整流滤波，信号调理后，利用A/D转换器将采集的模拟信号转换成数字信号。然后送到数据处理与控制模块中，由八位移位乘法器对电流数据和电压数据进行处理后将求得的数据送给数据比较器。数据比较器中设有阈值功率，将乘法器所求数据与阈值功率进行比较，判断是否学生宿舍使用了大功率电器；并将分析结果（控制信号）送到通断电控制模块。而通断电控制模块则根据送过来的控制命令：通断电。

1.3系统消息推送模块的设计

系统消息推送模块采用了无线电技术，其装置内部含有微型电源、单工无线电台自动传话装置。预先在单工无线电台自动传话装置的芯片存储每个寝室的寝室号，再通过数据处理与控制模块传送过来的控制信号触发系统消息推送装置，将其存储的寝室号反馈给计算机。

2模块及元器件的功能分析

2.1数据采集模块

数据采集模块包括电压采集器、电流采集器、整流滤波电路、信号调理电路和保护电路。该模块的工作原理是由简单的电压采集器和电流采集器采样，经单向桥式整流、滤波后再经过一个简单的保护电路直接将电流和电压信号送至A/D转换器。由于A/D转换器芯片的额定电压值较低，电路中必须设有保护电路对其进行保护。设计图如图2所示。

2.2数据处理与控制模块

数据处理与控制模块采用的是微型计算机，其耗电量小、集成度高、数据处理能力强。其中包括移位乘法器、数据比较器和控制器等几部分。数据经过乘法器、比较器后再送进控制器形成控制信号，通过控制信号实现对保护模块和消息推送模块的控制。

2.3八位移位乘法器

八位移位乘法器是利用“逐项移位相加”原理实现，从被乘数的最低位开始，第n位若为0，乘数左移n位后以全零相加，一直到被乘数的最高位；若为1，则乘数左移n位，再加上前一次的和。所以，最多只需判断8次即可实现2个数相乘。

2.4数据比较器

比较器控制电路是实现pipelinecontrol（乒乓控制法）的部件。将乘法器处理后的数据与设定的阈值功率进行比较，当输电线路中瞬时功率大于设定值时，输出高电平，并通过通断电控制模块切断用电器工作电源，实现对大功率电器的智能控制，同时触发消息推送模块实现报警功能；否则，输出低电平，进行下一次的数据比较。

3结束语

大功率电器智能检测及报警系统中包含了电子技术、计算机网络技术和通信技术，在计量方式上采用了远程计算机信息管理网络，基本上实现了计量的智能化。该系统为学生的安全提供了保障也有利于学校对学生用电的管理，它不仅有效地控制了学生使用大功率电器，增强了校园安全性，也是校园现代化安全建设的必不可缺的一部分。

参考文献：

[1]程佩青.数字信号处理教程.清华大学出版社,2007.06

[2]周维龙，欧阳洪波，胡姣，何小梅.大功率电器智能识别系统设计[J].湖南工业大学，2014.01

[3]孙琳.公寓用电智能管理控制系统[J].辽宁师专学报，