一种基于智能多合一集控电表的学校宿舍管理系统的制作方法

本实用新型涉及学生宿舍管理技术领域，特别是一种基于智能多合一集控电表的学校宿舍管理系统。

背景技术：

大学生思想上忽视学校的防火安全制度，法律意识淡薄，造成了火灾事故，危害了公共安全。公安消防部门和国家教委对高校火灾事故的历年通报显示：近几年全国高校所发生的火灾事故的数量，经济损失，对教学科研的破坏程度及给师生员工造成的生活负担等方面，是逐年上升的。因此搞好消防安全是保证高校稳定发展的一项重要工作。各高校领导对安全预防工作十分重视，经常强调安全工作的重要性，要求不断提高师生的安全意识，加强安全管理的力度。

安全工作是学员管理的中心工作，学生宿舍内违章用电，一直是学校宿管工作中的突出问题。浪费电费，使供电设备损坏，影响正常供电，埋下火灾和触电事故隐患。另外常规断电后，学生需要在指定时间指定地点进行电费的缴纳，非常的不方便。为了便于学校管理，有些电能表具有网络通信功能，但是通讯方式单一，当通讯方式损坏时，无法进行及时通讯。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于智能多合一集控电表的学校宿舍管理系统。

实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种基于智能多合一集控电表的学校宿舍管理系统，包括若干个智能多合一集控电表、数据库服务器、系统应用服务器和智能终端，所述智能多合一集控电表包括集控电表本体，所述集控电表本体包括电路集成板，所述电路集控板上设有核心处理器、控制模块、继电器模块、负荷开关、计量模块、负载输出模块、电源模块、通信模块、预付费模块和违禁电器识别模块；

所述智能多合一集控电表通过通信模块分别与数据库服务器和系统应用服务器相连，所述系统应用服务器与智能终端相连；

所述核心处理器分别与控制模块、电源模块、通信模块、预付费模块和违禁电器识别模块相连，所述控制模块分别与继电器模块、负荷开关和计量模块相连，所述继电器模块、负荷开关和计量模块均与负载输出模块相连，所述负载输出模块与用户相连；

所述核心处理器用于将各个控制模块传输的数据信息进行分析和处理，并通过通信模块将相关数据传输至数据库服务器和系统应用服务器；

所述控制模块用于控制负荷开关的切断和合闸、控制继电器模块的导通和断开、以及对计量模块的数据进行传输；

所述继电器模块用于控制负载输出模块的导通或断开；

所述负荷开关用于实现用户欠费后负荷开关切断，重新购电后负荷开关合闸；

所述计量模块用于实现脉冲计数；

所述电源模块用于为核心处理器提供电源；

所述通信模块用于核心处理器与智能终端的数据交互；

所述预付费模块用于用户通过智能终端进行预付费操作；

所述违禁电器识别模块用于识别用户使用的是否为纯阻性用电器；

所述数据库服务器用于对各个智能多合一集控电表的数据信息进行存储；

所述系统应用服务器用于完成各个智能多合一集控电表与智能终端的数据交互。

进一步地，所述违禁电器识别模块采用阻性分析模块，所述阻性分析模块用于对功率10W以上的纯阻性用电器设备进行识别，其中纯阻性用电器设备包括卷发器、电热杯、电吹风、暖手宝、电热毯、电热棒和功率放大插座。

进一步地，所述计量模块采用专用计量芯片ADE7755。

进一步地，所述电路集成板上还设有费率模块，所述费率模块包括至少两种费率，分别为用电平峰费率和用电高峰费率，用于在约定时段内自由切换实现费控功能。

进一步地，所述电路集成板上还设有存储模块、时钟模块和定时控制模块，所述存储模块、时钟模块和定时控制模块均与核心处理器相连；

所述存储模块采用E²PROM存储器，用于完成数据的掉电保存；

所述时钟模块用于为核心处理器提供秒、分、小时、日期、月、年时间信息。

进一步地，所述控制模块、继电器模块、负荷开关、计量模块和负载输出模块的数量分别至少有四个。

进一步地，所述控制模块、继电器模块、负荷开关、计量模块和负载输出模块的数量分别为八个。

进一步地，所述通信模块包括GPRS模块、LP-RF模块、RS485模块或蓝牙模块中的至少一种。

进一步地，所述集控电表本体包括电表底壳和电表盖，所述电表底壳和电表盖为分体式结构，且所述电表底壳和电表盖通过第一连接件固定连接，所述电表底壳的一侧设有电源输入接口，所述电表底壳的底端设有八个用户输出接口，所述电路集成板设于电表底壳和电表盖围成的空腔内；所述电表盖的底端设有485接口，且485接口与RS485模块相连；所述电表盖的底端设有天线，所述天线与GPRS模块、LP-RF模块或/和蓝牙模块相连，所述用户输出接口分别与用户和负载输出模块相连。

进一步地，所述集控电表本体的外部设有外表箱，所述外表箱的内部设有空气开关，所述空气开关与集控电表本体电连接；所述电表底壳的四角处均设有用于将集控电表本体固定在外表箱的第一通孔，所述第一通孔的一侧设有第一盲孔，所述电表盖的四角均设有第二通孔，且第一盲孔和第二通孔的大小和位置相匹配，所述第二通孔为沉孔结构，第一连接件通过贯穿第二通孔插入第一盲孔将电表底壳和电表盖相固定，所述电表盖的底端为梯形结构。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和有益效果是：

本实用新型响应了国家提出的绿色校园和数字化校园的号召，采用智能多合一集控电表，由于本系统能对过流、漏电、短路、违章用电等事件具有准确快速的识别功能，因电而引起火灾等重大用电事故是绝对不会发生的，彻底杜绝了重大安全隐患，从根本上保证宿舍用电安全，杜绝了宿舍火灾的发生；且本系统具有安装方便、成本低、稳定可靠、管理简便等优点。

本实用新型区别于其他智能集控电表通过限定功率来防止学生使用违章电器，根据学生实际用电情况，通过侦测用电电气的阻值参数实时对纯阻性用电器设备识别监控，能够有效识别各类电加热设备，智能断电处理，远程通电开启，有效避免火灾。

本实用新型支持手机APP远程支付电费，真正实现了学生自主预付费式的用电管理方式，学生买多少电就用多少，且可通过APP查询用电情况；避免了排队充值，节省了学生的时间，校方也节省了人力成本；且可以通过手机APP推送学校安全防护知识及各类维修或者停电通知等等，便于校方对于学生的管理。

本实用新型中通讯方式有GPRS通信、LP-RF通信、RS485通信或蓝牙通信中的至少一种，可以实现集控电表本体的多种通讯方式，进而方便集控电表本体与用户以及远程终端之间的通信。

附图说明

图1是本实用新型一种基于智能多合一集控电表的学校宿舍管理系统的框图示意图；

图2是本实用新型一种基于智能多合一集控电表的学校宿舍管理系统中的多个集控电表本体采用485总线连接的框图示意图；

图3是本实用新型一种基于智能多合一集控电表的学校宿舍管理系统中的集控电表本体的立体图；

图4是本实用新型一种基于智能多合一集控电表的学校宿舍管理系统中的集控电表本体的主视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-4所示，一种基于智能多合一集控电表的学校宿舍管理系统，包括若干个智能多合一集控电表、数据库服务器、系统应用服务器和智能终端，智能终端包括手机或PC机，用户可以通过智能终端的手机里的APP软件实时对宿舍的智能多合一集控电表进行缴费、电量使用查询、充值记录查询，并对宿舍内使用的电器进行智能识别断电功能，从根本上保证宿舍用电安全；智能多合一集控电表可采集学生的用电数据，后期可提供大数据进行分析；支持宿舍用电情况汇总，问题宿舍查询、汇总，操作人员查询及限电时间、次数统计、时段费率，实时数据检测等数据统计功能；另外宿舍管理人员及学校相关人员可以通过智能终端中的PC机对宿舍进行智能断电处理；所述智能多合一集控电表包括集控电表本体1，所述集控电表本体1包括电路集成板，所述电路集控板上设有核心处理器、控制模块、继电器模块、负荷开关、计量模块、负载输出模块、电源模块、通信模块、预付费模块和违禁电器识别模块；核心处理器采用32-bit ARM Cortex-Mo SoC，具有高性能，可拓展性高；所述智能多合一集控电表通过通信模块分别与数据库服务器和系统应用服务器相连，所述系统应用服务器与智能终端相连；所述核心处理器分别与控制模块、电源模块、通信模块、预付费模块和违禁电器识别模块相连，所述控制模块分别与继电器模块、负荷开关和计量模块相连，所述继电器模块、负荷开关和计量模块均与负载输出模块相连，所述负载输出模块与用户相连；相比传统电表及智能电表，采用控制模块和核心处理器主从设计，省去集中器设备层，降低实施费用，增加通信可靠性，所有数据全部上传至数据库服务器和系统应用服务器，科学明了，实现了智能多合一集控电表的数字化管理；所述核心处理器用于将各个控制模块传输的数据信息进行分析和处理，并通过通信模块将相关数据传输至数据库服务器和系统应用服务器；所述控制模块用于控制负荷开关的切断和合闸、控制继电器模块的导通和断开、以及对计量模块的数据进行传输；控制模块通过对负载输出模块的电流、电压波形和相位差来判断是否有大功率的纯阻性用电器设备的接入；所述继电器模块用于控制负载输出模块的导通或断开；所述负荷开关用于实现用户欠费后负荷开关切断，重新购电后负荷开关合闸；所述计量模块用于实现脉冲计数；所述电源模块用于为核心处理器提供电源；所述通信模块用于核心处理器与智能终端的数据交互；所述预付费模块用于用户通过智能终端进行预付费操作；所述违禁电器识别模块用于识别用户使用的是否为纯阻性用电器；所述数据库服务器用于对各个智能多合一集控电表的数据信息进行存储；所述系统应用服务器用于完成各个智能多合一集控电表与智能终端的数据交互。

所述违禁电器识别模块采用阻性分析模块，所述阻性分析模块用于对功率10W以上的纯阻性用电器设备进行识别，其中纯阻性用电器设备包括卷发器、电热杯、电吹风、暖手宝、电热毯、电热棒和功率放大插座，从根本上杜绝了同学们在宿舍使用违禁电器的可能，极大的降低了学生因在宿产生的用电风险。实现原理：交流220V加到纯阻性用电器设备上，其两端的电压波形和流过电阻的电流波形是同相的，也就是说，两者相位差是0；这类负载我们称之为纯电阻性负载，通过阻性分析模块可以对其进行识别。

计量模块采用专用计量芯片ADE7755，采用330μΩ锰铜分流器作为电流采样元件，将采样得到的电压输入V1P、V1N，另通过电阻网络将电压采样送至V2P、V2N，经内部转换、相乘后得到有功功率瞬时值，从引脚CF以较高频率输出至主控CPU引脚INT0产生中断，实现脉冲计数；主控CPU累计脉冲个数，计满设定数值后清零，并将电能数值减1，存入E²PROM存储器保存用电数据。

所述电路集成板上还设有费率模块，所述费率模块包括至少两种费率，分别为用电平峰费率和用电高峰费率，用于在约定时段内自由切换实现费控功能；所述电路集成板上还设有存储模块、时钟模块和定时控制模块，所述存储模块、时钟模块和定时控制模块均与核心处理器相连；所述存储模块采用E²PROM存储器，用于完成数据的掉电保存，学校断电断网时，智能多合一集控电表不影响使用，通电通网后可上传实时数据；提高了由于掉电时系统外部干扰和电容电能不足对数据存储造成危害的可能性，同时也降低了存储的硬件成本；时钟模块用于为核心处理器提供秒、分、小时、日期、月、年时间信息，时钟精度<0.5s/天。

控制模块、继电器模块、负荷开关、计量模块和负载输出模块的数量分别至少有四个；所述控制模块、继电器模块、负荷开关、计量模块和负载输出模块的数量分别为八个；八表合一时的功耗为1.2W，能节约能源： 14.8W*24h*365天/8只＝16.2kWh/年/只；具有低运行成本，低功耗，高效益的优点；更少的元器件，更高的可靠性；普通的单相IEC电表，大约257*8＝2056个元器件组成，而本实用新型中的集控电表本体大约由553 个元器件组成，具有可靠性高的优点；每个用户都单独连接有一个控制模块，每个控制模块均连接有一个计量模块，实现高精度电能计量和违禁电器负载的准确识别，即使在不联网的情况下能直接对违禁电器进行识别并进行断电处理，能够实现独立的电费计量；所述通信模块包括GPRS模块、LP-RF 模块、RS485模块或蓝牙模块中的至少一种；所述集控电表本体1包括电表底壳11和电表盖12，所述集控电表本体1为长方体结构，且长度范围为 20-30cm，宽度范围为15-25cm，高度范围为5-15cm；具体为：所述集控电表本体1的长度为26.3cm，宽度为20.5cm，高度为10.2cm；体积为5500cm ³，重量3.4kg，相比普通的八只单相IEC电表重量减轻约30％和体积减小近50％，易安装；所述电表底壳11和电表盖12为分体式结构，且所述电表底壳11和电表盖12通过第一连接件13固定连接，所述电表底壳11的一侧设有电源输入接口14，所述电表底壳11的底端设有八个用户输出接口15，所述电路集成板设于电表底壳11和电表盖12围成的空腔内；所述电表盖 12的底端设有485接口，且485接口与RS485模块相连；所述电表盖12 的底端设有天线，所述天线与GPRS模块、LP-RF模块或/和蓝牙模块相连，所述用户输出接口15分别与用户和负载输出模块相连。集控电表本体1 的外部设有外表箱，所述外表箱的内部设有空气开关，所述空气开关与集控电表本体1电连接；所述电表底壳11的四角处均设有用于将集控电表本体1 固定在外表箱的第一通孔，所述第一通孔的一侧设有第一盲孔，所述电表盖 12的四角均设有第二通孔，且第一盲孔和第二通孔的大小和位置相匹配，所述第二通孔为沉孔结构，第一连接件通过贯穿第二通孔插入第一盲孔将电表底壳11和电表盖12相固定，所述电表盖12的底端为梯形结构。

工作原理：用户一、用户二至用户八，八个学生用户分别插入智能多合一集控电表的第一用户输出接口、第二用户输出接口至第八用户输出接口，进而与第一负载输出模块、第二负载输出模块至第八负载输出模块相连，由于电源输入接口14与市电的火线和零线相连，因此形成八路回路，此时第一计量模块、第二计量模块至第八计量模块分别对于用户一、用户二至用户八的用电量进行计量，由核心处理器连接的显示器进行显示，同时将计量模块采集的数据信息发送至控制模块，由控制模块发送至核心处理器，然后通过通信模块发送至系统应用服务器，由智能终端的学生进入手机APP，随时了解宿舍的用电情况；同时学校的相关管理者也可以通过智能终端的手机或 PC机查看学生宿舍的用电情况；当核心处理器判断出当前宿舍的预存电量低于系统预设的10度时，可选择进行断电10秒后恢复，第一会通过手机APP 进行提醒，第二会通过连接的控制模块控制负荷开关进行切断，断电10秒后自动恢复(断电时长可系统设置)，避免了在晚上用电高峰、学生不方便或不及时缴费时断电；当预存电量为0度时，第一会通过手机APP进行提醒，第二会通过连接的控制模块控制负荷开关进行切断，切断对学生的供电，学生通过手机APP缴费后，预付费模块的数值变化会发送至核心处理器，核心处理器判断当前宿舍的预存电量大于系统预设值时，则会通过连接的控制模块控制负荷开关进行合闸，重新对当前宿舍进行供电；

当违禁电器识别模块检测到用户的负载存在纯阻性用电器设备时，将信息发送至核心处理器，由核心处理器通过控制模块控制相应用户连接的继电器模块进行断开，从而实现对当前用户的断电处理，通过定时控制模块可以预设多少秒的时间后进行继电器模块的重新导通，一般自动断电后一分钟会自动通电，进而实现重新对当前用户进行供电；系统应用服务器具有可对宿舍违禁电器的实时监控报警及后台控制功能，当某一宿舍连续使用三次违禁电器后，智能多合一集控电表自动中的相应控制模块锁定，智能多合一集控电表中相应的继电器模块不会自动导通，并把使用违禁电器的宿舍号和发生时间直接发送到学校宿管老师手机上，需由学生公寓管理中心的老师使用远程智能终端的PC机或者蓝牙手机对使用违禁电器的宿舍的智能多合一集控电表进行解锁，方可正常使用。判别纯阻性用电器设备的灵敏度可通过PC 机在后台根据校方要求进行灵活设定，系统应用服务器自带学习功能，可不断学习，识别新的违禁电器。

本实用新型响应了国家提出的绿色校园和数字化校园的号召，采用智能多合一集控电表，由于本系统能对过流、漏电、短路、违章用电等事件具有准确快速的识别功能，因电而引起火灾等重大用电事故是绝对不会发生的，彻底杜绝了重大安全隐患，从根本上保证宿舍用电安全，杜绝了宿舍火灾的发生；且本系统具有安装方便、成本低、稳定可靠、管理简便等优点。

本实用新型区别于其他智能集控电表通过限定功率来防止学生使用违章电器，根据学生实际用电情况，通过侦测用电电气的阻值参数实时对纯阻性用电器设备识别监控，能够有效识别各类电加热设备，智能断电处理，远程通电开启，有效避免火灾。

本实用新型支持手机APP远程支付电费，真正实现了学生自主预付费式的用电管理方式，学生买多少电就用多少，且可通过APP查询用电情况；避免了排队充值，节省了学生的时间，校方也节省了人力成本；且可以通过手机APP推送学校安全防护知识及各类维修或者停电通知等等，便于校方对于学生的管理。

本实用新型中通讯方式有GPRS通信、LP-RF通信、RS485通信或蓝牙通信中的至少一种，可以实现集控电表本体的多种通讯方式，进而方便集控电表本体与用户以及远程终端之间的通信。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。