學(xué)生公寓安全用電智能電表設計

摘要：針對目前高校學(xué)生公寓無(wú)用電安全監控能力、無(wú)實(shí)時(shí)電量預警等弊端，提出一種基于A(yíng)DE7755計量芯片、利用熱釋電紅外探測技術(shù)、以單片機為控制核心的智能電表設計，可智能識別、限制大功率電器運行以及杜絕無(wú)人用電，并可實(shí)時(shí)預警電量，實(shí)現了用電監控智能化，具有廣泛的應用前景。
關(guān)鍵詞：智能監控；模塊化；熱釋電紅外探測；ADE7755；功率檢測

為有效管理學(xué)生公寓用電，國內許多高校在學(xué)生宿舍引入了集中式用電管理系統，此類(lèi)系統一般由計量終端、中繼模塊及上位機組成，功能上過(guò)度依賴(lài)中繼模塊與上位機，只能實(shí)現簡(jiǎn)單的集中化用電管理，無(wú)法對大功率用電、無(wú)人用電等違規行為實(shí)時(shí)監控，無(wú)法杜絕違規用電帶來(lái)的安全隱患，導致用電火災時(shí)有發(fā)生；其次無(wú)電量實(shí)時(shí)提示功能，交互性差。
本文著(zhù)力于改進(jìn)終端的用電安全監控及交互性等功能，提出了一種智能化終端——智能電表的設計。該智能電表可獨立運行，單獨安裝于學(xué)生宿舍內，除能高精度計量電能之外，還可自動(dòng)識別、限制大功率電器，宿舍無(wú)人則切斷供電，杜絕大功率用電、無(wú)人用電的隱患；可實(shí)時(shí)提示電量不足，交互性大大增強；利用RS-485通訊模塊可便捷接入現有用電管理系統，作為現有用電管理系統的終端。功能上的獨立及單獨安裝也使得施工時(shí)只需簡(jiǎn)單的總線(xiàn)型供電線(xiàn)路即可，無(wú)需按照現有系統的星型供電線(xiàn)路施工，布線(xiàn)成本降低75％以上，施工難度也大大降低。

1 智能電表硬件結構
圖1即智能電表基本結構框圖。本電表由主控模塊、熱釋電紅外人體探測模塊、計量模塊、周邊控制模塊以及RS-485通信模塊構成。硬件上采用模塊化設計，可根據實(shí)際需要加入其他模塊擴展功能。模塊化設計使得各模塊可獨立運行，同時(shí)也可降低主控CPU負荷，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單響應各模塊信號，無(wú)需復雜運算處理，簡(jiǎn)化程序運行，降低出錯率。

1．1 主控模塊
為徹底改變現有系統終端功能完全依賴(lài)中繼實(shí)現的弊病，提高終端的獨立工作與智能監控能力，將單片機作為終端的主控核心，脫離對中繼功能上的依賴(lài)，獨立對多路信號采集與判斷，響應各種信號并執行相應動(dòng)作。主控模塊包括微處理器及周邊電路，微處理器采用STC12C5 204AD單片機，其內置EEPROM、硬件看門(mén)狗以及掉電檢測電路，豐富的內置功能模塊可大大簡(jiǎn)化周邊電路設計，同時(shí)也提高了系統本身的抗干擾能力。該主控模塊功能如下：
(1)通過(guò)外部中斷INT0引腳采集電量模塊送來(lái)的計數脈沖，計數并存儲。
(2)監控P1．2引腳電源電壓，掉電時(shí)將用電數據存入內部EEPROM。
(3)利用串口實(shí)現與集中器或上位機之間的數據傳送、指令執行。
(4)根據電量計算結果和紅外檢測狀態(tài)啟動(dòng)周邊控制模塊，提示電量不足或切斷供電，杜絕無(wú)人情況下電器運行，確保用電安全。
原理圖如圖2所示。