CN109143949A - 基于nb-iot通信校园宿舍用电监控系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

基于NB‑IOT通信校园宿舍用电监控系统及控制方法，包括：电力检测模块、电力断路模块、红外温度监测模块、烟气感应模块、无线通信模块、主控制器、监控中心；电力检测模块和电力断路模块一体化设计，电力检测模块和电力断路模块分别有信号与主控制器反馈，红外温度监测模块与主控制器有信号反馈，主控制器根据人体红外信号及持续时间，向电路断路模块发出指令控制控制其通断；对学生宿舍弱电环境下进行监测和控制，采用人体热释红外线技术，检测室内有无人员，如室内有人监控系统对用电安全进行监控，如室内无人将直接对宿舍断电，杜绝因宿舍无人对手机、笔记本电脑等微功率用电产品进行充电而可能引起的火灾风险。

Description

基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统及控制方法

技术领域

本发明涉及校园宿舍用电管理技术领域，尤其涉及基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统及控制方法。

背景技术

学校是一个人流量大的场合，每一个宿舍又是一个小集体。学校宿舍基本 都是多人宿舍，由于学生生活阅历少，在宿舍安全上往往不能做到足够的谨慎 小心，目前，各大高校，基本都会出现由于用电过渡导致的电线短路，轻则 宿舍断电，重则引发火灾，造成生命财产安全。现有技术中有关校园宿舍用电监控也已经应用，如：公告号 CN202093352U专利，公开了一种学校宿舍用电安全监控报警系统，其技术方案可以及时发现违规并准确定位使用大功率设备的宿舍，及时排除安全隐患；公告号 CN204926448U专利，公开了一种学生宿舍用电安全监控报警系统，包括指示灯、电流互感器、宿舍无线模块、楼层无线模块以及监控中心，该用电安全监控报警系统能够对学生宿舍用电安全进行实时检测，并在超流时进行及时提醒，避免造成用电安全事故，具有较好的应用前景；公告号CN205178504U公开了一种校园宿舍的安全线路，在原有电路上串联一个功率感应器，可以及时的感应出较大功率，并通过时间传感器将连续出现较大功率的时间信号传递给控制器，控制器控制原有电路上串联的电路通断装置断开，进而保证不会出现长时间大功率运作的情况，极大的降低了电起火发生的可能性，同时也节约了电能。从以上公开的专利技术和现有正在应用的宿舍用电安全技术，都是基于用电超过安全电流或功率时，启动安全监控断开线路，避免宿舍因过流或过载导致线路起火，甚至火灾发生。但是，随着技术和信息化的发展，学生使用手机、PDA、笔记本电脑等小型用电设备越来越频繁，从而导致学生离开宿舍时要对手机、PDA或电脑进行充电，这些小型用电设备充电时的电流很小，原有的过流或过载监控系统根本起不到作用，因手机或笔记本在学生宿舍充电引起的火灾时有发生，这给学校的安全管理和学生的生命安全带来极大的隐患，2018年秋季开学后，申请人所在地区的高校就因学生上课时手机在宿舍充电发生两起校园火灾事故，因此，校园宿舍弱电引起的火灾事故逐年呈上升趋势，特别是青少年学生对手机和笔记本等移动终端设备的酷爱，每个宿舍在学生上课宿舍无人时都有手机或笔记本随时在充电，预防校园宿舍弱电引起的火灾事故刻不容缓。这也是校园宿舍用电安全管理亟待解决的问题。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统及控制方法。

本发明提出的基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统，包括：电力检测模块、电力断路模块、红外温度监测模块、烟气感应模块、无线通信模块、主控制器、监控中心；电力检测模块和电力断路模块一体化设计，电力检测模块和电力断路模块分别有信号与主控制器反馈，电力检测模块分别检测宿舍供电的电流信息、电压信息、剩余电流信息及电缆的温度信息，并把该信息反馈给主控制器；

主控制器与电力断路模块信号反馈，并发出指令控制电路断路模块的通断；

红外温度监测模块主要包括人体红外温度传感器和计时器，红外温度监测模块与主控制器有信号反馈，主控制器根据人体红外信号及持续时间，向电路断路模块发出指令控制控制其通断；

烟气感应模块与主控制器信号反馈，烟气感应模块检测宿舍内烟气浓度数值，并把该数值信息实时反馈至主控制器；

主控制器与无线通信模块信号反馈，主控制器向无线通信模块发出指令并传输信息，无线通信模块把该信息发送至监控中心，监控中心在监视器上显示该信息；同时，监控中心也有信号反馈至无线通信模块，并向主控制器发出控制指令，以控制电力断路模块的通断；通过以上各模块之间的信号反馈和控制电路构成宿舍用电安全的监控系统。

所述的红外温度监测模块，其特征在于红外温度监测模块安装于宿舍室内，通过人体红外温度传感器检测宿舍内温度，红外温度监测模块设置高温阈值和低温阈值，红外温度监测模块的人体红外温度传感器实时监测值，作为室内温度值，并将该温度值分别与高温阈值和低温阈值对比，室内温度值超过温度阈值时红外温度监测模块立即启动计时器并把该信号反馈至主控制器。

进一步的主控制器接收红外温度监测模块反馈的温度和时间信息进行对电力断路模块控制，当检测温度低于室内低温阈值时，认为室内无人，计时器超过设定的时间时，主控制器发出指令控制电力断路模块断开线路，保持宿舍内断电状态，直到检测到宿舍的温度高于低温阈值正常时，认为室内有人，主控制器发出指令控制电路断路模块合闸通路；当检测室内温度高于高温阈值时，主控制器发出指令立即控制电力断路模块断开并通过无线通信模块向控制中心发出高温报警信号并在监视器上显示并告警。

所述的电力检测模块，其特征在于电力检测模块设置有电流传感器、电压传感器、电缆温度传感器及剩余电流传感器，电流传感器检测宿舍内用电总电流，电压传感器检测宿舍供电电压，剩余电流传感器检测宿舍供电的剩余电流，电缆温度传感器检测宿舍内每路供电回路的电缆温度；电力检测模块内预设有用电电流上限阈值、电压上下限阈值、剩余电流阈值和电缆温度高温阈值，电力检测模块获取实时监测宿舍总电流的电流传感器的检测值作为电流值，电压传感器检测值作为电压值，电缆温度传感器检测的电缆温度值，并把上述数据信息实时馈送至主控制器，主控制器将获取的电流值、电压值和电缆温度检测值分别与电流上限阈值、电压上下限阈值、剩余电流阈值和电缆温度高温阈值进行对比。

进一步的，电流检测值超过电流上限阈值时，计时器启动记录超限时间，主控制器通过无线通信模块把该信号发送至监控中心，监控中心通过监视器向管理人员发出告警，电流超限时间超过时间阈值时，主控制器启动电力断路模块断开宿舍供电，并通过无线通信模块向控制中心发出高温报警信号并在监视器上显示并告警。

进一步的，剩余电流检测值超过剩余电流阈值时，主控制器立即启动电力断路模块断开宿舍供电，并通过无线通信模块把该信号发送至监控中心，监控中心通过监视器向管理人员发出告警。

进一步的，电缆温度检测值超过电缆温度阈值，计时器启动记录超温时间，电缆温度传感器把回路电缆当前温度值馈送至主控制器，主控制器通过无线通信模块把该信号发送至监控中心，监控中心通过监视器向管理人员发出告警，电缆温度超温时间超过时间阈值时，主控制器启动电力断路模块断开宿舍供电，并通过无线通信模块向控制中心发出线缆温度异常报警信号并在监视器上显示并告警。

所述的烟气感应模块，烟气感应模块装置有烟气传感器并设置有烟气浓度阈值，烟气感应模块的实时监测值，作为室内烟气浓度值，并将该烟气浓度分别与烟气阈值对比，室内烟气浓度值超过烟气阈值时，主控制器启动电力断路模块断开宿舍供电。

所述的无线通信模块，其特征在于无线通信模块与主控制器信号反馈，并把该信号馈送至监控中心，无线通信模块为NB-IOT窄带物联网通信模块、LORA无线通信模块、GPRS无线通信模块、5G无线通信模块中的一种。

基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统的控制方法,主要控制步骤如下：

S1:宿舍用电监控系统上电启动，主控制器驱动各功能模块进入检测待机状态，各功能模块检测正常后进入工控状态；

S2：红外温度监测模块启动红外温度传感器检测宿舍内有无人员，如果检测室内无人员，温度检测模块把该信息反馈至主控制器，主控制器启动计时器，计算室内无人时间，室内无人时间超过10分钟时，主控制器控制电力断路模块，断开宿舍内供电电路，宿舍用电侧处于无电状态，主控制器通过无线信号模块向控制中心发出该宿舍无人断电信号并在监视器上显示该信息；

S3: 红外温度传感器检测宿舍内有人员,主控制器控制电路检测模块、烟气检测模块处于工控状态，各模块实时检测值与设定的阈值相比对，如各项检测值一直处于安全值内（低于设定的阈值），直至红外温度监测模块检测宿舍内无人时，重复S2步骤；

S4: 宿舍有人员，电路检测模块工作，电路检测模块的电流传感器检测用电电流的即时检测值他，同时与用电电流阈值对比，当电流检测值与电流阈值比为1-1.5:1时，主控制器发出预警信号，并通过无线通信模块把该信号发送至控制中心；当电流检测值与电流阈值比大于1.5:1时，主控制器控制电力断路模块断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模块向控制中心发出宿舍用电超载报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S5: 宿舍有人员，电路检测模块工作，电路检测模块的剩余电流传感器检测剩余电流的即时值，同时与剩余电流阈值对比，当剩余电流即时检测值超过剩余电流阈值时，主控制器控制电力断路模块断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模块向控制中心发出宿舍漏电报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S6：宿舍有人员，电路检测模块工作，电路检测模块的电缆温度传感器检电缆温度的即时值，同时与电缆温度阈值对比，当电缆温度检测值高于电缆温度10℃时，主控制器发出预警信号，并通过无线通信模块把该信号发送至控制中心，当电缆温度检测值高于电缆温度阈值20℃时，主控制器控制电力断路模块断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模块向控制中心发出宿舍电缆过热报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S7：宿舍有人员，烟气检测模块工作，烟气检测模块的烟气传感器检测宿舍内烟气含量即时值，同时与烟气阈值对比，当烟气即时检测值超过烟气阈值时，主控制器控制电力断路模块断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模块向控制中心发出宿舍火灾报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S8:在S2步骤中，宿舍无人员，烟气检测模块工作，烟气检测模块的烟气传感器检测宿舍内烟气含量即时值，同时与烟气阈值对比，当烟气即时检测值超过烟气阈值时，主控制器通过无线通信模块向控制中心发出宿舍火灾报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1步骤。

本发明的有益效果：

本发明提供一种基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统及控制方法，首先对学生宿舍弱电环境下进行监测和控制，采用人体热释红外线技术，检测室内有无人员，如室内无人将直接对宿舍断电，杜绝因宿舍无人对手机、笔记本电脑等微功率用电产品进行充电而可能引起的火灾风险，该预防火灾风险措施为提前预防机制。

本发明中，还通过电流检测模块对宿舍有人用电时，对用电负荷、有无漏电及电缆温度进行监控，及时发现用电超载，漏电保护及电缆高温进行告警及远程控制，避免因用电异常可能引起的火灾风险，该预防火灾风险措施为提前预防机制。

本发明中，还通过烟气检测模块检测宿舍的烟气状况，对宿舍有人或无人时均进行烟气检测报警，既检测可能因用电引起的火灾报警也检测可能因抽烟等非用电引起的火灾报警，实现对学生宿舍全方位、全过程的火灾预防和报警，该预防火灾风险措施为后置预防机制。

以上检测技术措施通过无线通信模块及时将宿舍异常信息发送给监控中心，从而使得宿管或宿舍人员及时对异常信息进行排查、控制和处理，保证宿舍安全。

附图说明

图1为本发明提出的基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统结构示意图；

图中：1、电力检测模块，11、电流传感器，12、电压传感器，13、电缆温度传感器，14、剩余电流传感器，2、电力断路模块，21、电力断路器，3、红外温度监测模块，31、红外温度传感器，32、计时器，4、烟气感应模块，41、烟气传感器，5、主控制器，6、无线通信模块7、监控中心，8、监视器。

具体实施方式

基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统，包括：电力检测模块1，电力断路模块2，红外温度监测模块3，烟气感应模块4，无线通信模块6，主控制器5，监控中心7；电力检测模块1和电力断路模块2一体化设计，电力检测模块1和电力断路模块2分别有信号与主控制器5反馈，电力检测模块1分别检测宿舍供电的电流信息、电压信息、剩余电流信息及电缆的温度信息，并把该信息反馈给主控制器5；

主控制器5与电力断路模块2信号反馈，并发出指令控制电路断路模块的通断；

红外温度监测模块3主要包括人体红外温度传感器31和计时器32，红外温度监测模块3与主控制器5有信号反馈，主控制器5根据人体红外信号及持续时间，向电路断路模块2发出指令控制控制其通断；

烟气感应模块4与主控制器5信号反馈，烟气感应模块4检测宿舍内烟气浓度数值，并把该数值信息实时反馈至主控制器5；

主控制器5与无线通信模块6信号反馈，主控制器5向无线通信模块6发出指令并传输信息，无线通信模块6把该信息发送至监控中心7，监控中心7在监视器8上显示该信息；同时，监控中心7也有信号反馈至无线通信模块6，并向主控制器5发出控制指令，以控制电力断路模块2的通断；通过以上各模块之间的信号反馈和控制电路构成宿舍用电安全的监控系统。

所述的红外温度监测模块3，其特征在于红外温度监测模块3安装于宿舍室内，通过人体红外温度传感器31检测宿舍内温度，红外温度监测模块3设置高温阈值和低温阈值，红外温度监测模块3的人体红外温度传感器31实时监测值，作为室内温度值，并将该温度值分别与高温阈值和低温阈值对比，室内温度值超过温度阈值时红外温度监测模块立即启动计时器32并把该信号反馈至主控制器5。

进一步的主控制器5接收红外温度监测模块3反馈的温度和时间信息进行对电力断路模块2控制，当检测温度低于室内低温阈值时，认为室内无人，计时器32超过设定的时间时，主控制器5发出指令控制电力断路模块2断开线路，保持宿舍内断电状态，直到检测到宿舍的温度高于低温阈值正常时，认为室内有人，主控制器5发出指令控制电路断路模块2合闸通路；当检测室内温度高于高温阈值时，主控制器5发出指令立即控制电力断路模块2断开并通过无线通信模块6向控制中心7发出高温报警信号并在监视器8上显示并告警。

所述的电力检测模块1，其特征在于电力检测模块1设置有电流传感器11、电压传感器12、电缆温度传感器13及剩余电流传感器14，电流传感器11检测宿舍内用电总电流，电压传感器12检测宿舍供电电压，剩余电流传感器14检测宿舍供电的剩余电流，电缆温度传感器13检测宿舍内每路供电回路的电缆温度；电力检测模块1内预设有用电电流上限阈值、电压上下限阈值、剩余电流阈值和电缆温度高温阈值，电力检测模块1获取实时监测宿舍总电流的电流传感器11的检测值作为电流值，电压传感器12检测值作为电压值，电缆温度传感器13检测的电缆温度值，并把上述数据信息实时馈送至主控制器5，主控制器5将获取的电流值、电压值和电缆温度检测值分别与电流上限阈值、电压上下限阈值、剩余电流阈值和电缆温度高温阈值进行对比。

进一步的，电流检测值超过电流上限阈值时，计时器32启动记录超限时间，主控制器5通过无线通信模块6把该信号发送至监控中心7，监控中心7通过监视器8向管理人员发出告警，电流超限时间超过时间阈值时，主控制器5启动电力断路模块2断开宿舍供电，并通过无线通信模块6向控制中心7发出高温报警信号并在监视器8上显示并告警。

进一步的，剩余电流检测值超过剩余电流阈值时，主控制器5立即启动电力断路模块2断开宿舍供电，并通过无线通信模块6把该信号发送至监控中心7，监控中心7通过监视器8向管理人员发出告警。

进一步的，电缆温度检测值超过电缆温度阈值，计时器32启动记录超温时间，电缆温度传感器13把回路电缆当前温度值馈送至主控制器5，主控制器5通过无线通信模块2把该信号发送至监控中心7，监控中心通过监视器向管理人员发出告警，电缆温度超温时间超过时间阈值时，主控制器5启动电力断路模块2断开宿舍供电，并通过无线通信模块6向控制中心7发出线缆温度异常报警信号并在监视器8上显示并告警。

所述的烟气感应模块4，烟气感应模块4装置有烟气传感器41并设置有烟气浓度阈值，烟气感应模块4的实时监测值，作为室内烟气浓度值，并将该烟气浓度分别与烟气阈值对比，室内烟气浓度值超过烟气阈值时，主控制器5启动电力断路模块2断开宿舍供电。

所述的无线通信模块6，其特征在于无线通信模块6与主控制器5信号反馈，并把该信号馈送至监控中心7，无线通信模块6为NB-IOT窄带物联网通信模块、LORA无线通信模块、GPRS无线通信模块、5G无线通信模块中的一种。

基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统的控制方法,主要控制步骤如下：

S1:宿舍用电监控系统上电启动，主控制器5驱动各功能模块进入检测待机状态，各功能模块检测正常后进入工控状态；

S2：红外温度监测模块3启动红外温度传感器31检测宿舍内有无人员，如果检测室内无人员，温度检测模块3把该信息反馈至主控制器5，主控制器5启动计时器32，计算室内无人时间，室内无人时间超过10分钟时，主控制器5控制电力断路模块2，断开宿舍内供电电路，宿舍用电侧处于无电状态，主控制器5通过无线信号模块6向控制中心7发出该宿舍无人断电信号并在监视器8上显示该信息；

S3: 红外温度传感器31检测宿舍内有人员,主控制器5控制电路检测模块1、烟气检测模块4处于工控状态，各模块实时检测值与设定的阈值相比对，如各项检测值一直处于安全值内（低于设定的阈值），直至红外温度监测模块检测宿舍内无人时，重复S2步骤；

S4: 宿舍有人员，电路检测模块1工作，电路检测模块1的电流传感器11检测用电电流的即时检测值他，同时与用电电流阈值对比，当电流检测值与电流阈值比为1-1.5:1时，主控制器5发出预警信号，并通过无线通信模6块把该信号发送至控制中心7；当电流检测值与电流阈值比大于1.5:1时，主控制器5控制电力断路模块2断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模6块向控制中心7发出宿舍用电超载报警信号并在监视器8上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S5: 宿舍有人员，电路检测模块1工作，电路检测模块1的剩余电流传感器14检测剩余电流的即时值，同时与剩余电流阈值对比，当剩余电流即时检测值超过剩余电流阈值时，主控制器5控制电力断路模块2断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模块6向控制中心7发出宿舍漏电报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S6：宿舍有人员，电路检测模块1工作，电路检测模块1的电缆温度传感器13检电缆温度的即时值，同时与电缆温度阈值对比，当电缆温度检测值高于电缆温度10℃时，主控制器5发出预警信号，并通过无线通信模块6把该信号发送至控制中心7，当电缆温度检测值高于电缆温度阈值20℃时，主控制器7控制电力断路模块断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模块6向控制中心7发出宿舍电缆过热报警信号并在监视器8上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S7：宿舍有人员，烟气检测模块4工作，烟气检测模块4的烟气传感器41检测宿舍内烟气含量即时值，同时与烟气阈值对比，当烟气即时检测值超过烟气阈值时，主控制器5控制电力断路模块2断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模块6向控制中心7发出宿舍火灾报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S8:在S2步骤中，宿舍无人员，烟气检测模块4工作，烟气检测模块的烟气传感器41检测宿舍内烟气含量即时值，同时与烟气阈值对比，当烟气即时检测值超过烟气阈值时，主控制器5通过无线通信模块6向控制中心7发出宿舍火灾报警信号并在监视器8上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1步骤。

实施例1：（宿舍无人时实施例）

宿舍用电监控系统上电启动，主控制器5驱动各功能模块进入检测待机状态，各功能模块检测正常后进入工控状态；红外温度监测模块3启动红外温度传感器31检测宿舍内人体红外辐射热点，同时计时器32开始计时，如果没有检测到人体热点，时间持续10分钟以上时，红外温度监测模块确认为室内无人员，温度检测模块3把该信息反馈至主控制器5，主控制器5控制电力断路模块2，断开宿舍内供电电路，宿舍用电侧处于无电状态，主控制器5通过无线信号模块6向控制中心7发出该宿舍无人断电信号并在监视器8上显示宿舍无人断电信息。这时宿舍内停电不会造成因电路原因造成的火灾，保证宿舍安全。

宿舍无人时，用电侧虽然已经停电，但烟气检测模块4本实施例采用离子式烟雾传感器进行监测工作，烟气检测模块4的离子式烟雾传感器41检测宿舍内烟气含量即时值（如即时值为5.1%FT），同时与烟气阈值(0.65-15%FT)对比，这时检测值已经达到报警阈值，烟气检测模块4立即向主控制器5反馈报警信息，主控制器5通过无线通信模块6向控制中心7发出宿舍火灾报警信号并在监视器8上显示并告警，宿舍管理人员立即前往报警宿舍查看，及时发现火警并进行扑救，确保尽量减少宿舍财产损失。

实施例2（宿舍有人时实施例）：

宿舍用电监控系统上电启动，主控制器5驱动各功能模块进入检测待机状态，各功能模块检测正常后进入工控状态，红外温度传感器31检测宿舍内人体红外辐射热点，让检测到室内有稳定的人体红外辐射点，确定室内有人员,电路检测模块1工作，电路检测模块1的电流传感器11检测用电电流的即时检测值（即时电流检测值为2A），同时与用电电流阈值对比（电流阈值为1.5A），当电流检测值与电流阈值比为1-1.5:1时（这时检测值与阈值的比为：1.1:1），主控制器5发出预警信号，并通过无线通信模6块把该信号发送至控制中心7并在监视器8上显示该宿舍过流告警，但这时宿舍不停电，依然在供电；当电流检测值（检测值为4A）与电流阈值比大于1.5:1时（此时检测值与阈值的比为2.6:1），电力检测模块1立即向主控制器5发出过载报警信号，主控制器5控制电力断路模块2断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模6块向控制中心7发出宿舍用电超载报警信号并在监视器8上显示并告警，宿管人员检查该宿舍用电情况，并人工进行恢复送电。

宿舍有人时，红外温度检测模块3和烟气检测模块4处于工控状态，红外检测模块的人体红外传感器检测到的红外热点温度高于人体红外辐射温度（这里检测为42℃），同时，烟气检测模块4的离子式烟雾传感器41检测宿舍内烟气含量即时值（如即时值为10.5%FT），同时与烟气阈值(0.65-15%FT)对比，这时检测值已经达到报警阈值，烟气检测模块4及红外温度监测模块3均立即向主控制器5反馈报警信息，主控制器5通过无线通信模块6向控制中心7发出宿舍火灾报警信号并在监视器8上显示并告警，宿舍管理人员立即前往报警宿舍查看，及时发现火警并进行扑救，确保宿舍人员的生命和财产安全。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上 的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟 悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内 容做出出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内 容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍 属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统，包括：电力检测模块、电力断路模块、红外温度监测模块、烟气感应模块、无线通信模块、主控制器、监控中心；其特征在于电力检测模块和电力断路模块一体化设计，电力检测模块和电力断路模块分别有信号与主控制器反馈，电力检测模块分别检测宿舍供电的电流信息、电压信息、剩余电流信息及电缆的温度信息，并把该信息反馈给主控制器；

主控制器与电力断路模块信号反馈，并发出指令控制电路断路模块的通断；

红外温度监测模块主要包括人体红外温度传感器和计时器，红外温度监测模块与主控制器有信号反馈，主控制器根据人体红外信号及持续时间，向电路断路模块发出指令控制控制其通断；

烟气感应模块与主控制器信号反馈，烟气感应模块检测宿舍内烟气浓度数值，并把该数值信息实时反馈至主控制器；

主控制器与无线通信模块信号反馈，主控制器向无线通信模块发出指令并传输信息，无线通信模块把该信息发送至监控中心，监控中心在监视器上显示该信息；同时，监控中心也有信号反馈至无线通信模块，并向主控制器发出控制指令，以控制电力断路模块的通断；通过以上各模块之间的信号反馈和控制电路构成宿舍用电安全的监控系统。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统其特征在于红外温度监测模块安装于宿舍室内，通过人体红外温度传感器检测宿舍内温度，红外温度监测模块设置高温阈值和低温阈值，红外温度监测模块的人体红外温度传感器实时监测值，作为室内温度值，并将该温度值分别与高温阈值和低温阈值对比，室内温度值超过温度阈值时红外温度监测模块立即启动计时器并把该信号反馈至主控制器。

3.根据权利要求1或2所述的基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统其特征在于主控制器接收红外温度监测模块反馈的温度和时间信息进行对电力断路模块控制，当检测温度低于室内低温阈值时，认为室内无人，计时器超过设定的时间时，主控制器发出指令控制电力断路模块断开线路，保持宿舍内断电状态，直到检测到宿舍的温度高于低温阈值正常时，认为室内有人，主控制器发出指令控制电路断路模块合闸通路；当检测室内温度高于高温阈值时，主控制器发出指令立即控制电力断路模块断开并通过无线通信模块向控制中心发出高温报警信号并在监视器上显示并告警。

4.根据权利要求1所述的基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统其特征在于电力检测模块设置有电流传感器、电压传感器、电缆温度传感器及剩余电流传感器，电流传感器检测宿舍内用电总电流，电压传感器检测宿舍供电电压，剩余电流传感器检测宿舍供电的剩余电流，电缆温度传感器检测宿舍内每路供电回路的电缆温度；电力检测模块内预设有用电电流上限阈值、电压上下限阈值、剩余电流阈值和电缆温度高温阈值，电力检测模块获取实时监测宿舍总电流的电流传感器的检测值作为电流值，电压传感器检测值作为电压值，电缆温度传感器检测的电缆温度值，并把上述数据信息实时馈送至主控制器，主控制器将获取的电流值、电压值和电缆温度检测值分别与电流上限阈值、电压上下限阈值、剩余电流阈值和电缆温度高温阈值进行对比。

5.根据权利要求1或4所述的基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统其特征在于电流检测值超过电流上限阈值时，计时器启动记录超限时间，主控制器通过无线通信模块把该信号发送至监控中心，监控中心通过监视器向管理人员发出告警，电流超限时间超过时间阈值时，主控制器启动电力断路模块断开宿舍供电，并通过无线通信模块向控制中心发出高温报警信号并在监视器上显示并告警。

6.根据权利要求1或4所述的基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统其特征在于剩余电流检测值超过剩余电流阈值时，主控制器立即启动电力断路模块断开宿舍供电，并通过无线通信模块把该信号发送至监控中心，监控中心通过监视器向管理人员发出告警。

7.根据权利要求1或4所述的基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统其特征在于电缆温度检测值超过电缆温度阈值，计时器启动记录超温时间，电缆温度传感器把回路电缆当前温度值馈送至主控制器，主控制器通过无线通信模块把该信号发送至监控中心，监控中心通过监视器向管理人员发出告警，电缆温度超温时间超过时间阈值时，主控制器启动电力断路模块断开宿舍供电，并通过无线通信模块向控制中心发出线缆温度异常报警信号并在监视器上显示并告警。

8.根据权利要求1所述的基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统其特征在于烟气感应模块装置有烟气传感器并设置有烟气浓度阈值，烟气感应模块的实时监测值，作为室内烟气浓度值，并将该烟气浓度分别与烟气阈值对比，室内烟气浓度值超过烟气阈值时，主控制器启动电力断路模块断开宿舍供电。

9.根据权利要求1所述的基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统其特征在于无线通信模块与主控制器信号反馈，并把该信号馈送至监控中心，无线通信模块为NB-IOT窄带物联网通信模块、LORA无线通信模块、GPRS无线通信模块、5G无线通信模块中的一种。

10.基于NB-IOT通信校园宿舍用电监控系统的控制方法,主要控制步骤如下：

S1:宿舍用电监控系统上电启动，主控制器驱动各功能模块进入检测待机状态，各功能模块检测正常后进入工控状态；

S2：红外温度监测模块启动红外温度传感器检测宿舍内有无人员，如果检测室内无人员，温度检测模块把该信息反馈至主控制器，主控制器启动计时器，计算室内无人时间，室内无人时间超过10分钟时，主控制器控制电力断路模块，断开宿舍内供电电路，宿舍用电侧处于无电状态，主控制器通过无线信号模块向控制中心发出该宿舍无人断电信号并在监视器上显示该信息；

S3: 红外温度传感器检测宿舍内有人员,主控制器控制电路检测模块、烟气检测模块处于工控状态，各模块实时检测值与设定的阈值相比对，如各项检测值一直处于安全值内（低于设定的阈值），直至红外温度监测模块检测宿舍内无人时，重复S2步骤；

S4: 宿舍有人员，电路检测模块工作，电路检测模块的电流传感器检测用电电流的即时检测值他，同时与用电电流阈值对比，当电流检测值与电流阈值比为1-1.5:1时，主控制器发出预警信号，并通过无线通信模块把该信号发送至控制中心；当电流检测值与电流阈值比大于1.5:1时，主控制器控制电力断路模块断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模块向控制中心发出宿舍用电超载报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S5: 宿舍有人员，电路检测模块工作，电路检测模块的剩余电流传感器检测剩余电流的即时值，同时与剩余电流阈值对比，当剩余电流即时检测值超过剩余电流阈值时，主控制器控制电力断路模块断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模块向控制中心发出宿舍漏电报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S6：宿舍有人员，电路检测模块工作，电路检测模块的电缆温度传感器检电缆温度的即时值，同时与电缆温度阈值对比，当电缆温度检测值高于电缆温度10℃时，主控制器发出预警信号，并通过无线通信模块把该信号发送至控制中心，当电缆温度检测值高于电缆温度阈值20℃时，主控制器控制电力断路模块断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模块向控制中心发出宿舍电缆过热报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S7：宿舍有人员，烟气检测模块工作，烟气检测模块的烟气传感器检测宿舍内烟气含量即时值，同时与烟气阈值对比，当烟气即时检测值超过烟气阈值时，主控制器控制电力断路模块断开宿舍供电电路，停止供电，并通过无线通信模块向控制中心发出宿舍火灾报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1-S3步骤；

S8:在S2步骤中，宿舍无人员，烟气检测模块工作，烟气检测模块的烟气传感器检测宿舍内烟气含量即时值，同时与烟气阈值对比，当烟气即时检测值超过烟气阈值时，主控制器通过无线通信模块向控制中心发出宿舍火灾报警信号并在监视器上显示并告警，直到宿管人员检查处理后，宿舍人工恢复送电，重复S1步骤。