论文总字数：33022字

摘 要

目前，由于高校扩招政策的出现，东南大学成贤学院招收的学生也随之增多，所以，学生在公寓中用电安全显得特别重要。因此为了防止集体宿舍出现用电安全隐患，学校中的公寓管理员及负责人就必须要花费许多精力、物力及人力去检查学生公寓中是否使用违规电器，但这种做法并没有起到很大的防患效果，宿舍中依然存在使用违规电器的现象。

为了完善学生公寓中使用人工排查大功率电器的局限性，因此研究并设计了一套基于STM32芯片的违规电器识别系统。该系统采用智能化的设计，安全执行终端采STM32F103C8T6单片机和5A量程电流传感器，当宿舍有人使用违规电器时，系统能自动识别和自动断电及复电的操作并使蜂鸣器发出声响；使用蓝牙串口软件（SPP）进行远程监控，可以有效的对学生公寓中违规负载进行监测，及时的保障了学生以及学生的财产安全。

关键词：违规电器；负载识别；传感器；监控系统；单片机

Intelligent Design of Illegal Load for Student Apartment

Abstract

For now, due to the emergence of the policy of college enrollment expansion. At the same time, it is especially important for students to use electricity safely in the dormitory.In order to eliminate the hidden danger of power consumption in collective dormitory, the management of the school often needs to spend a lot of manpower, material resources and energy to check whether high-power electrical appliances are used in the dormitory, but the effect is very little.

In order to solve the limitation of time and scale in the way of manual inspection of illegal electrical appliances in student apartment, an online identification system based on STM32 chip was studied and designed. The system adopts intelligent design, STM32F103C8T6 singlechip microcomputer and 5A range current sensor are adopted for the safety implementation of the terminal, realizing automatic monitoring of power consumption, independent identification of illegal electrical appliances and automatic power cut and return operation.Remote monitoring platform realizes remote monitoring, remote alarm and violation record storage and other functions.Test results show that the system can timely identify and limit the use of illegal appliances in student apartments, and effectively reduce the risk of life and property caused by illegal appliances.

Key Words:Illegal Electrical Appliances; Load Identification; Sensor; Monitoring System; Singlechip

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 选题的背景与意义 1

1.2 国内研究现状 1

1.3 研究的目的 2

第二章 恶性负载及其识别方法 3

2.1 负载的分类 3

2.1.1 线性负载 3

2.1.2 非线性负载 3

2.2 恶性负载识别的意义 4

2.3 恶性负载的识别方法 4

2.3.1 总功率限定法 4

2.3.2 瞬时功率增加法 4

2.3.3 波形比较法 4

2.3.4 小波变换识别法 5

2.3.5 神经网络识别法 5

第三章 硬件设计 6

3.1 硬件部分 6

3.1.1 传感器的选择 6

3.1.2 继电器的选择 6

3.1.3 OLED的选择 7

3.1.4 蓝牙选择 8

3.2 模块电路的设计 9

3.2.1 STM32单片机的设计 9

3.2.2 显示电路的设计 11

3.2.3 电流检测电路设计 11

3.2.4 电源电路的设计 12

3.2.5 继电器控制电路的设计 12

3.2.6 按键电路的设计 12

3.2.7 蜂鸣器系统的设计 13

3.2.8 信号灯的设计 13

3.2.9 蓝牙传输系统的设计 14

第四章 系统软件设计 15

4.1 主程序流程图 15

4.2 OLED子程序 16

4.3 模数转换底层子程序 17

4.4 蓝牙串口通信子程序 18

第五章 系统功能实现与测试 19

5.1 SPP蓝牙串口软件介绍 19

5.2 SPP蓝牙串口软件使用 19

5.3 恶性负载的测试 20

第六章 结论 23

致谢 24

参考文献 25

附录 26

第一章 引 言

1.1 选题的背景与意义

近几年来，大多高校招收学生的数目仍然在继续的进行增长。随着社会生活水平及生活质量的提高，高校学生的生活需求也变得越来越高，从而使得大功率电器被学生拿来当作生活上的助手，受到了许多学生极大的青睐。比如说热得快、电磁炉、电饭锅、电熨斗、电热毯、吹风机、电水壶、暖手宝等，渐渐地成为学生必不可少的生活用品。这些电器功率比较高，再加上有些公寓电路存在线路老化的问题，不能支撑这些大功率电器的使用，很大程度会造成电路短路的现象，从而引发着火等重大安全事故的发生，造成无可挽回的后果。例如2008年3月6日，位于武汉的某学校内学生公寓二楼发现有大量的烟雾从窗口冒出，经目击者报警，消防员接到报警并迅速赶到火灾现场，将大火进行扑灭，但是事发宿舍依然被烧得精光^[1]。根据调查，发生此次悲剧的原因是因在宿舍使用违规电器"热得快”，从而才引发线路起火；2006年11月29日，《新闻晨报》报道，上海某职业技术学校内女生公寓突然发生失火。大火过后室内的东西几乎被损毁，幸运的是此次大火并未导致任何学生伤亡，调查起火原因是由于宿舍内使用拖线板以及饮水机的违规电器才引发了大火的发生；2008年11月14日，更是出现了震惊国内外的上海商学院大火事件，宿舍内由于学生使用违规负载“热得快”，从而引发此次大火，该宿舍里的4名女生为了躲避火灾的伤害，集体从6楼阳台跳下，宿舍4人被证实当场就死亡了。

以上例子都是现实生活中真实存在，为了避免再有以上事件发生，为保障高校学生宿舍用电安全，各个高校都颁发明确不能让学生使用违规负载的规章，与此同时，为了杜绝宿舍使用违规电器，大多数高校在对学生公寓的供电上采用了限额，一般限制在300w到400w之间。尽管这些电器可以满足学生的生活需要，但仍然有学生抱着侥幸的心理去使用违规电器。还存在有学生仍通过私自拉线来盗用楼道里的电路等方法使用违规电器，这样给学校的用电管理、防火安全以及学生的生命财产安全，带来了很大的安全隐患。因此为了防止集体宿舍出现用电安全隐患，学校中的公寓管理员及负责人就必须要花费许多精力、物力及人力去检查学生公寓中是否使用违规电器，但这种做法并没有起到很大的防患效果。如何合理科学的限制大功率电器的使用，确保学生公寓的用电安全，是目前学生公寓用电安全管理所面临的重要问题。针对这一问题，很多学校采用了学生公寓违规负载智能设计系统，这些学生公寓违规负载智能设计系统能对违规负载进行识别、系统自动断电及复电操作、远程监控、报警等功能，很大程度上降低了宿舍中使用违规负载的隐患，同时提高了宿舍的用电安全。但是目前现有的系统价格比较贵，所以需要从实际出发研究和开发适用于本公寓的用电安全系统是尤为重要的。这套系统，不仅能使公寓管理人员管理公寓方，还限制了学生在宿舍使用违规电器的现象，从而杜绝因使用违规电器而造成的惨剧，保证学生宿舍用电安全和学生的物品及人身安全。总而言之，学生公寓违规负载智能设计系统，不仅解决了学校用电安全的问题，还保障了学生的人身安全，因此，此系统具有重要的意义。

1.2 国内研究现状

我国高校违规负载智能设计系统的引进和开发都比较晚，但由于近几年各个高校学生公寓用电管理的进步以及电子与计算机中软硬件设备需求的进步，因此大多数学校都采用了学生公寓违规负载智能设计系统。如我国石家庄铁道大学，北京工业大学等各大院校都使用了学生公寓违规负载智能设计系统来进行对学生公寓使用违规电器的管理。这些高校同样采用智能的违规负载管理系统，从而有效解决了学生公寓由于违规负载电器工作所产生的诸多问题，进一步降低了学生公寓由于使用违规电器而引起火灾发生的风险隐患。但是目前这些系统的使用还不能根据每个高校公寓的具体用电的实际情况，对于学生公寓使用违规负载的，进行统一的断电和复电操作给高校里的学生生活带来了许多不便，且该市场中的系统价格比较贵，不能使各个高校普遍应用于各个学生公寓中。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：33022字