一、當(dāng)前校園宿舍用電安全現(xiàn)狀
校園用電安全問題是每一個學(xué)校最關(guān)心的問題，也是最難有效管理到位的問題。針對這一突出問題，每一個學(xué)校都竭盡全力進行用電安全改造、部署安全用電管理系統(tǒng)，但是由于用電不規(guī)范所引起的火災(zāi)以及存在的安全隱患依然頻頻出現(xiàn)，尤其在學(xué)生宿舍。
1、學(xué)生宿舍用電安全隱患主要表現(xiàn)如下：
A. 學(xué)生不遵守宿管條例，擅自使用違禁電器，如：熱得快、電熱杯、電水壺、取暖器、電吹風(fēng)等電加熱負(fù)載，在使用過程中由于疏忽大意導(dǎo)致宿舍內(nèi)可燃物被燒而引起火災(zāi)事故。
B. 在日常使用各類充電器、小功率加熱負(fù)載（如：烘鞋器，通常20W以下，此類用電器都不在日常功率限定范圍內(nèi)）等過程中，由于長時間處于通電狀態(tài)，電器逐步氧化、熱量累積導(dǎo)致火災(zāi)事故；這類火災(zāi)隱患的特點是人員無法覺察、目前宿舍安全管理手段無法有效覆蓋，因此這類火災(zāi)因素是最難防范的。
2、現(xiàn)有宿舍用電安全管理手段：
A. 限制功率管理：為了防止學(xué)生擅自使用大功率加熱電器，校方在宿舍供電線路的入線處安裝了功率（限流）限定裝置，當(dāng)宿舍內(nèi)總功率達到某一設(shè)定功率值，功率限定裝置斷電。隨著宿舍空調(diào)設(shè)備的加入，基于功率限定的管理方式在宿舍一進一出線路模式下已無法滿足安全管理需求。
B. 兩線制結(jié)合功率限定管理：空調(diào)在學(xué)生宿舍大量普及使用，使得一進一出功率限定管理模式被淘汰，為了使用新環(huán)境的用電安全管理，很多學(xué)校進行了一進一出向一進二出的線路方式改造，將空調(diào)單路供電，另一路基于功率限定管理方式提供給宿舍其他日常用電。這一方式需要投入較高經(jīng)費進行線路改造。同時，在另一路管理限定管理模式下，學(xué)生依然可以使用限定功率以下的違禁電器，火災(zāi)隱患依然存在。如另一路的功率限定值設(shè)定過低，嚴(yán)重影響宿舍總體用電，功率限定值設(shè)置過高，對于宿舍內(nèi)安全用電管理無效；如，設(shè)定值為800瓦，宿舍四臺電腦同時使用，外加照明，已經(jīng)突破800瓦了；如果設(shè)定值為1500瓦，可以滿足學(xué)生在宿舍內(nèi)的總體正常用電負(fù)荷，但是，基于這一的功率自由度，學(xué)生可以在宿舍使用1000瓦左右的加熱設(shè)備，而且1000瓦左右的加熱設(shè)備比比皆是。
C. 智能化用電安全管理：隨著校方對宿舍用電安全管理所存在的安全隱患的充分認(rèn)識，某些高校已逐步采用了基于功率分段限定的智能化用電安全管理方式，這一套管理系統(tǒng)比早期的功率限定管理系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：它在限定宿舍總功率的同時，對每一次用電新增管理進行限定，當(dāng)新增功率低于設(shè)定值，允許用電；當(dāng)新增功率超過設(shè)定值，斷電。這一方式在一定程度上限制了學(xué)生使用大功率電器（如安全管理新增功率設(shè)置值為500瓦，每一次學(xué)生使用電器都必須低于500瓦，且多個電器不能同時上電，否則功率疊加瞬時突破500瓦導(dǎo)致斷電，在一定程度上對學(xué)生用電的便利產(chǎn)生了影響）。這一方式對于某些電器無法實現(xiàn)安全管理，如電吹風(fēng)，打開一檔工作功率為200瓦，二擋為500瓦，從一檔調(diào)至二擋，新增管理為300瓦，無法觸及新增管理的門限值，不會受到管理系統(tǒng)的管制。同時，對于那些低功率（100瓦以下）的加熱型電器依然沒有有效管理到位。
綜合以上分析，當(dāng)前已經(jīng)在各大高校使用的宿舍用電安全管理系統(tǒng)，必須結(jié)合線路改造來實施，針對一進一出的線路無法滿足實際需求。對于一進二出的環(huán)境，在一定程度上阻止了學(xué)生使用較高功率的違禁電器，但是對于低功率違禁電器無法有效實施限制，宿舍用電安全隱患很大程度上依然存在。同時，以上系統(tǒng)都無法提供實時管理監(jiān)控，也缺乏對某些長期使用型電器（充電器）性能惡化的在線監(jiān)測和判斷，這些因素也是當(dāng)前宿舍火災(zāi)引發(fā)的部分難以覺察因素。
二、基于人工智能的宿舍用電安全管理監(jiān)控系統(tǒng)
1、系統(tǒng)介紹
面向?qū)W生宿舍用電安全智能化監(jiān)測與管理系統(tǒng)的主要功能就是防止學(xué)生在宿舍使用違禁發(fā)熱電器導(dǎo)致火災(zāi)，一旦有宿舍違禁電器上電工作，系統(tǒng)能在10秒之內(nèi)完成違禁電器的識別并進行斷電處理，實時快速地阻止宿舍違規(guī)用電行為，并且管理人員可以基于電腦客戶端在線檢查每一個房間的實時用電情況。該系統(tǒng)的特點是智能化在線識別所有違規(guī)負(fù)載，不僅僅依靠功率和電流限制的方式進行宿舍用電安全管理，同時具備智能化電器類型在線識別功能，能夠具體判斷當(dāng)前用電器的類型，如屬于違禁電器即可斷電，如屬于正常允許范圍的用電器將不做處理，尤其針對已安裝空調(diào)且走線方式為一進一出的宿舍樓，在不需要進行線路改造的條件下可直接使用該套用電安全管理系統(tǒng)。
2、系統(tǒng)功能與技術(shù)優(yōu)勢
A. 準(zhǔn)確在線識別當(dāng)前線路中工作的負(fù)載類型，根據(jù)安全管理設(shè)定，一旦偵測到違禁電器工作，迅速斷電。
B. 不再基于功率限定、功率增幅限定、功率區(qū)間段開放與限制管理等方式進行，而是基于智能識別電器類型的方式來判斷當(dāng)時時刻線路中是否存在違禁電器工作，從而實施管制。
C. 基于云架構(gòu)的電能監(jiān)測平臺，可以實時顯示每一間宿舍的實時用電情況，管理人員可以基于在線觀測窗口實時檢查每一個宿舍當(dāng)前及歷史用電情況，同時結(jié)合遠(yuǎn)程在線監(jiān)控功能實現(xiàn)實時控制。學(xué)生可以通過手機APP關(guān)注本宿舍的實時用電情況，包括：當(dāng)前實時功率、本月已用電能消耗量、違規(guī)用電記錄等信息。為學(xué)生提供透明用電、安全用電服務(wù)。
D. 基于大數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計校園違規(guī)用電宿舍分布和時間段，為強化校園用電安全管理提供依據(jù)。
E. 學(xué)生通過APP可以在線查詢本宿舍電費余額、剩余用電量等信息，同時可以通過APP進行電費在線繳費。
圖1.用電安全監(jiān)控平臺
3、面向校園用電安全管理系統(tǒng)可支持功能
| 1 | 單元用電計量計費 | 9 | 免費基礎(chǔ)電量自動設(shè)置 |
| 2 | 單元用電情況查詢 | 10 | 用電量預(yù)收費及支付 |
| 3 | 單元用電負(fù)載限制設(shè)定 | 11 | 單元電量清零 |
| 4 | 違禁負(fù)載智能識別與限制 | 12 | 單元剩余電量重分配 |
| 5 | 安全阻性負(fù)載放行設(shè)定 | 13 | 短路、過流自動保護 |
| 6 | 按作息時間分時段送電斷電 | 14 | 歷史用電數(shù)據(jù)、財務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計與查詢 |
| 7 | 按作息時間設(shè)定單元功率 | 15 | 用電數(shù)據(jù)雙重安全備份 |
| 8 | 單元用電實時功率監(jiān)控 |
4、系統(tǒng)運行簡介
基于云架構(gòu)模式，電能管理平臺接收來自底層電能監(jiān)測終端采集的電量和功率、電流實時數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行接收存儲、統(tǒng)計分類、并按照特定功能進行分解與處理，為用戶提供實時能耗數(shù)據(jù)和歷史各類能耗數(shù)據(jù)，結(jié)合用戶需求與管理要求，基于的負(fù)荷分解技術(shù)與目標(biāo)電器運行特征庫收集，對目標(biāo)監(jiān)測體系下的能耗情況進行精確評估并給出報告；從源頭上防止火災(zāi)，確保用電安全。
圖2. 面向?qū)W生宿舍的智能用電安全在線管理系統(tǒng)部署示意圖
5、系統(tǒng)運行穩(wěn)定性
面向?qū)W生宿舍用電安全在線監(jiān)控平臺已經(jīng)進行了長達一年在線運行，系統(tǒng)各項功能正常、系統(tǒng)穩(wěn)定性非常好，系統(tǒng)自身耗能量極低（單個監(jiān)測終端約0.5瓦），系統(tǒng)供電方式為直接從市電線路獲取。已于2016年9月在江西工程學(xué)院渝水校區(qū)學(xué)生宿舍安裝投入使用，至今運行穩(wěn)定，用電安全監(jiān)控效果非常好，受到校方及后期管理人員高度認(rèn)可。
6、相關(guān)資質(zhì)及智能終端功能認(rèn)證
面向?qū)W生宿舍用電安全在線監(jiān)控平臺所使用的監(jiān)控終端具備精準(zhǔn)計量、電能數(shù)據(jù)采集、電器類型智能識別與控制、網(wǎng)絡(luò)通信與云端交互等功能。其中精準(zhǔn)計量符合國家計量標(biāo)準(zhǔn)1級要求。終端設(shè)計由武漢光谷光聯(lián)網(wǎng)科技有限公司智能終端研發(fā)團隊完成，終端的量產(chǎn)由專業(yè)電表生產(chǎn)公司承擔(dān)完成。光谷光聯(lián)網(wǎng)公司應(yīng)用于學(xué)生宿舍電能安全監(jiān)控的所有終端都具備國家計量1級精度要求。
7、系統(tǒng)安裝及施工
系統(tǒng)安裝主要是智能監(jiān)控終端的安裝，其安裝過程和方式與普通電能表、空氣開關(guān)等方式一樣，普通電工具備終端安裝能力。終端的聯(lián)網(wǎng)方式及功能配置在終端生產(chǎn)出廠前以設(shè)定，終端只需要在安裝完畢后上電自動運行，可自動完成網(wǎng)絡(luò)連接，并向監(jiān)控平臺實時交互數(shù)據(jù)。
