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摘要：当下的用电安全保护多集中于外部空气开关、熔断保险丝等保护措施，这些装置仅仅对电流过大的情况起到良好的保护作用，但遇到电网线路中存在电弧故障时，这些保护装置也无能为力。基于此，需要抓住互联网+时代下带来的机遇，依托于物联网，做好安全用电智能监测系统的设计，从而能够及时发现故障，为用户安全用电提供有力的保障。文章以基于物联网的安全用电智能监测系统为研究对象，首先对物联网进行了简单的介绍与分析，随后分析探讨了基于物联网的安全用电智能监测系统设计，以供参考。
关键词：物联网；安全用电；智能监控系统
1.物联网概述分析
物联网可分为三个架构层次：一是感知层，这一层次主要负责信息的收集，这是物联网得以运行的基础。主要应用的核心技术为传感器技术，比较常见的有电压电流采集技术、图像采集技术等，在上述感知技术的帮助下，物联网系统能够更好的感知并采集来自“物”的信息。二是网络层，智能网络层在输变电设备状态监测过程之中发挥着非常重要且不可替代的作用，是应用数据传输通道。该架构层主要负责信号的传输，核心应用的是互联网技术。在此基础上，又作出了进一步扩展，物联网在网络传输方面不仅包含传统互联网的传输手段，还包含了 BLE 蓝牙技术、Zeegbe技术等。同时对于一些自定义协议的 Mesh 网络而言，也能够通过网关接入主干网，使得物联网覆盖范围得到了有效的扩展，能够直接与各种移动终端和采集设备相连，而不再仅仅局限于PC端。三是应用层，该层次架构主要负责各种信息的处理和应用，在接受来自感知层的信息后，再对其进行存储、分类和挖掘，并将处理结果反馈到网络中的其他设备和终端，最终完成相应任务。
2.基于物联网的安全用电智能监测系统设计分析
2.1安全用电智能监测系统组成及功能简介
（1）数据采集终端
该终端功能为对线路回路电流进行实时采样，并进一分析与处理采样点，然后将处理后获得的特征值按照统一的格式进行打包，最后以 WIFI方式直接将相应数据信息传输至物联网的网络层。
（2）WIFI 感知层网关
该装置的主要功能是将传感器采集的信息通过互联网的帮助下，直接传输至服务器端。
（3）智能分析服务器
该装置是系统的信息处理核心单元，用来接收数据采集终端上传的数据包，并对数据包作进一步的解析处理。该装置将获得的实时电流特征值等信息与存储服务器中的特征值样本进行对比，完成二者的匹配度计算，然后以最终的匹配度为结果，来对设备状况分析。同时在故障电弧检测算法的帮助下，实现电流值的分析，有助于及时发现电弧故障问题。
（4）数据存储服务器，
该装置的主要功能是存储不同类型用电设备电流相关特征参数。比如终端号、电气识别特征参数、电弧检测特征参数等。
（5）互联网网关
该装置主要功能是处理 PC 机或其它终端设备的访问，从而对具体的用电情况进行远程的监控与操作管理。
（6）WEB 服务器
该装置的功能是管理浏览器图形化界面，识别智能分析处理，并将最终的识别结果上传至监控终端。
（7）用电安全监控终端
该装置的功能是通过 PC 机或手机浏览器，显示用户实时用电情况，及时了解用户设备工作状态，并对电弧故障进行监控等。与此同时，用户或管理员还可以通过监控终端来对电气回路进行远程操作管理，如通过远程操作来实现室内通断电等。
2.2系统硬件设计方案
（1）微处理器主控模块
为提高系统对海量数据信息处理效率，在本次系统设计中，采用32位微处理器的单片机，这种单片机非常适合应用于高性能、低成本、低功耗嵌入式应用设计场景。同时该单片机有 144 只引脚，内存为64KB，闪存为512KB，能够支持各种总线类型，比如 USB 总线、CAN 总线、串口总线、SPI总线等，内核工作频率最高能够达到 72MHz，从而能够很好的承受安全用电监测系统智能算法运行带来的压力。
（2）电流采集模块
这一功能模块主要由霍尔电流传感器和信号调制电路组成，在本系统设计中，电力传感器采用的是霍尔传感器，这种传感器核心设计原理采用了闭环磁平衡原理，因此能够实现对直流和交流波形准确测量，同时还能够准确测试一些不规则的电流。
（3）串口调试模块
为便于进行信息采集系统的开发调试，在系统终端，可添加串口调试模块，该模块采用标准协议，能够适用于数据传输速率在20Kb/s 范围以内的通信。
2.3系统软件设计方案
（1）系统软件架构采用了B/S架构。在本系统设计过程中，后台软件设采用了 B/S架构，并利用Java WEB 技术来实现系统架构的搭建。B/S 架构设计能够采用浏览器代替客户端，因此后续不需要再另外开发一个客户端程序。在B/S 架构下，系统很多设计工作多集中于服务器端，因此客户端压力得到了有效的减轻，实际也非常容易升级和维护。
（2）系统软件设计应用了weB技术。WEB 技术成功打破了时间空间限制，能够为用户提供一个实时的交互平台，因此只要在有网络的地方，用户都可以通过WEB 技术实现信息传输与信息共享，因此在系统业务执行方面成本更低。在本系统服务器软件设计过程中，便采用了 J2EE 架构的 WEB 技术，通过建立一个 B\S 架构的后台软件系统，用户可以直接通过浏览器登录用电安全监控系统访问服务器信息，了解配电状况。
（3）系统应用了 My SQL 数据库。My SQL 数据库 执行SQL 语言效率更高，且属于一种免费开源的数据库系统，用户可以直接在网络上进行下载，并且能够直接进行商用，不需要支付任何费用，因此这一数据库在我国中小型网站中得到了较为广泛的使用。本系统在进行服务器安装时，采用了免费开源的 Linux 操作系统，同时搭配My SQL数据库。上述组合的应用，既可以实现系统软件设计要求，又能够有效降低系统软件开发设计成本。
3.基于物联网安全用电监控系统功效分析
通过安全用电智能监测系统能够方便用户准确监控电气线路的故障和异常状态，发现电气设备火灾的安全隐患，及时报警提醒企业消除隐患，减轻工作人员的负担。与此同时，企业也可以实时调取本单位内电气火灾监控信息，监督和预防本单位的电气安全隐患情况，达到提前预警，提前整改，提前掐灭隐患的目的。在该系统的帮助下，可以大量减轻企业巡查的工作量，系统报警一个问题，即可处理一个问题，电气安全隐患管理更加透明。不仅如此，安全用电智能监测系统还有效解决了企业用电安全管理难和信息不对称的问题，企业管理人员能够通过手机APP实时的掌握用电安全数据，为企业安全生产提供监管和决策依据。
用电安全监测系统的应用可以使各部门之间进行联动。结合最近几年发展起来的VR技术，可以给火灾虚拟情境规划部门提供有力保障。在VR技术应用的基础上模拟救援工作，可以增强救援部队的协同指挥能力，而利用VR技术向公众展示救援情境演练，能够使救援宣传教育更加有效，在保证公众主动参与到救援的同时壮大后备救援力量。
总结
综上所述，安全用电监测系统在进行开发设计时，需要深入了解物联网的本质特征，并能够全面把握系统开发设计原则，了解系统不同的模块及功能需求，并以此为依据，完成用电安全监测系统的硬件与软件设计，从而更适合对用电安全进行智能化监测，保障用电合理性与安全性。
参考文献：
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