基于RFID的寝室智能用电管理系统

针对目前高校寝室违规用电时有发生，传统的人工管理强度大、效果不佳，开发基于RFID的智能化用电管理和监测系统，对寝室用电实时监测与控制，有效防止大功率用电设备的违规使用，从技术上杜绝因为违规用电引发寝室火灾，实现对寝室用电的安全化、智能化管控，大幅提高高校学生宿舍的管理水平，系统设计与运营成本低廉，具有很好的应用前景。

【关键词】违规用电 RFID 用电管理 大功率 智能化

长期以来，我国高校的学生公寓违规使用大功率用电设备的现象屡禁不止，导致由于学生在寝室内违规使用大功率设备引起的火情时有发生 。因此，开发出一套能够实时监控寝室用电的智能化用电监测系统非常有必要，也是高校寝室智能化用电管理发展的必然趋势。

1 系统设计

该寝室用电管理系统由安装在远端的宿舍管理员监控室的主控机和分布在各个寝室的从机组成，系统设计框架图如图1所示。本系统是基于51单片机架构的控制系统，主控机与从机均采用51单片机作为主控制器。主控机主要负责系统各个任务的管理和调度，同时给管理员提供操作方便、简单的人际交互界面。从机主要负责实现寝室用电的智能管理，以及执行由主控机发送过来的用电控制命令。主控机与从机之间采用RFID无线通信。

2 硬件设计说明

主控机对从机的控制是一对多的关系，均采用STC12C5A60S2作为主控制器。主控机集成了LCD模块、存储器模块、时钟模块、射频模块以及键盘模块。其中nRF905是挪威Nordic公司推出的一款单片射频发射器芯片，使用SPI接口与单片机进行通信，主控机通过射频模块接收到来至从机发送的违规用电信息（包括房间号、使用的用电设备功率），将用电信息与当前的时间显示在LCD上，同时将这些信息存储在24C02中，以供管理员调用查询并处理。只有在管理员将违规用电事件处理后，才能够给相应寝室恢复供电。可以通过键盘电路调用并查询24C02中存储的信息，同时通过按键给各从机单独发送断电与供电指令，也可以向所有从机发送断电与供电指令，实现寝室的单独与集中管理。

从机主要集成了电流传感器模块、继电器模块、射频模块。其中WCS1800是龙戈电子开发的过流检测传感器，当寝室正常用电时，从机不会给主机发送信息，一旦用电功率超过了设定的范围，从机将控制继电器切断供电电源，同时会将WCS1800检测到的电流通过射频模块发送给远端的主控机，只有当管理员处理违规用电并通过射频发回恢复供电指令的情况下，从机才能够控制继电器恢复供电。

3 系统软件设计

该系统软件设计分为主控机软件设计和从机软件设计，关键在于射频模块之间的相互通信，射频模块采用SPI协议通信，只要严格按照SPI协议的时序一般均可以实现数据的收发工作，该部分程序设计关键在于射频模块的配置和初始化，可如下定义：

unsigned char idata RFConf[11]=

{

0x00， //配置命令

0x4c， //CH_NO，配置频段在430MHZ

0x0c， //输出功率为10db，不重发，节电为正常模式

0x44， //地址宽度设置，为4字节

0x04，0x04， //接收发送有效数据长度为4字节

0xCC，0xCC，0xCC，0xCC， //接收地址

0x58， //CRC充许，8位CRC校验，外部时钟信号不使能，16M晶振

}；

4 结束语

本文针对高校寝室大功率设备使用屡屡发生，而人工管理手段相对落后，利用RFID技术设计了智能化寝室用电管理系统，在硬件设计与软件设计上均给出了完整的解决方案，设计选取器件成本低廉，产品小巧，使用方便，运营成本低。

参考文献

[1]梁宇，施建明.新型校园学生用电管理系统设计[J].数字技术与应用，2012（3）：148.

[2]杨旭东，刘培军，赵方强.智能用电管理系统在高校学生公寓防火工作中的作用[J].泰山乡镇企业职工大学学报，2010，17（2）：43-44.

作者简介

肖春华（1981-），男，湖北省松滋市人。硕士研究生学历。现为武汉软件工程职业学院电子工程学院讲师、工程师。研究方向为嵌入式系统。

作者单位

1.武汉软件工程职业学院电子工程学院 湖北省武汉市 430205

2.武汉职业技术学电子信息工程学院 湖北省武汉市 430074