1 系统核心控制要求

学生公寓离人断电系统需要满足多重控制要求，涵盖安全管控、能效管理和设备保护三大核心目标，通过智能化手段解决传统宿舍用电管理的痛点问题。

1.1 安全管控要求

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• 恶性负载精准识别：系统需能实时检测并阻断各类违章电器即使使用防限电调压插座规避也应有效识别。识别机制需区分瞬态功率特征（如电热丝器件的阻性特性）而非单纯依赖功率阈值，避免误判电脑等合规设备。

• 离人自动断电：当宿舍处于持续无人状态（通常≥30分钟）时，系统应自动切断照明与插座主回路（空调回路除外），消除因电器长时间空载引发的火灾风险。需避免因人员短暂离开导致频繁断电。

• 空调专线安全防护：空调回路需设置防私接机制，一旦检测到空调插座被拔除（待机电流消失），立即跳闸并锁定供电，需管理员手动恢复。同时将空调、热水器等必要设备纳入白名单，免除误断。

1.2 能效管理要求

• 时段化用电控制：支持按课表时段自动切换供电模式：上课期间强制启用“离人断电”，夜间/周末切换为“感应供电”。照明回路可结合光感调节，根据自然光照动态调光。

• 电量精细统计：实现按宿舍/楼栋的分项计量（照明、插座、空调），支持电量轮显、费用预警、无费断电等预付费管理功能。提供能耗分析报表（日/月/年），定位高耗能点位。

• 负载动态限流：对宿舍总功率或分回路设置可调阈值（如1.5kW-6kW），超限后2秒内断电；支持“过载恢复次数”策略（如3次内自动合闸，超次需人工干预）。

2 技术实现方案

2.1 人员存在精确检测

人员检测是离人断电系统的核心环节，需融合多技术提升准确性：

• 多传感器融合检测：

• 雷达-红外双模探头：部署于宿舍各功能区（休息区/学习区），采用60GHz毫米波雷达探测微动体征（呼吸、翻身），配合红外传感器捕捉体温辐射，即使人员静止或睡眠也可识别。支持穿透蚊帐、磨砂玻璃遮挡（衰减<3dB）。

• 逻辑“或”判定策略：多区域传感器输出信号接入“或”逻辑芯片，任一区域检测到人员即判定“有人”，避免因分区误报导致断电。

• 出入口计数系统：

• 在宿舍门框安装并排双距离传感器，通过触发时序判断进出方向（A→B为进入，B→A为离开），实时更新室内人数。当计数器归零且持续无移动信号时，触发无人判定。

2.2 用电智能控制策略

用电控制需兼顾安全性与灵活性，采用分层管理机制：

• 主副回路协同控制：

• 主回路（插座+照明）：受继电器控制，无人超时后断开。采用磁保持继电器，断电后零功耗。

• 副回路（安防/路由器）：通过限流模块（≤110W/0.5A）持续供电，保障关键设备运行。

• 恶性负载AI识别：

• 基于负载特征波形库，通过FFT分析电器投运时的电流谐波、功率因数、上升斜率（如阻性负载功率因数≈1）。如识别到与“电炉”特征匹配度>90%的负载，立即断电并记录。

• 学习模式：管理员可对饮水机等半阻性电器进行3分钟特征学习，将其加入白名单。

• 空调专线管理：

• 独立回路监测待机电流（通常0.1A-0.3A），电流消失判定为插座拔除，触发硬锁断电（仅管理员可恢复）。

• 功率动态管理：

• 梯度限流：设置多级功率阈值（如500W/1500W/3000W），超500W时预警，超1500W时断电。

• 分时策略：夜间允许功率提升（如从1kW至2kW），适应学生用电需求。

表：用电控制策略与功能实现

控制策略	技术实现	硬件设备	管理功能
离人断电	雷达-红外双模探头+PLC计时	热释电传感器、逻辑芯片	无人30分钟断主电
恶性负载阻断	FFT谐波分析+功率因数检测	AI识别电表	白名单管理、违规记录
空调防私接	待机电流监测（0.1A-0.3A）	高精度互感器	异常锁定、远程告警
分时供电	内置RTC时钟模块	时控继电器	课表编程、节假日模式