摘 要：教育信息化的不断深入，以及智慧校园建设工作的有序开展为校园智能化管理提供了发展方向。目前，高等院校规模、在校学生数量的不断扩大意味着学生安全管理工作的难度不断上升，必须要加强智能化管理系统的研发，并将智能家居系统应用到学生宿舍的日常管理中，从而有效提高宿舍安全管理水平，使高等院校安全管理水平更上一个台阶。

关键词：智能家居；高校宿舍；安全管理；能源管理

中图分类号：TP29；X924.3 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）04-0123-03

Application of Smart Home in Safety Management of College Dormitories

CUI Defu

（Sanshi Liangzi （Suzhou） Information Technology Co.，Ltd.，Zhangjiagang 215600，China）

Abstract：The continuous deepening of educational informatization and the orderly development of the construction of intelligent campus provide a direction for the development of intelligent campus management. At present，with the continuous expansion of the scale of colleges and universities and the number of students in schools，it indicates that the difficulty of students’safety management is increasing. It is necessary to strengthen the research and development of intelligent management system，and apply smart home system to the daily management of students’dormitories，so as to effectively improve the level of dormitory safety management and ensure that the level of safety management in colleges and universities reaches a higher level.

Keywords：smart home；university dormitory；security management；energy management

0 引 言

隨着高校后勤管理改革的推进，宿舍格局和管理日趋多样化，高等院校学生宿舍是学生学习和生活最主要的场所，做好宿舍管理工作不仅能为学生提供整洁的空间，而且有益于学生身心健康，促进良好道德品质的形成。同时宿舍的安全工作也面临着一些新的困难，安全事故频繁发生，给高校正常的教学秩序造成了不良影响。给学生提供一个更安全、更舒适的生活环境能够增强宿舍安全性，提高学生工作管理水平。本文基于智能家居系统在高校宿舍安全管理的应用展开全面的研究。

1 高校宿舍安全管理现状

宿舍安全管理是高等学校学生工作中非常重要的部分，大学生在大学四年的学习生活中，有将近一半的时间是在宿舍中度过的，因此，宿舍的安全隐患不容忽视，包括用电安全、财产安全、人身安全等。近年来，多起安全事故见诸报端，比如2016年河南科技大学女生宿舍楼起火；2017年长安大学渭水校区某宿舍楼起火；2018年8月中国人民大学一栋宿舍楼突发大火；2019年1月中原工学院一宿舍三楼突然失火等。

宿舍内用电是导致宿舍安全事故发生的主要原因。宿舍火灾事故很多是违规使用电器引起的，有些同学为了方便取暖、烧水，在宿舍内使用大功率电器，如电暖器、热得快等，这些都是学校明文禁止使用的；同时在一个插排上连接多台电脑，甚至将取暖器、热得快等违规电器同时在同一个插排上使用，造成插座及线路超负荷运转，容易引起线路过载，设备着火，引发火灾，造成严重的财产损失或人身伤害。

2 智能家居系统

智能家居系统是以家中用电设备（灯光、插座等）和家用电器（电视、空调、地暖等）为主要控制对象，利用综合布线技术、无线通信技术、网络安全技术、自动控制技术将与居家生活有关的用电设备进行高度集成，通过对家庭设备的远程控制、自动控制提高生活质量，使居家生活高端智能、安全舒适、绿色低碳。

2.1 总体架构

智能家居控制系统主要由智能终端、智能网关、云服务器和移动端等构成。智能终端是指各种环境数据的检测设备和自动控制器，主要包括各类传感设备、智能开关设备、电动设备、智能门锁等；智能网关的功能是将环境数据进行收集、整理，上传至云服务器进行数据处理，并通过指令控制各自动控制器动作；云服务器的功能是将智能网关上传的环境数据进行分析处理，云服务器是移动端与智能网关之间进行连接的桥梁；移动端是指手机端、Web端，对智能设备进行远程控制以及后台管理。

智能家居系统总体架构如图1所示，系统共分为四层，分别是传感层、传输层、分析决策层和动作层。

2.1.1 感知层

感知层是智能家居系统对居家环境进行感知、识别和信息采集的基础，为后续信息处理和相关决策提供海量、精准的数据信息支撑。感知层包括各类温湿度传感器、PM2.5、PM10、有害气体检测仪、光照传感器、烟雾传感器、智能断路器等。感知层作为底层应用终端设备，对室内环境进行7×24小时不间断监测，负责感知外界信息，并获取系统交互数据。

2.1.2 传输层

随着物联网技术的发展，不同厂家采用的无线通信协议也各不相同，通信协议主要分为两类，一类是近距离通信协议，主要有常见的Wi-Fi、Bluetooth和ZigBee等；第二类是远距离通信协议，主要有工作在授权频段的通信协议（如工作在蜂窝网络中的NB-IoT）和工作在免授权频段的通信协议（如433MHz、868MHz和915MHz）。

我们采用NB-IoT技术的远距离低功耗通信协议，与其他无线通信协议相比，第一，NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被称为低功耗广域网（LPWAN）。NB-IoT是一种广覆盖，可提供室内覆盖，网络增益为20dB，具备足够的覆盖范围；第二，具备支撑海量连接的能力，如NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时、低敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；第三，更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间长达10余年。

2.1.3 分析决策层

分析层、决策层通过云服务器实现对智能终端采集的基础信息数据进行分析、存储和转发，为用户提供一个信息交互、存储、分析处理的云端数据库，通过建立云服务器，可以对大量数据进行集中分析和管理，是一个集智慧家庭、智能社区、智慧校园等为一体的服务管理平台。

由于存储了大量用户数据，要通过合理的数据挖掘手段满足用户的个性化需求，并在合适的时间通过智能网关触发相应的设备活动，根据用户的行为习惯自动控制电器的智能活动可以使用户获得更加舒适、方便的生活体验。同时，合理的电器控制对于节约能源起到重要作用。智能家居系统需要挖掘用户的个性化需求，并在合适的时间内启动相应的设备，提供相应的服务。

2.1.4 动作层

动作层负责接收云服务器的指令，通过控制智能开关、智能插座、红外伴侣、智能断路器等智能终端实现对宿舍内部照明、空调、风扇、暖气等设备的开启、关闭等状态的自动控制，并且支持用户在任何有网络接入的地方通过移动设备远程控制宿舍内部的设备。

2.2 宿舍安全管理

违规使用大功率电器是造成学生宿舍可能发生火灾的首要隐患。学生宿舍中常见的违章电器是指一些三无产品和大功率电器，比如热得快、电热毯、电暖气等。学生宿舍线路设计一般是按照家用照明电路标准设计的，供电电路负载有限，使用大功率电器容易引起线路发热起火。

传统过载保护使用电能表与空气断路器来实现，仅能通过检测整个宿舍的集体用电量来对整个宿舍的电量进行控制，无法准确获知各用电器的分项电量数据，无法进行节能管控以及大功率电器预警。

智能插座、智能配电保护器等智能终端设备可以使宿舍内部每一路用电设备的能源消耗独立，实现实时监测，对用电器实行分类、分项、分时统计与计量。一旦发现使用大功率电器或者线路过载发热等情况，系统会在第一时间对此路电器进行电路保护，并且不影响其他用电设备的使用，同时将相关信息通过云服务端通知相关管理人员，实现防患于未然。此外，通过在线对标诊断与分析，能够精准发现异常电能消耗并告警，从而消除各种隐形能耗浪费。

3 结 论

综上所述，通过将智能家居系统应用于高校的宿舍管理中，能够实现对宿舍电器设备的集中管理，对宿舍内部每条线路负载情况进行精确监测和统计，对宿舍内部违规使用大功率电器的情况能够及时进行告警，并自动切断当前线路，有效防止火灾事故发生，极大地方便了宿舍管理人员对用电安全的检查监督工作。

接下来将进一步完善智能家居系统在高校宿舍管理工作中的应用，通过分析用电数据的大数据进行能源管理升级，为下一步节能降耗工作奠定基础。

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作者简介：崔德富（1989.01-），男，汉族，江苏常州人，助理工程师，本科，研究方向：自动化与信息系统集成。