实训设备智能用电安全管理解决方案

1.1. 解决方案背景

在现代教育实践中，实训室的安全与高效管理是保障教学质量的关键环节。传统实训室管理方式存在诸多不便，如无法实时监控设备状态、难以实现远程控制等。本解决方案将介绍如何利用智能断路器通过4G对接云平台，结合云平台自带的微信小程序以及短信与邮箱告警推送功能，构建一套高效、智能的实训室安全管理系统软件，实现对实训室设备的全方位实时监测与远程控制，提升实训教学的安全性与管理效率。

智能断路器外观

通信网关外观

1.2. 系统功能与技术原理

1.2.1. 系统功能

智能断路器：作为前端数据采集与控制的核心设备，具备4G通信模块，能够将实验台的电源开关状态、电流、电压等数据实时传输至云平台，并接收云平台下发的控制指令，实现对实验台电源的远程控制。

云平台：强大的数据处理与存储中心，集成了组态控制面板和微信小程序接口，支持多种设备接入与管理。云平台不仅能够接收智能断路器上传的数据，还能对数据进行分析处理，生成设备使用功率的历史曲线等信息。同时，云平台还具备用户管理、权限分配等功能，确保系统的安全稳定运行。

微信小程序：云平台自带的微信小程序，用户通过微信小程序登录云平台账号，即可实现对实验台的远程控制与实时监测，查看设备的电源状态、电流电压数据等信息。

短信与邮箱告警推送功能：当实验台出现异常情况，如电源故障、电流电压超限等，系统会自动触发短信与邮箱告警推送功能，将告警信息及时发送至相关人员的手机或邮箱，确保问题能够得到快速响应与处理。

1.2.2. 技术原理

4G通信技术：智能断路器通过内置的4G模块与云平台建立稳定的通信连接，利用4G网络的高速数据传输能力，实现数据的实时上传与控制指令的快速下达。

云平台数据处理：云平台采用先进的数据处理算法，对智能断路器上传的大量数据进行分析处理，提取关键信息，如设备的运行状态、故障预警等，并生成直观的数据报表与历史曲线，为用户提供全面准确的设备运行情况。

微信小程序对接：云平台自带的微信小程序，通过简单的账号登录即可实现与云平台的对接，无需额外开发。用户通过微信小程序可以方便地进行设备控制与数据查询操作，实现与云平台的无缝交互。

告警推送机制：系统预设了多种告警触发条件，包含电流超限、电压超限、功率超限制、设备离线等情况时，云平台会自动调用短信与邮箱推送服务，将告警信息发送至指定的接收人，确保相关人员能够及时获取设备异常信息。

1.3. 系统功能

1.3.1. 电源管理功能

1. 实时监控查询：实时掌握实验台的电源使用情况，方便教师了解学生的实验进度和设备运行状态，为教学管理提供依据。

2. 单独控制：教师可以根据教学需求，精准控制单个实验台的电源，如在学生完成实验后单独关闭其实验台电源，避免能源浪费。

3. 批量控制：在上课前快速开启所有实验台电源，或在下课后统一关闭电源，提高教学准备与结束的效率，节省时间与精力。

4. 定时预约：实现实验台电源的自动化管理，无需人工手动操作，确保设备按时启动与关闭，提高教学的准时性与规范性。

1.3.2. 设备状态监测功能

1. 实时数据读取：教师能够随时了解实验台的运行参数，及时发现设备运行中的异常情况，如电流电压波动过大等，为教学过程中的设备故障排查与处理提供数据支持。

2. 功率与历史曲线显示：通过功率历史曲线，教师可以直观地分析设备的能耗情况和运行趋势，为教学资源的合理分配与设备的节能管理提供参考依据，帮助学校优化实训室的设备配置与运行策略。

3. 故障预警与异常报警：及时提醒教师设备出现的问题，使教师能够迅速采取措施，如远程切断电源、安排维修人员等，防止设备故障扩大，保障实训教学的顺利进行，减少设备损坏带来的损失。

1.3.3. 保护与通知功能

1. 保护设置：当实验台的输入电压或电流超过设定的保护值时，智能断路器会自动切断实验台电源，防止设备因过压、过流而损坏，有效保护设备安全，延长设备使用寿命。

2. 信息推送：确保教师能够第一时间获取重要信息，无论身处何地，都能及时了解实训室设备的运行状况，快速做出反应，提高教学管理的及时性与有效性。

2.操作流程

2.1 云平台添加设备

登录迅通云平台（https://cloud.rpdiot.com/）

登录入界面后点击“设备管理”按钮，进入设备列表界面。选择“添加设备”。

设备名称可自拟，所属产品搜索智能断路器进行绑定，设备编号点击生成，开启设备影子模式（当设备关机后，能看到关机前的属性状态）

添加完后点击新增，切换一下页面，点击认证信息，获取对接云平台的信息

2.2 智能断路器对接上云

打开4G DTU配置工具填写连接参数。点击进入配置状态

只需要更改4个信息，第一个：注册包，第二个：IP域名，第三个：IP端口号，第四个：连接模式。

首先填写注册包，打开刚刚云平台的连接参数进行复制粘贴。格式为：HEX(云平台连接参数)

第二个，IP域名固定为：cloud.rpdiot.com

第三个，IP端口号为：8888

第四个,连接方式为TCP模式

参数全部填写完成之后，点击提交更改，再点击复位DTU模块

返回云平台即可看到设备在线，云平台对接成功

2.3 产品功能设定

• 实时监测与远程控制功能

  

• 主动采集全部和采集单个属性功能

• 设备定时功能

• 设备场景联动功能

• 设备告警通知功能

现在测试一下合闸状态

• 设备组态控制功能

在侧边栏组态应用中，无需设计只需要添加好设备可以直接通过组态进行读取与控制。

2.4 微信小程序操作流程

• 微信小程序实现实时监测与远程控制功能

微信搜索迅通云，即可进入小程序，使用云平台的账号密码进行登录。

登录进去后，即可在首页看到我们在网页端云平台添加好的设备。点击进去即可与网页端一致，也可实时监控与远程控制。

l设备定时功能

进入创建的设备后，点击下面的定时按钮，进入页面后点击右上角添加按钮，即可创建定时任务。

l主动采集全部和采集单个属性功能

采集全部

执行定时任务为modbus poll即可立即采集全部

主动采集单个数据

选择好对应的设备后，在设备的数据模式里即可进行单个数据读取

l设备场景联动功能

点击下面的场景按钮，即可创建场景联动

l设备组态读取与控制功能

在小程序中进入对应的设备，点击右下角组态按钮。

即可进入组态页面，实现手机通过组态的读取与控制

3.1 教学应用解决方案

3.1.1 教学准备阶段

• 设备检查与调试

解决方案描述：某高校电子工程专业的一位教师，准备开展一次电子电路实验教学。在上课前，他通过微信小程序登录实训室安全管理系统，查看各实验台的电源开关状态，发现有部分实验台电源处于关闭状态。于是，他利用单独控制功能，逐一开启这些实验台的电源，并通过实时数据读取功能，检查各实验台的电流、电压值是否正常，确保设备处于良好的运行状态。

教学意义：通过系统的实时监控与远程控制功能，教师能够快速完成设备的检查与调试工作，节省了教学准备时间，提高了教学效率，同时也保障了实验教学的顺利开展。

• 教学资源分配

解决方案描述：在准备实验教学时，教师需要根据学生的分组情况，合理分配实验台。他通过系统查看各实验台的设备使用功率历史曲线，分析设备的运行状况和能耗情况。根据分析结果，将状态良好、能耗较低的实验台分配给基础较差的学生组，确保每个学生组都能在良好的设备条件下进行实验操作。

教学意义：借助系统的设备状态监测功能，教师能够更加精准地进行教学资源分配，提高教学资源的利用效率，为不同层次的学生提供适宜的实验环境，促进教学效果的提升。

3.1.2教学实施阶段

• 实时监控与指导

解决方案描述：实验过程中，教师在教室外临时有事处理，但仍然需要关注学生的实验进展。他通过微信小程序实时监控各实验台的电流、电压等参数，发现某一实验台的电流突然异常升高。于是，他立即通过微信小程序给该实验台的学生发送消息，询问实验操作情况，并指导学生暂停当前操作，检查电路连接是否正确。同时，教师利用远程控制功能，将该实验台的电源暂时关闭，防止设备损坏，确保学生安全。

教学意义：借助系统的实时监控与远程控制功能，教师即使不在现场，也能及时发现并处理实验过程中的突发问题，保障学生的实验安全，提高教学质量。同时，这种远程指导方式也增强了师生之间的互动，让学生感受到教师的全程关注与支持。

• 故障处理与反馈

解决方案描述：在实验过程中，一个实验台突然出现故障，设备无法正常工作。系统立即触发故障预警，教师的手机和邮箱同时收到告警信息。教师根据告警提示，初步判断故障原因可能是设备内部的某个元件损坏。他迅速安排维修人员前往实训室进行检查和维修，并通过微信小程序将故障情况和处理措施告知学生，让学生了解故障原因，安抚学生情绪，避免学生因设备故障而产生焦虑和混乱。

教学意义：系统的故障预警与告警推送功能能够及时通知教师设备故障情况，使教师能够快速响应并采取有效的处理措施，减少故障对教学的影响。同时，教师及时向学生反馈故障信息和处理进展，有助于维护良好的教学秩序，增强学生的理解和配合，提升教学管理的透明度和公信力。

3.1.3教学结束阶段

• 设备关闭与整理

解决方案描述：实验结束后，教师需要快速关闭所有实验台的电源，以便进行设备整理和维护。他通过微信小程序的批量控制功能，一键关闭所有实验台的电源，然后进入实训室进行设备检查和整理工作。在整理过程中，教师发现部分实验台的设备使用功率较高，存在一定的能耗浪费。于是，他通过系统的历史曲线分析功能，查看这些实验台在实验过程中的功率变化情况，找出能耗较高的原因，并在后续教学中加强对学生的节能教育，引导学生养成良好的实验操作习惯。

教学意义：利用系统的批量控制功能，教师能够高效地完成实验结束后的设备关闭工作，节省时间和精力。同时，通过系统的能耗分析功能，教师可以发现设备使用过程中的问题，为教学改进和设备管理提供依据，促进教学资源的合理利用和可持续发展。

• 教学总结与反馈

解决方案描述：实验结束后，教师根据系统记录的设备运行数据和故障情况，对本次实验教学进行全面总结。他分析了设备的运行状态、故障发生的原因和处理效果，以及学生在实验过程中的表现和问题。然后，他将教学总结和设备使用情况反馈给学校教务部门和实训室管理部门，为学校的教学管理和设备维护提供参考。同时，教师也根据总结结果，对后续的教学计划和实验指导进行调整和优化，以提高教学效果和设备管理水平。

教学意义：系统的数据记录和分析功能为教师的教学总结和反馈提供了有力支持，使教师能够更加全面、客观地评估教学效果和设备运行情况。通过及时反馈教学信息，教师可以与学校相关部门形成良好的沟通与协作机制，共同推动教学质量和实训室管理水平的提升，实现教学资源的优化配置和教学活动的持续改进。

3.2 教学意义

提高教学安全性：通过智能断路器与云平台的实时监控和自动保护功能，有效防止设备因过压、过流等原因损坏，保障了学生和设备的安全，降低了教学风险。同时，系统的告警推送功能能够及时通知教师设备异常情况，使教师能够迅速采取措施，避免事故的发生，确保实训教学的安全性。

提升教学效率：教师可以随时随地通过手机APP和微信小程序进行设备控制与状态监测，无需亲临实训室，节省了时间和精力。系统提供的实时数据和历史曲线分析功能，帮助教师更好地了解设备状况，合理安排教学任务，提高了教学准备和实施的效率。此外，系统的批量控制和定时预约功能，进一步简化了设备管理流程，使教学活动更加顺畅、高效。

增强教学互动性：学生在实验过程中遇到问题时，教师能够及时通过系统获取信息并给予指导，增强了师生之间的互动交流。同时，学生也可以通过微信小程序实时查看自己实验台的设备状态，更好地了解设备运行情况，提高学习积极性和自主性，促进教学效果的提升。

促进教学管理现代化：该系统将传统的实训室设备管理方式转变为智能化、信息化的管理模式，实现了设备的远程控制、实时监测和自动化管理，为教学管理提供了更加便捷、高效的技术手段。通过系统的数据记录和分析功能，学校可以对教学资源的使用情况进行全面了解和评估，为教学决策和设备规划提供科学依据，推动教学管理的现代化进程。

3.3 总结

本解决方案通过引入智能断路器与云平台技术，结合微信小程序以及短信与邮箱告警推送功能，构建了一套实训室安全管理系统软件，实现了对实训室设备的智能化电源管理、实时状态监测、故障预警与保护以及信息推送等功能。在教学应用中，该系统有效提高了教学安全性、效率和互动性，促进了教学管理的现代化发展，为现代实训教学提供了有力的技术支持和管理手段。通过实际解决方案的介绍和分析，教师可以更好地理解和掌握系统的操作方法与应用技巧，将其应用于日常教学管理中，提升教学质量和管理水平，为学生的实践学习创造更加安全、高效、便捷的环境。