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小学生造智能电表“超级大脑” 断电提前预知

发明科技控中国仪表网2015年11月18日 10:21人气:9292

  【中国仪表网 发明科技控】智能电表正在全国各地进行普及,在实现合理控制用电的同时,却仍然无法控制断电。日前,北京一小学六年级学生通过给智能电表安装“超级大脑”,实现断电提前警告。
  

 
  啪!毫无征兆的,房间里的灯灭了,电脑屏幕的光暗了下来。一片寂静中,只剩下电器发出吱吱的声音,似乎在黑暗中表达着不甘。这就断电了?!呀,澡还没洗呢,还有个文件没处理完呢……
  
  大概每个人都曾在生活中经历过这一窘迫时刻。这让人不禁开始幻想,如果断电时,电表能“通情达理”,提前给人发出通知该有多好啊。恭喜你!这并不是白日做梦。来自北京市汇文一小六年级的学生陈荟蓉,发现了生活中的这一痛点之后,利用自己的周末和课余时间,制作出“电表智能反馈”系统:安装了“超级大脑”的智能电表,不仅能在电量即将耗尽时,给用户发来短信通知;还可以智能计算出剩余电量使用天数,并进行实时显示。

  

 
  停电竟让独居老人摔伤
  
  激发陈荟蓉做出“智能电表”创意的其实是一场不大的事故。荟蓉的邻居是一位独居的老奶奶,去年夏天的一个晚上,老奶奶家里突然停电了,老人在黑暗中四处摸索着找手电的时候,不小心被绊倒摔了一跤,这一跤让老人在病床上养了好几个月才能下地。听说了这件事之后陈荟蓉意识到,原来平时大家习以为常的突然断电,不仅会给人们的生活带来不便,更有可能给老人和小孩造成伤害。那有没有什么可以改善的办法呢?
  
  为此,陈荟蓉还特意在小区里做了一番调查:“您是否遇到过突然断电的情况?”“设想过的改善办法有哪些?”整理综合了各方意见之后,陈荟蓉发现,虽然有的电表可以通过电子显示窗报警,但是由于居民电卡表一般集中安装在楼道里,离用户的实际生活区较远,因此报警效果大打折扣,一般粗心的用户无法及时了解到电表数据,隐患依然存在。
  
  既然如此,何不让电表的提醒功能离我们更近一些?比如,直接给我们发送信息提醒?通过上网查询电表工作原理后,荟蓉得知市面上有一种电表,可以将使用电量等参数进行传输。与厂家交流后,她确认电表可以将数据传输给单片机,由此确定了装置最关键部分的可行性。今年上半年,陈荟蓉开始了尝试。
  
  小学生搞定复杂编程
  
  要执行一个操作,就得有指令的发送方做“指挥官”,有指令的执行方做“操作官”。因此,在“电表智能反馈”系统中,陈荟蓉综合了单片机、LCD显示屏、GSM短信三个模块来分配这两个角色。系统利用电表的数据通讯接口,将电表的数据传输给单片机这一“大脑”;“大脑”通过数据通讯接口读取用电信息之后,根据设定的算法对信息进行处理,根据用户平时的用电情况智能计算出剩余天数后,对显示屏模块发出指令;收到指令后,显示屏模块对信息进行实时显示。当天数大于30天的时候,显示Enough,表示电量充足;当天数大于15天且小于30天时,屏幕上显示Warnning警告,进行提醒;当天数小于15天时,屏幕上显示NeedCharging并且向用户的手机发送短信。这样用户不但可以通过单片机的显示屏幕获取信息,还可以通过设定的警告短信,获取警告信息。
  
  整个系统中,单片机充当了重要的指挥官角色,而真正让指挥官发挥作用的其实是一套编程代码。这也是让当时才上五年级的小学生陈荟蓉最头疼的事情。好在,这个从小爱好电子技术的小女孩儿,并不是一点儿基础都没有。很小的时候,受家庭环境的影响,在别的女孩子摆弄着手中洋娃娃的时候,她已经跟在爸爸后边,玩单片机玩上了瘾,五六岁的时候就曾做出了单片机流水灯的程序,“我们家里到处都是这种玩意儿,所以对单片机并不陌生。”不过,这次的编程还是创了荟蓉短短编程史上的“难度之最”,在指导老师张凯亮、刘睿以及张贺的帮助下,荟蓉花了一两个月的时间才把编程的事情搞定。
  
  程序搞定了,可是在调试的时候,单片机这个“大脑”却总是犯迷糊,与LCD显示屏和短信模块的配合度亟待磨合。后来,荟蓉才意识到,原来是自己的单片机选择精准度不够,“有的单片机比较擅长识别图形为主的编程,比如动画、游戏类;而有的单片机则擅长识别代码式的程序。”荟蓉将单片机换成了更擅长识别代码指令的型号之后,系统运行果然顺手了许多。
  
  装配好了大脑,在操作官的选择上,荟蓉也曾有过别的想法。最开始提到发送提醒,陈荟蓉立马想到的是已经浸入到人们生活方方面面的微信。由于微信涉及到网络信号等各种在她知识范围之外的难题,一番捣腾之后,陈荟蓉始终没有找到打包的“微信模块”能直接发送语音至微信上。于是,荟蓉还是将目光投向了传统的GSM短信模块。
  
  让电量报警成为生活常态
  
  陈荟蓉目前的作品,虽然已经实现了此前预想的全部功能,但是这个爱琢磨的女孩子并不满足。因为在不断的调试过程中,荟蓉也发现了一些新的问题。比如,目前报警发送的短信是英文短信,由于大部分老人看不懂英文,语言切换还需要进一步完善。
  
  此外,按照程序设定,该系统的一大创新之处在于可以根据不同家庭的用电情况计算出该家庭电量的剩余天数,在低于15天时,系统将自动发出警报。但是,荟蓉慢慢觉得,利用剩余天数报警很可能会产生一定的误差,并不是一个万无一失的法子,“或许,将系统设置成低于某个度数来报警才更准确。”
  
  在报警方式上,荟蓉也有了新法子,“因为老人一般不看手机,以后可以在门铃上安装一个无线家用蜂鸣报警器,在电量不足时,门铃就可以发出不同的声音,达到提醒的目的。”对于这套装置的应用,荟蓉显然也有着更长远的考虑,既然在电表上能用,那么,经过改造之后,是不是也可以用到其他地方?“随着电动汽车的日渐普及,或许有一天,我的这个系统也能在充电桩上发挥一定作用。晚上汽车在车库里充电时,能够通过短信告知车主充电情况,以便车主进行相关操作。”
(本文来源:北京晚报转载请注明出处
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