淺談物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下的校園能耗監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案

摘要：針對校園電能監(jiān)測的現(xiàn)狀，設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的校園電能監(jiān)測系統(tǒng)。介紹了校園電能監(jiān)測系統(tǒng)各功能模塊的結(jié)構(gòu)，并給出了后臺工程管理模塊的設(shè)計，即基于后臺工程管理，整個電能監(jiān)測系統(tǒng)都是通過設(shè)備建模和組織建模來管理的。該系統(tǒng)支持各種終端設(shè)備的遠程訪問，在軟件設(shè)計和電能監(jiān)測管理方面具有一定的先進性。

關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)：電力監(jiān)控；設(shè)備建模

引言

 目前大部分高校只能通過自動抄表系統(tǒng)查看整個校園的電能消耗，無法實時監(jiān)控每個建筑和房間的電能消耗，無法滿足節(jié)能校園的發(fā)展要求。因此，有必要在校園中應(yīng)用電能監(jiān)測系統(tǒng)，科學(xué)管理校園和建筑物的用電情況。目前常見的電能監(jiān)測方法有兩種:傳統(tǒng)的手持式抄表機，功能單一，攜帶方便，無法連續(xù)監(jiān)測，測量勞動強度高，大部分不具備綜合測量、分析和判斷功能；電能遠程監(jiān)測系統(tǒng)采用zigBeee、利用Internet網(wǎng)絡(luò)連續(xù)監(jiān)控現(xiàn)場數(shù)據(jù)的GPRS等無線通信方式，但是這種測量結(jié)果顯示不夠直觀，而且沒有報警、自動診斷等功能。

一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

 一個完整的電能監(jiān)控系統(tǒng)可以監(jiān)控和遠程發(fā)布電力系統(tǒng)中的所有參數(shù)。基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，本文設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)主要分為三個層次:感知層、傳輸層和應(yīng)用層。其網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖1所示

圖1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

 感知層電能采集終端的作用是采集和轉(zhuǎn)換原始電壓和電流信號，完成電能參數(shù)數(shù)據(jù)的采集，并通過RS485總線將數(shù)據(jù)上傳到智能網(wǎng)關(guān)。

 傳輸層的作用是通過校園網(wǎng)絡(luò)連接和傳輸來自感知層的信息，并將其傳輸?shù)綉?yīng)用層。智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)通過RS485總線接收數(shù)據(jù)，完成RS485總線協(xié)議與以太網(wǎng)協(xié)議的轉(zhuǎn)換，對終端電表上傳的實時數(shù)據(jù)進行本地分析，并通過校園網(wǎng)將數(shù)據(jù)壓縮包裝上傳到應(yīng)用層。

 應(yīng)用層監(jiān)控中心由平臺服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和客戶端組成。監(jiān)控中心使用以太網(wǎng)通信協(xié)議接收智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)收集的數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)包存儲在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。

二由系統(tǒng)功能模塊組成

 該設(shè)計的功能模塊分為三個部分:數(shù)據(jù)采集和存儲模塊、前臺顯示模塊和后臺工程管理模塊。系統(tǒng)功能模塊圖如圖2所示。后臺工程管理模塊支持前臺整個電能計量監(jiān)控系統(tǒng)的顯示和管理。

圖2系統(tǒng)功能模塊圖

三后臺工程管理模塊設(shè)計

 從數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)整理、設(shè)備采集管理、設(shè)備模板配置、組織管理、系統(tǒng)用戶權(quán)限分配、系統(tǒng)維護等方面完成后臺工程管理。設(shè)備管理、組織管理的質(zhì)量直接影響前臺數(shù)據(jù)展示的合理性、科學(xué)性和數(shù)據(jù)展示的效果。設(shè)備管理和組織管理的核心是設(shè)計和組織管理模板建模的設(shè)計。

1設(shè)備模板

圖3設(shè)備模板功能屬性及方法設(shè)計圖

 設(shè)備模板是設(shè)備管理的基礎(chǔ)，也是整個工程管理的焦點。設(shè)備模板設(shè)計的合理性和全面性關(guān)系到整個系統(tǒng)的科學(xué)性和合理性。設(shè)備模板設(shè)計的核心是設(shè)備模板建模和設(shè)備變量設(shè)計。該設(shè)備的模板變量設(shè)計分為四個主要模塊:

 變量基本信息設(shè)計如表1所示。

 變量通信參數(shù)設(shè)計如表2所示。

 變量報警參數(shù)設(shè)計如表3所示。

 變量濾波參數(shù)設(shè)計如表4所示。

2設(shè)備管理

 設(shè)備管理功能屬性及方法設(shè)計如圖4所示。

 設(shè)備管理是一種基于物理節(jié)點的樹形結(jié)構(gòu)樹，用于管理現(xiàn)實中的組織。就像設(shè)備管理是一個真正的校園工程或管理者一樣，他們只需要根據(jù)實際工程建立目錄樹，添加相應(yīng)的設(shè)備，選擇相應(yīng)的設(shè)備模板。

四安科瑞建筑能耗分析系統(tǒng)

1概述

 Acrel-5000web建筑能耗分析系統(tǒng)是一個用戶端能源管理分析系統(tǒng)。在電能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了水、氣、煤、油、熱(冷)量的集中采集和分析。通過對用戶端的所有能耗進行細分和統(tǒng)計，各種能源的使用和消耗可以通過直觀的數(shù)據(jù)和圖表顯示給管理者或決策層，從而找出高能耗點或不合理的能耗習(xí)慣，有效節(jié)能，為用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。用戶可以按照國家有關(guān)規(guī)定實施能源計算，分析現(xiàn)狀，找出問題，挖掘節(jié)能潛力。

2應(yīng)用場所

 系統(tǒng)設(shè)計、施工和運營維護適用于公共建筑、集團公司、工業(yè)園區(qū)、大型物業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等不同行業(yè)的能耗監(jiān)測和管理。

3系統(tǒng)功能

(1)系統(tǒng)概況；(2)用能概況；(3)用能統(tǒng)計；(4)復(fù)費率統(tǒng)計；(5)同比分析；

(6)能源流向圖；(7)夜間能耗分析；(8)設(shè)備管理；(9)用戶報告；

五系統(tǒng)硬件配置

六結(jié)語

 本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的校園電能監(jiān)測系統(tǒng)解決方案。該方案側(cè)重于基于后臺工程管理的整個電能監(jiān)測系統(tǒng)，通過設(shè)備建模和組織建模的方式進行管理，供施工單位和管理人員使用。前臺頁面用于顯示和數(shù)據(jù)分析，供系統(tǒng)管理人員分析和使用。該方案在軟件設(shè)計和電能監(jiān)測管理方面具有一定的先進性和科學(xué)性。

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