摘要：針對(duì)校園電能監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的校園電能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。介紹了校園電能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各功能模塊的結(jié)構(gòu)，并給出了后臺(tái)工程管理模塊的設(shè)計(jì)，即基于后臺(tái)工程管理，整個(gè)電能監(jiān)測(cè)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(yuǎn)程訪問，在軟件設(shè)計(jì)和電能監(jiān)測(cè)管理方面具有一定的先進(jìn)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(dòng)抄表系統(tǒng)查看整個(gè)校園的電能消耗，無法實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)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(cè)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(cè)方法有兩種:傳統(tǒng)的手持式抄表機(jī)，功能單一，攜帶方便，無法連續(xù)監(jiān)測(cè)，測(cè)量勞動(dòng)強(qiáng)度高，大部分不具備綜合測(cè)量、分析和判斷功能；電能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用zigBeee、利用Internet網(wǎng)絡(luò)連續(xù)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的GPRS等無線通信方式，但是這種測(cè)量結(jié)果顯示不夠直觀，而且沒有報(bào)警、自動(dòng)診斷等功能。

一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 一個(gè)完整的電能監(jiān)控系統(tǒng)可以監(jiān)控和遠(yuǎn)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(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)主要分為三個(gè)層次:感知層、傳輸層和應(yīng)用層。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示

圖1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

 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(hào)，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(duì)終端電表上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)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(tái)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(chǔ)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(jì)的功能模塊分為三個(gè)部分:數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)模塊、前臺(tái)顯示模塊和后臺(tái)工程管理模塊。系統(tǒng)功能模塊圖如圖2所示。后臺(tái)工程管理模塊支持前臺(tái)整個(gè)電能計(jì)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(tái)工程管理模塊設(shè)計(jì)

 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(hù)等方面完成后臺(tái)工程管理。設(shè)備管理、組織管理的質(zhì)量直接影響前臺(tái)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(jì)和組織管理模板建模的設(shè)計(jì)。

1設(shè)備模板

圖3設(shè)備模板功能屬性及方法設(shè)計(jì)圖

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

 變量基本信息設(shè)計(jì)如表1所示。

 變量通信參數(shù)設(shè)計(jì)如表2所示。

 變量報(bào)警參數(shù)設(shè)計(jì)如表3所示。

 變量濾波參數(shù)設(shè)計(jì)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(jì)如圖4所示。

 設(shè)備管理是一種基于物理節(jié)點(diǎn)的樹形結(jié)構(gòu)樹，用于管理現(xiàn)實(shí)中的組織。就像設(shè)備管理是一個(gè)真正的校園工程或管理者一樣，他們只需要根據(jù)實(shí)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(gè)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(duì)用戶端的所有能耗進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，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(diǎn)或不合理的能耗習(xí)慣，有效節(jié)能，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。用戶可以按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定實(shí)施能源計(jì)算，分析現(xiàn)狀，找出問題，挖掘節(jié)能潛力。

2應(yīng)用場(chǎng)所

 系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)適用于公共建筑、集團(tuán)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(cè)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(jì)；(4)復(fù)費(fèi)率統(tǒng)計(jì)；(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(bào)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(cè)系統(tǒng)解決方案。該方案?jìng)?cè)重于基于后臺(tái)工程管理的整個(gè)電能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過設(shè)備建模和組織建模的方式進(jìn)行管理，供施工單位和管理人員使用。前臺(tái)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(jì)和電能監(jiān)測(cè)管理方面具有一定的先進(jìn)性和科學(xué)性。

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