建筑智能用电系统健康节能策略的实现与研究

发布时间：2017-03-30 01:14

  本文关键词：建筑智能用电系统健康节能策略的实现与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线通信技术和嵌入式技术的成熟发展,助推了物联网技术的进步。人们对室内环境的要求越来越高,为提高工作效率和生活乐趣,室内环境的健康节能化和智能化受到了广泛的关注。基于物联网技术的建筑智能用电系统以健康节能为目标,借助软硬件平台实现室内健康数据的采集和用电设备的智能控制,为人们打造一个舒适健康、智慧节能的建筑环境。本文阐述了建筑智能用电系统及其健康节能策略的软硬件实现。实现建筑智能用电系统健康节能策略,需要对影响室内环境的健康参数进行定量分析,并确定其合理的范围,例如温湿度的PMV-PD指标、C02浓度的PD指标等；这些数据和指标为健康节能策略的制定提供合理的数据基础和舒适度范围。为实现动态控制室内光照环境,在整理了不同场所的标准基础上,提出了照度和功率密度的关联模型；微风速的改变可以对室内C02浓度产生显著影响,C02浓度和风速的关联模型为室内C02浓度的调节提供了一条有效途径。改进型粒子群算法适合多目标最优参数求解问题,为系统实现健康节能策略找到动态最优解区间。动态最优控制与稳态控制比较,实现了17.3%的节能效果。本文在建筑智能用电系统的硬件平台设计中采用C/S整体架构,以嵌入式硬件为基础,通过ZigBee、WiFi和TCP/IP等网络技术实现室内健康参数远程查看和控制。房间控制器与室内各个检测节点和控制终端组成WiFi网络进行数据交互,智能网关与房间控制器利用ZigBee网络通信。实现以健康节能为目标的建筑环境需要实时检测室内的健康数据和动态的节能控制。系统硬件平台中采用室内健康数据采集模块实时检测室内环境参数；节能终端控制模块实现对用电设备的动态控制。实现健康节能策略的软件平台运行于监控主机中,采用SQL SERVER数据库和C#编程语言；其分为控制决策模块、人机交互模块、数据库模块等。控制决策模块中包含基于粒子群算法的参数自寻优程序。人机交互界面可以显示用电信息的波形变化和动态参数,比如电压变化的波形曲线。动态最优控制策略依托建筑智能用电系统的硬件平台和软件平台来实现建筑室内环境的健康节能的目标。
【关键词】：智能用电 健康节能 WiFi ZigBee 物联网
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU855;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 国外研究现状11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 本文主要内容12-14
• 第2章 系统的总体方案设计14-22
• 2.1 系统的总体设计14-16
• 2.2 物联网技术16-18
• 2.2.1 物联网技术概述16-17
• 2.2.2 物联网的架构17-18
• 2.3 两种无线通信技术特点18-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第3章 建筑智能用电系统的健康节能策略22-38
• 3.1 室内舒适度概况22-23
• 3.2 室内环境参数定量分析23-27
• 3.3 建筑智能用电系统动态最优控制27-36
• 3.3.1 照度与功率关联模型27-28
• 3.3.2 CO_2浓度与风速关联模型28-30
• 3.3.3 改进型离散粒子群最优控制算法30-32
• 3.3.4 建筑智能用电系统动态最优控制模型32-33
• 3.3.5 改进型粒子群算法在健康节能策略中的应用33-35
• 3.3.6 动态最优控制仿真结果分析35-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第4章 系统的硬件设计及预测控制算法实现38-64
• 4.1 电源模块电路设计38-39
• 4.2 室内健康数据采集模块设计39-45
• 4.2.1 照度采集模块的设计39-40
• 4.2.2 温湿度采集模块的设计40-43
• 4.2.3 CO_2浓度采集模块的设计43-45
• 4.3 节能终端控制模块设计45-49
• 4.3.1 学习型遥控器的设计45-46
• 4.3.2 智能开关模块设计46-48
• 4.3.3 智能插座模块设计48-49
• 4.4 能耗监测模块的设计49-53
• 4.4.1 RN8209G芯片参数校正49-52
• 4.4.2 电量计量功能的设计52-53
• 4.5 智能网关及房间控制器的设计53-55
• 4.6 房间控制器的设计55-56
• 4.6.1 房间控制器的方案设计55-56
• 4.6.2 房间控制器的通信模块设计56
• 4.7 预测控制算法实现56-62
• 4.7.1 预测控制原理56-57
• 4.7.2 建立脉冲响应式预测模型57-58
• 4.7.3 算法的约束条件和优化指标58
• 4.7.4 预测控制参数确定58-61
• 4.7.5 预测控制仿真验证61-62
• 4.8 本章小节62-64
• 第5章 系统健康节能策略软件平台设计64-74
• 5.1 总体设计64
• 5.2 上位机软件设计64-67
• 5.2.1 网络通讯设计64-65
• 5.2.2 数据库模块65-66
• 5.2.3 控制决策模块66-67
• 5.3 房间控制器的软件设计67-70
• 5.3.1 房间控制器的平台选择67-68
• 5.3.2 房间控制器的软件方案68
• 5.3.3 编写TCP网络数据交互文件68-70
• 5.4 房间控制器软件人机界面设计70-73
• 5.4.1 用户管理71
• 5.4.2 节点状态71-72
• 5.4.3 能耗监测72-73
• 5.5 本章小节73-74
• 第6章 总结与展望74-76
• 6.1 论文总结74
• 6.2 后期展望74-76
• 参考文献76-80
• 后记80-82
• 攻读硕士期间论文发表及科研情况82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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9 曾磊;张海峰;侯维岩;;基于WiFi的无线测控系统设计与实现[J];电测与仪表;2011年07期

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 苏玉刚;汽车AMT的系统设计和智能控制技术研究[D];重庆大学;2004年

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