基于物联网技术的建筑智能用电系统的研究

发布时间：2017-07-30 15:20

  本文关键词：基于物联网技术的建筑智能用电系统的研究

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【摘要】：随着经济的迅猛发展,我国的能源消耗问题日益突出,建筑能耗在社会总能消中的比例也逐年增加。据研究表明,通过建筑节能技术可以有效地降低建筑的能耗。如何利用现有的计算机技术、嵌入式技术、通信技术,建立一种建筑智能用电系统已成为当前研究的热点。本文提出了一种基于物联网技术的建筑智能用电系统。建筑智能用电系统利用物联网技术,实现建筑用电的智能化和居住环境的舒适化。物联网技术作为互联网网技术的衍生,实现了物与物之间的信息交互。建筑智能用电系统采用了物联网通信方式中的WiFi通信技术和ZigBee通信技术,WiFi用于室内房问控制器与节点之间的信息传输,ZigBee用于房间控制器与智能网关之间信息传输。建筑智能用电系统包括环境监测模块、电量监测模块、控制终端、房间控制器、智能网关等。环境监测模块用于实时监测室内的温湿度、照度、CO：浓度；电量监测模块用于实时监测房间内电压、电流、功率、电量等用电信息；控制终端用于实现家电、开关、灯具等的智能控制；房间控制器作为室内节点信息的汇聚中心,用于实现数据显示和存储、智能控制、用户信息管理等；智能网关移植LwIP协议栈,实现了以太网数据与串口数据的转换。建筑智能用电系统采用模糊神经网络系统,综合运用神经网络的学习能力和模糊控制的数据处理能力。建立了模糊神经网络模型,根据节点采集的环境数据和集成的控制策略,对空调、灯具、电动窗帘等实时智能控制,既保证了居住环境的舒适度,也降低了建筑能耗。经过长期测试,模糊神经网络模型效果良好。系统软件设计包括嵌入式软件设计和上位机软件设计。嵌入式软件包括各个节点模块的程序流程设计和智能网关的协议栈移植。上位机软件设计包括了房间控制控制的软件设计和监控中心的软件设计。房间控制器为Andriod操作系统,采用Java编程语言,实现房间内数据显示、控制策略实施、用户管理等功能；监控中心采用SQL SERVER数据库,采用C#编程语言,实现数据的存储、显示、网络通信、实时任务等功能。
【关键词】：智能用电 物联网 WiFi ZigBee 模糊神经网络
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【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11-12
• 1.2.2 国内研究现状12
• 1.3 本文研究内容12-14
• 第2章 系统的总体方案设计14-24
• 2.1 系统的总体设计14-16
• 2.2 物联网技术16-23
• 2.2.1 物联网技术的来源及定义16-17
• 2.2.2 物联网的架构17-18
• 2.2.3 物联网的关键技术18-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 系统的硬件设计24-44
• 3.1 环境监测模块设计24-28
• 3.1.1 微控制器的选型及外围电路设计24-25
• 3.1.2 电源模块设计25-26
• 3.1.3 二氧化碳传感器的设计26-27
• 3.1.4 温湿度传感器的设计27-28
• 3.1.5 照度传感器的设计28
• 3.2 终端控制模块设计28-32
• 3.2.1 学习型红外遥控器的设计29-30
• 3.2.2 智能插座的设计30-31
• 3.2.3 智能开关的设计31-32
• 3.3 能耗监测模块的设计32-35
• 3.4 智能网关的设计35-39
• 3.4.1 电源模块35-36
• 3.4.2 MCU模块36-38
• 3.4.3 网络接口模块38-39
• 3.5 房间控制器的设计39-41
• 3.5.1 房间控制器的平台设计40
• 3.5.2 房间控制器的方案设计40
• 3.5.3 房间控制器的通信模块设计40-41
• 3.6 无线通信模块的设计41-42
• 3.6.1 WiFi模块设计41-42
• 3.6.2 ZigBee模块设计42
• 3.7 本章小结42-44
• 第4章 模糊神经网络在建筑智能用电系统中的应用44-54
• 4.1 模糊系统44-45
• 4.2 神经网络45-47
• 4.3 模糊神经网络47-50
• 4.4 建筑智能用电系统的模糊神经网络建模50-53
• 4.5 仿真与测试53
• 4.6 本章小结53-54
• 第5章 系统软件设计54-72
• 5.1 功能概述54
• 5.2 嵌入式软件设计54-62
• 5.2.1 环境监测节点软件设计54-56
• 5.2.2 终端控制模块软件设计56-58
• 5.2.3 LWIP协议栈移植58-62
• 5.3 房间控制器软件界面设计62-66
• 5.3.1 房间控制器软件总体设计63-64
• 5.3.2 主界面64
• 5.3.3 用户管理64-65
• 5.3.4 节点状态65-66
• 5.3.5 能耗监测66
• 5.4 监控中心软件界面设计66-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第6章 总结与展望72-74
• 6.1 论文总结72
• 6.2 后期展望72-74
• 参考文献74-78
• 后记78-80
• 攻读硕士期间论文发表及科研情况80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周瑛;杨盛国;黄凌云;;基于蓝牙技术遥控小车的设计与实现[J];福建师大福清分校学报;2012年05期

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

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 马文耀;基于专用芯片的三相多费率电能表研制[D];南京航空航天大学;2007年

2 宫周炜;基于PLC的双循环水温模糊解耦控制[D];西安理工大学;2010年

3 马景涛;基于模糊神经网络的加热炉温度控制方法研究[D];东北大学;2011年

4 张雅维;电力系统概率风险评估中的薄弱环节辨识研究[D];重庆大学;2013年

5 陆旭;基于μC/OS-Ⅱ和LwIP的嵌入式设备监控平台研究[D];重庆大学;2013年

6 赵乾;基于物联网的建筑智能用电系统的设计与实现[D];山东建筑大学;2014年

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本文编号：594904