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基于传感器网络的电能管理系

发布时间:2018-12-18 20:35
【摘要】:近年来,世界能源供不应求问题日渐突出,人们开始逐渐关注能源的有效利用和管理,由于传感器网络技术在实施过程中便于组网、成本低,且使用时具有功耗低的优点,广泛应用在医疗、能源和工业领域。本文以区域建筑的能源管理问题为研究切入点,以ZigBee无线传感器网络作为技术支撑,开发了区域建筑能源管理系统,有效克服了传统系统组网布线困难、扩展性差和高成本的缺点。此系统包括终端采集节点、协调器和管理中心三部分,无线传感器网络由终端采集节点和协调器结合构成,为数据传输提供了可靠方便的渠道;管理中心通过监控软件实现对能耗信息的实时管理和控制,进一步结合地理信息系统实现对能源消耗信息的定位,使能源管理具有较高的空间动态性。本文首先论述了本课题的发展现状与研究意义,对传统能源管理系统进行扬长避短,利用ZigBee与地理信息系统结合的巨大优势,对区域建筑能源管理系统进行功能需求分析,制定了整体实施方案。其次,对采集与传输节点进行了硬件和软件的设计。对于硬件设计,完成了基于CC2430射频芯片的节点模块外围电路原理图和PCB的设计。对于软件设计,在深入研究ZigBee协议栈架构和协调器建网、设备入网过程的基础上,结合本系统组网的特点,提出了孤点重联机制,并编程实现了终端节点、协调器和路由器之间的数据传输。然后,设计开发了管理中心的数据库和监控软件。在VC++6.0环境下,将地理信息系统融入管理中心软件,则软件可以通过统计分析能耗信息从而得到终端节点的能源使用情况,进而提供区域建筑能源总消耗信息的决策和调度策略。对于多区域能源管理,通过分析研究影响数据库连接性能的条件因素,对数据库性能优化提出了方法。最后,测试了节点通信稳定性等问题,进一步对星型网络系统进行了联调测试。通过联调结果可以得到,系统具有较高的可行性和稳定性,能够有效管理能耗信息,并根据数据分析给出合理可靠的能源分配调度方案,有效推动了区域建筑能源管理系统的发展。
[Abstract]:In recent years, the problem of energy shortage in the world is becoming more and more prominent. People begin to pay more attention to the effective use and management of energy. Because sensor network technology is easy to set up network in the process of implementation, it has the advantages of low cost and low power consumption. Widely used in medical, energy and industrial fields. Taking the energy management of regional buildings as the starting point and ZigBee wireless sensor network as the technical support, this paper develops an energy management system for regional buildings, which effectively overcomes the difficulty of networking and wiring of traditional systems. The disadvantages of poor expansibility and high cost. The system consists of three parts: terminal acquisition node, coordinator and management center. The wireless sensor network is composed of terminal acquisition node and coordinator, which provides a reliable and convenient channel for data transmission. The management center realizes the real-time management and control of energy consumption information through monitoring software, and further realizes the positioning of energy consumption information in combination with geographic information system, which makes energy management have higher spatial dynamics. This paper first discusses the development status and research significance of this topic, carries on the advantage to the traditional energy management system, utilizes the ZigBee and the geographical information system unifies the huge superiority, carries on the function demand analysis to the regional building energy management system. The overall implementation plan has been formulated. Secondly, the hardware and software of the acquisition and transmission node are designed. For hardware design, the peripheral circuit schematic of node module based on CC2430 RF chip and the design of PCB are completed. For the software design, on the basis of deeply studying the ZigBee protocol stack architecture, the network building process of the coordinator and the equipment entering the network, combining the characteristics of the system, the reconnection mechanism of the isolated point is put forward, and the terminal node is realized by programming. Data transfer between the coordinator and the router. Then, the database and monitoring software of the management center are designed and developed. In the environment of VC 6.0, the GIS is integrated into the management center software, then the software can get the energy usage of the terminal node through statistical analysis of energy consumption information. Furthermore, the decision and scheduling strategy of the total energy consumption information of regional buildings is provided. For multi-region energy management, through analyzing and studying the condition factors that affect the performance of database connection, the method of database performance optimization is put forward. Finally, the stability of node communication is tested, and the star network system is further tested. The system has high feasibility and stability, and can effectively manage energy consumption information. According to the data analysis, a reasonable and reliable energy distribution scheduling scheme is given. Effectively promote the development of regional building energy management system.
【学位授予单位】:湖北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM73;TN92;TP212.9

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本文编号:2386463

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