住宅室内环境舒适度控制装置

发布时间：2017-09-30 18:08

  本文关键词：住宅室内环境舒适度控制装置

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【摘要】：温室效应、臭氧层破坏、能源短缺是人类在工业化进程中出现的三大问题,工业技术的发展以及人们对舒适性居住环境的追求造成了大量能源的消耗。家用空调在节能方面具有很大的潜力,但必须在不牺牲室内人员舒适度的情况下降低能耗,舒适度控制策略及控制装置的研究具有应用价值。因此,本课题在研究热舒适理论及其控制策路的基础上,采用PMV舒适度指标,以ARM9嵌入式系统为设计平台,设计室内舒适度控制装置的硬件电路和软件开发流程,在保证室内人体热舒适度的前提下,最大限度的实现节约能源的目的,并实现室内环境参数在云平台上的远程监控。本文的研究工作主要有几个方面：(1)阐述了住宅室内舒适度控制策略以及控制装置的发展状况,研究控制装置系统的工作原理,设计出住宅室内舒适度控制装置的总体方案,完成装置各部分器件的选型及电路设计。(2)研究室内热舒适度控制策略,通过实验采集到的数据,建立基于HCMAC神经网络的热舒适度指标软件测量模型与室内空调能耗模型,通过多目标粒子群优化算法,得到动态舒适度控制策略中热环境最优参数设定值。(3)设计室内无线传感网络节点,节点采用ATMEL公司的ATMEGA128L作为主控芯片,并具有环境参数采集传感器、SPI通信接口、RS-485通信接口和无线通信接口。搭建起基于ZigBee协议的无线传感网络,便于室内温度、湿度、光照度等环境参数的检测与控制。(4)开发Linux操作系统上舒适度控制装置主控制器,完成Linux系统内核配置与系统移植,利用Qt/Embedded Designer工具开发良好的人机交互界面,数据库采用嵌入式数据库SQLite进行开发,实现历史数据的查询。(5)设计室内环境舒适度远程监控平台,实现室内环境舒适度控制装置与公共能源云平台的对接,将采集到室内环境数据通过网关上传至云平台,实现室内环境状况的远程监控。(6)对课题的研究内容进行总结,对系统不足之处进行说明,对系统今后的改进之处进行了展望。
【关键词】：舒适度控制 无线传感网络 嵌入式Linux 云监控 HCMAC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】：2016
【分类号】：TU111;TU855
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外舒适度控制发展状况12-14
• 1.2.1 国外舒适度控制现状12-13
• 1.2.2 国内舒适度控制现状13-14
• 1.3 本课题研究的主要内容14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第2章 室内热舒适度控制策略16-28
• 2.1 热舒适度评价指标16-17
• 2.2 舒适度控制装置需要检测的环境参数17-19
• 2.2.1 风速对热舒适度指标的影响17-18
• 2.2.2 空气湿度对热舒适度指标的影响18
• 2.2.3 空气温度对热舒适度指标的影响18
• 2.2.4 平均辐射温度对热舒适度指标的影响18-19
• 2.3 室内热舒适度的动态控制策略19-23
• 2.3.1 PMV指标软件测量模型19-21
• 2.3.2 室内热环境能耗模型21-23
• 2.3.3 室内热舒适度指标23
• 2.4 热环境参数设定值优化方法23-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 室内舒适度控制装置的硬件设计28-47
• 3.1 硬件设计的思路要求28
• 3.2 舒适度控制装置总体结构28-31
• 3.3 无线传感网络设计31-34
• 3.3.1 无线传感网络设备类型32-33
• 3.3.2 数据传输拓扑结构33
• 3.3.3 传感网络网络协议栈33-34
• 3.4 室内环境参数采集节点模块设计34-40
• 3.4.1 处理器芯片选取35-37
• 3.4.2 射频芯片的选取37-39
• 3.4.3 电源模块电路设计39-40
• 3.5 环境参数采集电路设计40-46
• 3.5.1 环境温湿度传感器41
• 3.5.2 光环境监测电路设计41-42
• 3.5.3 执行控制电路设计42-45
• 3.5.4 RS-485通信接口设计45
• 3.5.5 室内风速与二氧化碳监测45-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 室内舒适度控制装置软件设计47-67
• 4.1 无线传感网络的软件设计47-50
• 4.1.1 系统的特点48-49
• 4.1.2 NesC语言开发的步骤49-50
• 4.2 温湿度采集节点的程序设计50-52
• 4.3 ARM控制器的软件设计52-54
• 4.3.1 系统平台与编译环境搭建52-53
• 4.3.2 linux系统配置与裁减53-54
• 4.4 Linux交互界面(窗口)设计54-61
• 4.4.1 Qt Designer图形设计器55-58
• 4.4.2 Qt Designer交互程序设计58-61
• 4.5 设备网关与云平台的软件设计61-66
• 4.5.1 设备网关数据传输协议61-63
• 4.5.2 设备网关参数设置63-64
• 4.5.3 设备网关接收控制器数据程序设计64-66
• 4.5.4 云平台端的软件设计66
• 4.6 本章小结66-67
• 第5章 系统装置测试及结果分析67-73
• 5.1 装置测试环境介绍67-69
• 5.2 装置系统平台测试69-70
• 5.3 装置测试结果分析70-72
• 5.4 建筑物潜热存储方案72
• 5.5 本章小结72-73
• 第6章 总结与展望73-75
• 6.1 总结73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况80

【参考文献】

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1 周驰;乐贵高;陈福红;吴斌;;基于ATmega128的精密空调控制系统设计[J];机械与电子;2014年09期

2 段培永;宁晨光;徐丽平;段晨旭;;基于TinyOS的无线传感网络温湿度采集系统[J];计算机系统应用;2014年08期

3 任素龙;彭钢;袁晓磊;杨春来;殷U，

本文编号：949636