基于WSN的建筑電氣設(shè)備能耗遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

王 飛，張騰飛，李欽曉

(南京郵電大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，江蘇 南京 210023)

基于WSN的建筑電氣設(shè)備能耗遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

王 飛，張騰飛，李欽曉

(南京郵電大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，江蘇 南京 210023)

針對(duì)目前大多數(shù)大型公共建筑電能浪費(fèi)比較嚴(yán)重而又缺乏有效監(jiān)控的情況，結(jié)合無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)，文中設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)的建筑電氣設(shè)備能耗遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，構(gòu)建了集信息采集、遠(yuǎn)程傳輸、分析計(jì)算、反饋控制于一體的智能化建筑能效管理系統(tǒng)(Building Energy Management System，BEMS)。該系統(tǒng)主要由無(wú)線監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器和遠(yuǎn)程用戶端四個(gè)部分組成，由各個(gè)無(wú)線監(jiān)控節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑內(nèi)電氣設(shè)備的能耗信息及相關(guān)環(huán)境參數(shù)信息，獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)由相近的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)通過(guò)無(wú)線GPRS協(xié)議或有線以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)器；服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)處理后將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中并以不同的方式呈現(xiàn)；遠(yuǎn)程用戶通過(guò)移動(dòng)終端或Web登陸服務(wù)器獲取建筑內(nèi)用電設(shè)備和環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)信息，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

建筑能耗；無(wú)線傳感網(wǎng)；GPRS；遠(yuǎn)程監(jiān)控；網(wǎng)關(guān)

1 概 述

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，建筑物的體量越來(lái)越大，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)城鄉(xiāng)既有建筑面積將從現(xiàn)在的420億 m2增加到690億 m2，建筑面積的增加導(dǎo)致對(duì)能源的需求也越來(lái)越大。目前，建筑使用的能耗約占全國(guó)總能耗的1/3，與工業(yè)和交通并列為三大耗能大戶，是我國(guó)能源消耗的重要組成部分[1-2]。與此同時(shí)，已建和在建的大部分建筑卻沒(méi)有有效的能耗監(jiān)管措施，造成了巨大的能源浪費(fèi)。因此，降低建筑能耗作為降低整個(gè)社會(huì)的總能耗的重要途徑越來(lái)越受到關(guān)注。

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)于建筑能耗的研究始于20世紀(jì)70年代初的第一次國(guó)際能源危機(jī)[3]。其主要目的是通過(guò)鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)相關(guān)的節(jié)能產(chǎn)品，強(qiáng)化用戶的節(jié)能意識(shí)，積極研究更適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展要求的資源配置方法和管理模式，以減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源需求的依賴程度。目前已形成了一套較為完善的從政策到技術(shù)產(chǎn)品的建筑節(jié)能體系。我國(guó)的建筑節(jié)能研究起步相對(duì)較晚，開(kāi)始于20世紀(jì)90年代初，經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，雖然取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但是由于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素導(dǎo)致在能源利用方面主要還處于高能耗、低效率、非智能化的粗放模式，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距[4-5]。

近年來(lái)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)[6](Wireless Sensor Network，WSN)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得通過(guò)技術(shù)手段對(duì)建筑能耗實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的監(jiān)控成為可能。通過(guò)在建筑內(nèi)部布置能耗和環(huán)境監(jiān)測(cè)的傳感器組成無(wú)線傳感網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑內(nèi)部的用電設(shè)備的能耗和環(huán)境參數(shù)信息，并通過(guò)信息處理中心對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，優(yōu)化用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)降低建筑能耗、減少能源浪費(fèi)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

文中提出一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)的建筑電氣設(shè)備能耗遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。該方案采用基于ZigBee技術(shù)的CC2530無(wú)線傳輸IC作為監(jiān)控節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線傳感網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑內(nèi)主要用電設(shè)備的能耗和相關(guān)環(huán)境參數(shù)信息，并通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器；服務(wù)器根據(jù)用戶設(shè)定程序與算法對(duì)主要用電設(shè)備能耗信息進(jìn)行存儲(chǔ)和處理；遠(yuǎn)程用戶通過(guò)移動(dòng)終端或Web瀏覽器登陸服務(wù)器獲取相關(guān)實(shí)時(shí)及歷史信息，并可根據(jù)實(shí)時(shí)的需求發(fā)送控制命令，調(diào)整用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑內(nèi)用電設(shè)備的有效遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)與硬件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)主要由無(wú)線監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、內(nèi)部網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器和遠(yuǎn)程用戶端構(gòu)成，其總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

建筑內(nèi)部的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和內(nèi)部網(wǎng)關(guān)之間采用ZigBee通信技術(shù)組成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)通過(guò)無(wú)線GPRS和有線以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議兩種方式連接到遠(yuǎn)程服務(wù)器。無(wú)線傳感網(wǎng)各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)獲取用電設(shè)備能耗和室內(nèi)環(huán)境參數(shù)信息匯聚到內(nèi)部網(wǎng)關(guān)并通過(guò)網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器，服務(wù)器端采用B/S(Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器)的架構(gòu)設(shè)計(jì)[7]，遠(yuǎn)程用戶端可以通過(guò)帶有Web瀏覽器的設(shè)備登陸服務(wù)器獲取建筑內(nèi)用電設(shè)備和環(huán)境參數(shù)信息，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行控制。

移動(dòng)終端用戶還可以通過(guò)定制的APP軟件連接到服務(wù)器，服務(wù)器可根據(jù)用戶需要定時(shí)將用電設(shè)備能耗和室內(nèi)環(huán)境信息推送到用戶端，方便遠(yuǎn)程用戶隨時(shí)隨地獲取數(shù)據(jù)和控制用電設(shè)備，提高了遠(yuǎn)程用戶和用電設(shè)備的互動(dòng)效果。

2.1 無(wú)線監(jiān)控節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

無(wú)線監(jiān)控節(jié)點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)的感知和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要負(fù)責(zé)采集用電設(shè)備能耗信息和室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，并通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)傳輸?shù)絻?nèi)部網(wǎng)關(guān)，同時(shí)響應(yīng)遠(yuǎn)程用戶端下達(dá)的指令驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制用電設(shè)備。

用電設(shè)備能耗信息檢測(cè)采用高精度三相電能專用計(jì)量芯片ATT7022B，該芯片集成了六路二階sigma-delta ADC、參考電壓電路以及功率、能量、有效值、功率因數(shù)及頻率測(cè)量的數(shù)字信號(hào)處理等電路，能夠測(cè)量交流電的各相有功功率、無(wú)功功率、視在功率、有功能量以及無(wú)功能量，同時(shí)還可以測(cè)量各相電流、電壓有效值等參數(shù)[8]。交流電通過(guò)電流互感器和電壓互感器變成小信號(hào)后再經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)輸入到ATT7022B的ADC通道，ATT7022B內(nèi)部的DSP(數(shù)字信號(hào)處理)單元根據(jù)AD轉(zhuǎn)換通道的輸出值計(jì)算出所測(cè)設(shè)備的電壓、電流、功率和能耗等數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的寄存器，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的主控制器STM32通過(guò)SPI通信總線定時(shí)讀取寄存器獲取用電設(shè)備的能耗信息。無(wú)線監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)和能耗信息監(jiān)測(cè)電路如圖2所示。

圖2 監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)和能耗信息檢測(cè)電路

環(huán)境參數(shù)主要采集溫度、濕度、光照和室內(nèi)是否有人等信息，其中溫度傳感器采用MAX31723數(shù)字溫度傳感器，測(cè)量范圍-55～+125 ℃，精度可以達(dá)到0.5 ℃，通信接口為3線的SPI總線，使用起來(lái)較為方便。濕度傳感器采用具有超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)的DHT11數(shù)字濕度傳感器。

無(wú)線傳感網(wǎng)組網(wǎng)采用TI推出的符合IEEE 802.15.4協(xié)議的2.4 GHz低功耗ZigBee芯片CC2530[9]；主控芯片選用低成本Cortex-M3內(nèi)核的STM32系列微處理器，通過(guò)SPI總線接口從ATT7022B讀取能耗信息，通過(guò)UART總線與CC2530連接向內(nèi)部網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)并接收控制命令，通過(guò)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如繼電器，來(lái)調(diào)整用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)主要負(fù)責(zé)無(wú)線監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程服務(wù)器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議轉(zhuǎn)換。一方面使用CC2530作為協(xié)調(diào)器與監(jiān)控節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，另一方面通過(guò)無(wú)線GPRS和有線以太網(wǎng)TCP/IP兩種協(xié)議連接到遠(yuǎn)程服務(wù)器，構(gòu)成建筑內(nèi)部監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程服務(wù)器之間信息傳輸?shù)那?，硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)示意圖

GPRS通信采用SIMCom的雙頻GSM/GPRS模塊SIM900A，SIM900A采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，工作頻率為GSM/GPRS 850/900/1 800/1 900 MHz，最大傳輸速度可達(dá)85.6 kbps(下行速率)；其通過(guò)UART總線與微控制器通信[10]。上電后SIM900A處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，需通過(guò)PWRKEY引腳對(duì)其進(jìn)行開(kāi)關(guān)機(jī)控制，關(guān)機(jī)狀態(tài)下將PWRKEY拉低1 S，即可開(kāi)啟模塊，開(kāi)機(jī)狀態(tài)下PWRKEY拉低1 S，即可關(guān)閉模塊。該設(shè)計(jì)中可通過(guò)按鍵和STM32的GPIO軟件控制兩種方式開(kāi)關(guān)SIM900A模塊，模塊啟動(dòng)后LED1持續(xù)閃爍表示設(shè)備已經(jīng)接入GPRS網(wǎng)絡(luò)。

以太網(wǎng)控制器采用Microchip的ENC28J60，該芯片采用3.3 V供電，板上通過(guò)SPI總線與網(wǎng)關(guān)主控芯片STM32連接，支持全雙工和半雙工模式，最高速度可達(dá)10 Mb/s，能夠滿足大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)采用無(wú)線GPRS和有線以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議兩種方式連接到遠(yuǎn)程服務(wù)器，當(dāng)數(shù)據(jù)量較小或者布線不便時(shí)可通過(guò)GPRS方式連接服務(wù)器；相反，當(dāng)數(shù)據(jù)量較大或者布線比較容易時(shí)可通過(guò)TCP/IP方式連接服務(wù)器。用戶在安裝內(nèi)部網(wǎng)關(guān)時(shí)，可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇不同的接入方式，具有較強(qiáng)的靈活性，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

3 系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)

3.1 無(wú)線監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)

系統(tǒng)的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)使用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng)[11]，采用基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)ZigBee協(xié)議，區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器組成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，在IAR Embedded Workbench編譯器中基于TI的Z-stack協(xié)議棧進(jìn)行開(kāi)發(fā)[12]。在星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，ZigBee協(xié)調(diào)器是建立、管理和維護(hù)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的中心，其他監(jiān)控節(jié)點(diǎn)需要加入?yún)f(xié)調(diào)器建立的網(wǎng)絡(luò)后才能與其通信[13-14]。

協(xié)議棧中把系統(tǒng)的每一個(gè)功能都定義成任務(wù)，在osal_Init_Tasks()函數(shù)完成任務(wù)初始化以后，調(diào)用系統(tǒng)輪詢函數(shù)osal_start_system()，循環(huán)掃描是否有任務(wù)被觸發(fā)。當(dāng)有任務(wù)被觸發(fā)則轉(zhuǎn)到相應(yīng)的任務(wù)處理函數(shù)，若沒(méi)有事件發(fā)生，系統(tǒng)就進(jìn)入睡眠模式，等待事件發(fā)生。具體流程如圖4所示。

監(jiān)控節(jié)點(diǎn)既負(fù)責(zé)信息采集又負(fù)責(zé)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與協(xié)調(diào)器組成無(wú)線傳感網(wǎng)后，一方面將采集到的用電設(shè)備能耗和室內(nèi)環(huán)境信息通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)發(fā)送給協(xié)調(diào)器，另一方面接收來(lái)自協(xié)調(diào)器的控制指令，解析后通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，其工作流程與協(xié)調(diào)器類似。

3.2 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)的主要功能是連接無(wú)線監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)二者之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)可以通過(guò)兩種方式連接到遠(yuǎn)程服務(wù)器，主控模塊會(huì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定判斷使用GPRS還是TCP/IP方式與遠(yuǎn)程服務(wù)器通信。連接成功后，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)將接收到的來(lái)自監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)打包后發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器；當(dāng)遠(yuǎn)程服務(wù)器有控制命令下發(fā)時(shí)，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)接收并解析后，再通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)的協(xié)調(diào)器發(fā)送給相應(yīng)的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，其主控程序工作流程如圖5所示。

圖4 協(xié)調(diào)器軟件流程圖

圖5 內(nèi)部網(wǎng)關(guān)流程圖

3.3 服務(wù)器和遠(yuǎn)程用戶端的設(shè)計(jì)

服務(wù)器端采用分布式的B/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器建立連接后向服務(wù)器發(fā)送來(lái)自監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息，服務(wù)器端通過(guò)Netty框架監(jiān)聽(tīng)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)的連接端口獲取數(shù)據(jù)后存入數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后以用戶數(shù)據(jù)報(bào)表和歷史曲線等形式在瀏覽器中顯示或通過(guò)Jpush信息推送技術(shù)發(fā)送給移動(dòng)終端，以相對(duì)友好的形式向用戶展現(xiàn)建筑內(nèi)用電設(shè)備和環(huán)境參數(shù)在當(dāng)前或某一段時(shí)期的狀態(tài)。此外，遠(yuǎn)程用戶可以根據(jù)獲取到的數(shù)據(jù)信息做出合理決策發(fā)送控制命令到服務(wù)器，服務(wù)器接收控制命令處理后通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)連接端口發(fā)送給內(nèi)部網(wǎng)關(guān)，最終將控制命令傳送到監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)部分基于Oracle公司的MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，主要通過(guò)建表記錄注冊(cè)的設(shè)備、控制命令、家電狀態(tài)、用戶權(quán)限等信息，其主要采用SQL非過(guò)程化編程語(yǔ)言，而服務(wù)器的開(kāi)發(fā)采用面向?qū)ο蟮腏ava語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，二者之間采用MyBatis進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

圖6 JSP模式2

面向用戶Web頁(yè)面則采用與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互的動(dòng)態(tài)Web編程，文中采用如圖6所示的JSP(Java Server Pages) Model 2[15]。Model 2主要使用三種技術(shù)：JSP、Servlet和JavaBeans。JSP負(fù)責(zé)生成動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)，只用作顯示頁(yè)面；Servlet負(fù)責(zé)流程控制，用來(lái)處理各種請(qǐng)求的分派；JavaBeans負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯、對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。

用戶通過(guò)瀏覽器向Web應(yīng)用中的Servlet發(fā)送請(qǐng)求，Servlet接收到請(qǐng)求后創(chuàng)建并實(shí)例化Javabeans對(duì)象。其實(shí)例化方法是通過(guò)Javabeans對(duì)象返回從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取的數(shù)據(jù)，然后Servlet選擇合適JSP，并且把從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取的數(shù)據(jù)通過(guò)這個(gè)JSP進(jìn)行顯示，最后JSP頁(yè)面把最終的結(jié)果返回給瀏覽器，用戶刷新Web頁(yè)面即可獲得相關(guān)信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中提出了一種新的建筑電氣設(shè)備能耗遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。該方案采用無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)以及GPRS、TCP/IP傳輸協(xié)議實(shí)現(xiàn)了從建筑內(nèi)無(wú)線監(jiān)控節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程服務(wù)器到遠(yuǎn)程用戶端的數(shù)據(jù)及控制命令雙向交互，為用戶實(shí)時(shí)獲取建筑內(nèi)電氣設(shè)備的能耗信息并根據(jù)用戶的決策需求遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)調(diào)整用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)提供了一種便捷的途徑。如何對(duì)獲取的建筑電氣設(shè)備的能耗信息進(jìn)行進(jìn)一步處理以實(shí)現(xiàn)建筑的自動(dòng)能效管理將是下一步的研究工作。

[1] 翁麗芬,張 楠,陳俊萍.我國(guó)建筑能耗現(xiàn)狀下的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)解析及節(jié)能潛力[J].制冷與空調(diào),2011,25(1):10-14.

[2] 周 銘,劉 巖.能效管理系統(tǒng)在某辦公建筑中的應(yīng)用[J].智能建筑與城市信息,2013(3):14-16.

[3] Kuchen E,Fisch M N.Spot monitoring:thermal comfort evaluation in 25 office buildings in winter[J].Building and Environment,2009,44(4):839-847.

[4] 鐘伯成.建筑能耗智能監(jiān)控與管理系統(tǒng)研究[J].上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,26(3):200-204.

[5] 閆華光,陳宋宋,鐘 鳴,等.電力需求側(cè)能效管理與響應(yīng)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].電網(wǎng)技術(shù),2015,39(1):42-47.

[6] 司亞超,呂 國(guó),于江利.基于無(wú)線傳感網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)[J].電源技術(shù),2014,38(2):373-374.

[7] Peng Jia,Wang Meiling.Wire remote monitor and control system based on Zigbee and web[C]//Proc of Chinese control and decision conference.[s.l.]:[s.n.],2013:3361-3366.

[8] 江 兵,陳麗娟,封 馳,等.企業(yè)用戶電能信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2012,32(1):89-93.

[9] CC2530 a true system-on-chip solution for 2.4-GHz IEEE 802.15.4 and ZigBee applications[EB/OL].2011.http://www.ti.com.cn/.

[10] SIM900A_Specifiction_V1102[S/OL].2013.http://wm.sim.com/.

[11] Zhang Hong.The design of wireless sensor network system based on ZigBee technology[J].Applied Mechanics and Materials,2014,686(7):53-55.

[12] August B,Carles G,Ilker D,et al.A holistic approach to ZigBee performance enhancement for home automation networks[J].Sensors,2014,14(8):14932-14970.

[13] 劉新宇,李 兵,黃 珊,等.一種ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法[J].計(jì)算機(jī)工程,2012,38(4):97-99.

[14] 龐 泳,李光明.基于ZigBee的智能家居系統(tǒng)改進(jìn)研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2014,35(5):1547-1550.

[15] Kurniawan B.Serlet和JSP學(xué)習(xí)指南[M].崔 毅,俞哲皆,俞黎敏,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

Remote Monitoring System for Energy Consumption of Building Electrical Equipment Based on WSN

WANG Fei，ZHANG Teng-fei，LI Qin-xiao

(College of Automation，Nanjing University of Posts and Telecommunications，Nanjing 210023，China)

Considering that the energy waste for most of the large public buildings is serious instead,there is still lack of any effective monitoring methods to handle with that.To cope with this problem,an effective electrical equipment remote monitoring system based on wireless sensor network for building energy consumption is developed.And this system integrates different kinds of function including information collection,remote transmission,computing analysis,and feedback control.The system is mainly composed of wireless monitoring nodes,internal gateways,servers and remote clients.The buildings energy consumption information and relevant environment parameters are collected in real time by wireless monitoring node,and then transmitted to a remote server via the nearest gateway according to GPRS or TCP/IP protocols.The data is stored in the database and presented in different ways after the data processed by server.User can remotely get the real-time information of building through mobile terminals or Web services,and also realize remote control of electrical equipment.

building energy consumption;wireless sensor networks;GPRS;remote monitoring;gateway

2015-06-08

2015-09-14

時(shí)間：2016-05-05

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61105082)；江蘇省“青藍(lán)工程”基金(QL2016);江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(SJLX_0380);南京郵電大學(xué)“1311人才計(jì)劃”基金(NY2013)

王 飛(1986-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榻ㄖ苄Ч芾?；張騰飛，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹悄苄畔⑻幚?、智能控制等?/p>

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20160505.0815.032.html

TP302.1

A

1673-629X(2016)05-0115-05

10.3969/j.issn.1673-629X.2016.05.024