【摘要】：近年來,世界能源供不應(yīng)求問題日漸突出,人們開始逐漸關(guān)注能源的有效利用和管理,由于傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實(shí)施過程中便于組網(wǎng)、成本低,且使用時具有功耗低的優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用在醫(yī)療、能源和工業(yè)領(lǐng)域。本文以區(qū)域建筑的能源管理問題為研究切入點(diǎn),以ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為技術(shù)支撐,開發(fā)了區(qū)域建筑能源管理系統(tǒng),有效克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)組網(wǎng)布線困難、擴(kuò)展性差和高成本的缺點(diǎn)。此系統(tǒng)包括終端采集節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器和管理中心三部分,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由終端采集節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器結(jié)合構(gòu)成,為數(shù)據(jù)傳輸提供了可靠方便的渠道;管理中心通過監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對能耗信息的實(shí)時管理和控制,進(jìn)一步結(jié)合地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對能源消耗信息的定位,使能源管理具有較高的空間動態(tài)性。本文首先論述了本課題的發(fā)展現(xiàn)狀與研究意義,對傳統(tǒng)能源管理系統(tǒng)進(jìn)行揚(yáng)長避短,利用ZigBee與地理信息系統(tǒng)結(jié)合的巨大優(yōu)勢,對區(qū)域建筑能源管理系統(tǒng)進(jìn)行功能需求分析,制定了整體實(shí)施方案。其次,對采集與傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了硬件和軟件的設(shè)計(jì)。對于硬件設(shè)計(jì),完成了基于CC2430射頻芯片的節(jié)點(diǎn)模塊外圍電路原理圖和PCB的設(shè)計(jì)。對于軟件設(shè)計(jì),在深入研究ZigBee協(xié)議棧架構(gòu)和協(xié)調(diào)器建網(wǎng)、設(shè)備入網(wǎng)過程的基礎(chǔ)上,結(jié)合本系統(tǒng)組網(wǎng)的特點(diǎn),提出了孤點(diǎn)重聯(lián)機(jī)制,并編程實(shí)現(xiàn)了終端節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器和路由器之間的數(shù)據(jù)傳輸。然后,設(shè)計(jì)開發(fā)了管理中心的數(shù)據(jù)庫和監(jiān)控軟件。在VC++6.0環(huán)境下,將地理信息系統(tǒng)融入管理中心軟件,則軟件可以通過統(tǒng)計(jì)分析能耗信息從而得到終端節(jié)點(diǎn)的能源使用情況,進(jìn)而提供區(qū)域建筑能源總消耗信息的決策和調(diào)度策略。對于多區(qū)域能源管理,通過分析研究影響數(shù)據(jù)庫連接性能的條件因素,對數(shù)據(jù)庫性能優(yōu)化提出了方法。最后,測試了節(jié)點(diǎn)通信穩(wěn)定性等問題,進(jìn)一步對星型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)調(diào)測試。通過聯(lián)調(diào)結(jié)果可以得到,系統(tǒng)具有較高的可行性和穩(wěn)定性,能夠有效管理能耗信息,并根據(jù)數(shù)據(jù)分析給出合理可靠的能源分配調(diào)度方案,有效推動了區(qū)域建筑能源管理系統(tǒng)的發(fā)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.
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM73;TN92;TP212.9

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本文編號：2386463