摘要：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗監(jiān)測系統(tǒng)，在現(xiàn)有教學建筑、實訓建筑、圖書館、學生宿舍建筑的水、電、供熱等設(shè)備和分支系統(tǒng)中添加無線傳感器節(jié)點，對所有設(shè)備和分支系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)進行測量，通過網(wǎng)關(guān)將能耗數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_服務(wù)器，在服務(wù)器上建立實時能耗數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器管理軟件對統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析比較，發(fā)現(xiàn)高校能耗設(shè)備能耗的主要原因。在此基礎(chǔ)上，制定了有針對性的節(jié)能方案和控制措施，實現(xiàn)了高校區(qū)節(jié)能增效的目標。該系統(tǒng)采用布。

關(guān)鍵字：傳感器；數(shù)據(jù)分析；節(jié)能；

引言

中國大部分高校老校區(qū)都是人工干預電力、水和天然氣消耗管理。人工抄表存在綜合數(shù)據(jù)不準確、實時采集性能差、工作量大、管理困難等問題。如果沒有其他方法可以直接有效地獲取與實際能耗相關(guān)的信息，就不可能進一步提出明確的*優(yōu)節(jié)能高效解決方案，有效降低高校老校區(qū)的能耗。

現(xiàn)有大學能源消耗監(jiān)測系統(tǒng)一般采用有線網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)測。如果舊校園改造，設(shè)備種類繁多，布線復雜，對現(xiàn)有建筑造成嚴重破壞。在國外，能源消耗實時監(jiān)測系統(tǒng)也發(fā)展到了一個非常完善的水平，形成了一定的特定標準。但市場價格并不便宜，缺乏適合中國大部分高校的測控設(shè)備應(yīng)用軟件。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用總線結(jié)構(gòu)，設(shè)備可共享，品種少，無需布線，現(xiàn)有建筑未損壞，網(wǎng)絡(luò)靈活。因此，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大學能源消耗監(jiān)測系統(tǒng)在大學老校區(qū)節(jié)能工作中具有一定的實用價值。

1整體設(shè)計結(jié)

1.1總體設(shè)計

該系統(tǒng)采用4G無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將傳感器連接到網(wǎng)關(guān)、主機、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、移動終端等設(shè)備上。改造了高校老校區(qū)現(xiàn)有的校園能源調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了覆蓋全校無線傳感器網(wǎng)絡(luò)范圍的能量自動監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由無線傳感器環(huán)境的測量節(jié)點、網(wǎng)關(guān)和互聯(lián)網(wǎng)(傳輸網(wǎng)絡(luò))的服務(wù)器組成。互聯(lián)網(wǎng)(傳輸網(wǎng)絡(luò))的服務(wù)器由互聯(lián)網(wǎng)終端用戶提供(在計算機和移動應(yīng)用中)，如圖1所示。

圖1

1.2功能特點

無線傳感器節(jié)點主要由各種傳感器控制節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器組成，努力實現(xiàn)電力消耗、水資源利用、小環(huán)境等相關(guān)參數(shù)(如室內(nèi)溫度、光強等)的采集和網(wǎng)絡(luò)傳輸。).通過無線傳感器技術(shù)，數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)關(guān)實時向云平臺傳輸信息，這些數(shù)據(jù)可以根據(jù)地址存儲在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，控制指令轉(zhuǎn)換后會自動發(fā)送到云平臺。云平臺可以分組發(fā)送存儲信息的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，從而減少無線傳感器網(wǎng)絡(luò)上收集的數(shù)據(jù)和存儲服務(wù)的數(shù)據(jù)分組傳輸流量。

本系統(tǒng)具有下列基本功能：

(1)基于無線傳感器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高校能耗實時監(jiān)控系統(tǒng)，將高校老校區(qū)的能耗數(shù)據(jù)安全上傳到高校后勤管理平臺，如無線傳感網(wǎng)、云平臺等先進技術(shù)，顯著提高了高校老校區(qū)能源儲備數(shù)據(jù)的準確性和及時處理能力，共享綜合能耗數(shù)據(jù)和各種處理信息。

(2)通過自動化管理降低能耗。根據(jù)部分學生宿舍、員工宿舍、實驗室、基礎(chǔ)教學樓能耗的突出特點，完成學校電力消耗數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計，生成水電統(tǒng)計分析報告。

(3)及時報警，確保能源使用安全。根據(jù)學生宿舍、教師宿舍、實驗室、教學建筑的能耗特點，制定合理的策略，及時發(fā)出預警和報警，在特殊情況下自動切斷電源:根據(jù)不同地區(qū)的能耗特點和不同季節(jié)的教學建筑，在工作日和非工作日的實際情況下做出正確的決策。根據(jù)不同地區(qū)的能耗特點，對不同季節(jié)、工作日、非工作日的教學樓進行節(jié)能改造，對相關(guān)能耗數(shù)據(jù)進行詳細統(tǒng)計分析。當能耗超過標準值或無法正常使用時，將及時發(fā)送信息和報警。

對學校建筑、水泵、空調(diào)設(shè)備等大型設(shè)備進行大規(guī)模監(jiān)控和預警分析，確保關(guān)鍵監(jiān)控設(shè)備的正常運行。

2功能模塊設(shè)計

2.1傳感器節(jié)點

傳感器測試節(jié)點包括無線通信設(shè)備、內(nèi)置核心處理器、各種傳感器、功率檢測模塊、功率模塊和無線射頻收發(fā)模塊。傳感器包括照明、風扇、空調(diào)、流量監(jiān)控、人員監(jiān)控等傳感器。每個傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都具有數(shù)據(jù)采集模式和相關(guān)設(shè)備控制的基本功能。

基本功能如下：

資料采集功能；控制相關(guān)設(shè)備的功能

2.2無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和云平臺管理系統(tǒng)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和云平臺管理系統(tǒng)也是介于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和高速以太網(wǎng)系統(tǒng)之間連接的無邊界設(shè)備，在該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中始終發(fā)揮著重要的橋梁作用。無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點主要由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、核心處理器模塊、無線射頻能量控制模塊、內(nèi)部存儲模塊和電源插頭模塊組成。無線傳感器控制的節(jié)點設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通電啟動后，自動建立無線傳感器和網(wǎng)絡(luò)。接收數(shù)據(jù)后，核心處理器模塊使用串口監(jiān)控無線傳感器和網(wǎng)絡(luò)的接觸狀態(tài)，并允許接觸狀態(tài)數(shù)據(jù)。

核心處理器模塊的第一步是通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和云平臺將協(xié)調(diào)器發(fā)送的消息數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲模塊，然后通過無線路由模塊端口將集成數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_服務(wù)器，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_服務(wù)器。專用軟件使用設(shè)置的閾值處理能耗數(shù)據(jù)，并直接將消息發(fā)送到相應(yīng)的命令中。網(wǎng)關(guān)收到命令數(shù)據(jù)后，首先對綜合數(shù)據(jù)包進行分析處理，然后執(zhí)行控制指令，向相應(yīng)的多個傳感器和控制設(shè)備節(jié)點發(fā)送綜合控制執(zhí)行命令信息，控制節(jié)點上各種設(shè)備的運行狀態(tài)。

2.3手機APP

該軟件開發(fā)完成了一套移動應(yīng)用系統(tǒng)專業(yè)軟件，具有與云平臺服務(wù)器系統(tǒng)基本使用功能相同的功能。移動應(yīng)用程序具有一些與云平臺服務(wù)器系統(tǒng)相同的基本網(wǎng)絡(luò)功能。您可以在實時平臺上查看舊校區(qū)的能源消耗信息，并隨時隨地控制相應(yīng)的控制設(shè)備。通過智能能源消耗監(jiān)測，其移動性將極大地方便高校老校區(qū)的能源消耗監(jiān)測。

3服務(wù)器管理軟件

目前，流行的Windows平臺已經(jīng)應(yīng)用于語言工作室的研發(fā)?；跓o線傳感器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)了大學能量消耗實時監(jiān)控系統(tǒng)。整個軟件結(jié)構(gòu)有四種類型和四層*解決方案:現(xiàn)場多終端數(shù)據(jù)采集人層、系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、基礎(chǔ)平臺層、應(yīng)用層，每層快速完成不同的任務(wù)，上層為下層提供更多相關(guān)的核心技術(shù)支持專業(yè)服務(wù)。該系統(tǒng)符合國家相關(guān)核心技術(shù)開發(fā)的兩個標準，并具有真實身份機構(gòu)認證、綜合數(shù)據(jù)加密算法、數(shù)據(jù)庫等綜合防染等。

4方案的合理性

4.1資源利用率和市場預測

我國大部分高校老校區(qū)能耗管理部門缺乏直接有效的電力、水、氣等能耗管理手段，無法獲取關(guān)鍵點的實際能耗信息，無法進一步提出節(jié)能計劃。基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗監(jiān)測系統(tǒng)，通過老校區(qū)建設(shè)，有效降低能耗，實時監(jiān)測能耗數(shù)據(jù)，優(yōu)化節(jié)能工作。適用于大多數(shù)高校，也可以促進企業(yè)和居民社區(qū)的節(jié)能工作，具有良好的市場前景。

4.2技術(shù)合理性

目前，隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)計算機技術(shù)的不斷快速健康發(fā)展，通過互聯(lián)網(wǎng)添加各種硬件處理設(shè)備技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳感器技術(shù)，可以通過移動互聯(lián)網(wǎng)快速上傳監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)到服務(wù)器。任何計算機電腦或手機都可以通過寬帶互聯(lián)網(wǎng)隨時訪問能源和消耗計量管理部門的工作人員登錄能源和消耗管理網(wǎng)站。運行數(shù)據(jù)信息也可以通過計算機監(jiān)控查詢系統(tǒng)隨時查詢，實際能耗可以準確分析。

5高校綜合能效解決方案

校園電力監(jiān)控與運維；物流收費管理；能源管理系統(tǒng)；智能消防系統(tǒng)

6平臺部署硬件選擇

7結(jié)束語

基于無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)能源消耗監(jiān)測系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中使用先進的無線傳感器，并實時監(jiān)控數(shù)據(jù)。通過互聯(lián)網(wǎng)上傳到服務(wù)器，高校能源監(jiān)管部門可以通過任何接人方式登錄能源消耗監(jiān)測系統(tǒng)，查詢能源消耗數(shù)據(jù)、分析能源消耗等操作，wan全實現(xiàn)能源消耗監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用總線技術(shù)，設(shè)備共享，成本低，對現(xiàn)有建筑的破壞程度小，施工強度低，布線少，維護量小。

本系統(tǒng)可以實時監(jiān)測和分析舊校區(qū)的能源消耗，利用現(xiàn)代化管理手段進行能源配額管理，逐步培養(yǎng)教師和學生的節(jié)能意識，雖然實現(xiàn)建設(shè)節(jié)能校園的目標需要一定的時間，隨著傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用也將會盡快實現(xiàn)該目標。

【參考文獻】

【1】 夏文才，王展展，高浩 等，基于節(jié)能減排措施下的建筑建造能耗分析[J].山西建筑,2018,11(33）：167-168.

【2】 楊旭．綠色校園能源利用實踐[J].墻材革新與建筑節(jié)能,2018.11(45):57-59.

【3】 郭文會.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗監(jiān)測系統(tǒng)在高校老校區(qū)建設(shè)的研究[J].蘭州信息科技學院 2022版.

【4】 安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.

【5】 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.