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公共建筑电能质量监测与节能管理系统关键技术研究

作　者: 韩茹
导　师: 高翠云
学　校: 安徽建筑工业学院
专　业: 市政工程
关键词: ARM 频率跟踪 谐波分析 用电能耗预测 神经网络
分类号: TU201.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


公共建筑能耗尤其是电能耗已经成为影响我国能耗的主要因素之一,建筑节能势在必行。目前,对于建筑节能的研究主要集中在建筑物结构、建筑材料等方面,而对于建筑的电能质量监测、节能分析及管理却没有引起足够的重视。据调查,公共建筑具有很大的节能潜力,综合采取一定的技术措施,可以降低公共建筑用电量的20%-50%。基于此,针对国内建筑电能耗监测存在的相关技术问题,提出了公共建筑电能质量监测与节能管理系统关键技术研究课题。本文主要工作如下所示：介绍了与该课题相关的国家标准及规定,主要介绍了电能质量、电能计量、建筑用电能耗监测及节能相关的国家标准与规定。深入研究了电力数据采集及谐波分析技术。介绍了电力谐波分析的基础理论,分析了频谱泄露的原因,提出了解决频谱泄露的方法。文中对定频采样及频率跟踪采样下的数据采集及谐波分析进行了详细的对比实验,主要包括不同采样频率的定频采样谐波精度对比实验,相同频率下两种采样方式的谐波精度对比实验。实验结果证实了频率跟踪技术在数据采集及谐波分析中的优势。文中探讨了引起谐波误差的主要原因,并采用了一些常用的误差补偿方法。研究了公共建筑用电能耗预测技术。阐述了用电能耗预测的几种典型建模方法,分析了影响公共建筑用电能耗的相关因素,并采用相似统计分析和人工神经网络技术建立公共建筑用电能耗预测模型,最后通过虚拟多组建筑用电能耗数据样本进行模型预测,结果证明预测误差较小。重点研究了公共建筑电能质量监测与节能管理系统的软硬件设计与集成实现。文中详细阐述了系统硬件的系统规划、设计过程、实验数据及结果分析,系统硬件主要包括数据采集、信号预处理、频率跟踪、ARM主控模块、数据存储以及GPRS/GSM无线通信等功能模块。详细介绍了软件框架规划及各模块设计流程,软件模块主要包括数据采集模块、测频模块、数据处理与分析模块、数据通信模块和人机接口模块等。最后,实现系统软硬件的集成与测试,并对实测的公共建筑电能耗数据进行分析。本文在研究公共建筑电能质量的基础上,采取科学的数据采集及谐波电能计量方法,结合建筑用电能耗相关的因素分析,采用统计方法和神经网络技术对建筑用电能耗建模并预测负荷。本文所做的工作对于公共建筑电能质量研究具有一定的参考价值,可为建筑节能管理或电网安全预警提供实时基础数据服务。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-13
插图或附表清单  13-16
第一章 绪论  16-21
  1.1 课题背景及意义  16-17
  1.2 国内外研究现状  17-19
    1.2.1 国外研究现状  17-18
    1.2.2 国内研究现状和发展趋势  18-19
  1.3 研究内容  19-20
  1.4 研究思路  20-21
第二章 相关标准介绍  21-28
  2.1 电能质量相关标准  21-23
  2.2 电能计量相关标准  23-26
  2.3 建筑节能相关标准  26-27
  2.4 小结  27-28
第三章 电力数据采集及谐波分析技术研究  28-40
  3.1 电力谐波分析基础理论  28-30
  3.2 数据采集模式对比  30-38
    3.2.1 定频采集模式  30-35
    3.2.2 频率跟踪采集模式  35-38
  3.3 谐波分析误差补偿方法  38-39
  3.4 小结  39-40
第四章 用电能耗预测  40-48
  4.1 用电能耗预测的建模方法研究  40-41
  4.2 基于神经网络的用电能耗预测  41-47
  4.3 小结  47-48
第五章 系统集成与实现  48-77
  5.1 系统硬件设计  48-64
    5.1.1 硬件框架  48
    5.1.2 主板设计  48-53
    5.1.3 传感器电路  53-56
    5.1.4 预处理电路  56-60
    5.1.5 频率跟踪电路  60-62
    5.1.6 人机接口及扩展电路  62-64
  5.2 系统软件设计  64-71
    5.2.1 软件框架  64-65
    5.2.2 数据采集  65-66
    5.2.3 频率测量  66-68
    5.2.4 数据处理与分析  68
    5.2.5 数据无线通信  68-70
    5.2.6 人机界面显示  70-71
  5.3 系统实测及数据分析  71-76
  5.4 小结  76-77
第六章 总结与展望  77-79
  6.1 总结  77-78
  6.2 展望  78-79
参考文献  79-83
致谢  83-84
附录A  84-86
作者简介及攻读学位期间主要科研成果  86

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑设计 > 一般性问题 > 设计原理、原则和管理工作 > 建筑节能设计
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