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大型公共建筑能耗数据无线远程监控及节能管理系统研究

作　者: 陈磊
导　师: 于军琪
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 系统工程
关键词: 大型公共建筑 分项计量 ZigBee CC2420 WebAccess
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


大型公共建筑一般是指单体建筑面积在2万平米以上、采用中央空调的办公、商业、旅游、科教文卫、通信以及交通枢纽等公共建筑。据文献资料,大型公共建筑占城镇建筑面积的比例不到4%,但是能耗却占到建筑能耗的20%以上。但遗憾的是,有的地方大型公共建筑能耗数据统计水平有限,导致大型公共建筑中能耗数据统计粗放、管理疏漏,实际中大型公共建筑能源浪费严重,节能任务严峻。因此,本文通过对几种关键通信技术的分析,采用ZigBee和GPRS网络技术建立大型公共建筑能耗数据无线计量传输网络系统,对大型公共建筑建筑能耗进行准确地分项计量,并将数据远传至上级管理中心,管理人员可通过组态软件对能耗数据进行实时监控和管理。本文主要通过研究ZigBee技术特点和协议搭建了一种基于ZigBee-Mesh网络进行能耗数据采集网络,对建筑能耗数据进行分项计量;针对ZigBee网络的全功能设备(FFD)进行了软硬件设计,采用低功耗的ATmega128单片机作为主控芯片,使用具有2.4GHz IEEE 802.15.4标准的低功耗低电压CC2420芯片作为射频模块组成采集节点设备,采用ICCV7AVR V7.22编译器进行程序的编译,并通过AVR Studio 4.0软件对程序进行仿真;通过GPRS无线网络或Internet将数据远传至数据中心;设计了基于网际组态软件WebAccess的B/S网络架构能耗数据无线远程监控系统,以监控系统为平台对建筑能耗进行节能管理,以Access数据库作为数据存储系统,完成对大型公共建筑能耗数据无线远程监控及节能管理系统的相关研究工作。本文通过对能耗数据分项计量和无线采集网络的研究为实现大型公建能耗的信息化、网络化、透明化管理提供良好的基础;完成了能耗节能监控平台的设计研究,能够作为一种实用技术为大型公共建筑进行节能改造和能源审计,实现大型公共建筑节能降耗的目标。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 课题背景及意义  10-14
    1.1.1 现阶段建筑能耗统计方法及节能管理工作  10-13
    1.1.2 大型公共建筑能耗  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-16
    1.2.1 国内能耗统计研究现状和工作进展  14-15
    1.2.2 国外能耗统计研究现状和工作进展  15-16
  1.3 论文的主要工作  16-17
第二章 大型公共建筑分项能耗无线计量网络  17-32
  2.1 引言  17
  2.2 相关技术研究  17-28
    2.2.1 ZigBee 技术  17-22
    2.2.2 GPRS 技术  22-24
    2.2.3 现场总线系统（FCS）  24-25
    2.2.4 RS-485 串行总线  25-26
    2.2.5 分项计量网络与通信  26-27
    2.2.6 采集节点部署问题  27-28
  2.3 能耗数据采集内容和标准  28-31
    2.3.1 数据采集的内容  28-29
    2.3.2 数据处理和标准统一  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章 能耗数据采集节点的研究  32-51
  3.1 能耗数据采集节点的基本构成  32
  3.2 节点硬件组成  32-33
  3.3 射频收发模块  33-36
    3.3.1 CC2420 芯片  33-34
    3.3.2 CC2420 内部结构  34-35
    3.3.3 CC2420 应用电路  35
    3.3.4 CC2420 读写流程  35-36
  3.4 MCU 模块  36-38
    3.4.1 RS-232 接口电路  37
    3.4.2 电源电路  37-38
    3.4.3 复位电路  38
  3.5 MCU 与射频模块的连接  38-39
  3.6 采集网络节点的软件设计  39-47
    3.6.1 程序总体设计  39-41
    3.6.2 程序设计  41-44
    3.6.3 基本帧结构  44-47
  3.7 软硬件仿真  47-50
  3.8 本章小结  50-51
第四章 大型公共建筑能耗节能管理系统  51-69
  4.1 系统的基本构成  51-52
  4.2 基于B/S 架构的节能管理系统  52-55
  4.3 大型公共建筑能耗数据库系统方案设计  55-61
    4.3.1 数据库的基本构成  55-56
    4.3.2 数据库的选择  56-57
    4.3.3 数据库中表的结构  57-58
    4.3.4 能耗数据的编码规则  58-60
    4.3.5 能耗数据远传流程  60-61
  4.4 基于WEBACCESS 的能耗数据实时监控及节能管理系统  61-67
    4.4.1 网际组态软件WebAccess  61-62
    4.4.2 能耗数据实时监控系统的设计  62-67
  4.5 本章小结  67-69
第五章 论文总结  69-70
  5.1 论文工作总结  69
  5.2 进一步的研究和开发工作  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-74
附录1 MCU 初始化程序  74-78
攻读学位期间的主要成果  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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