基于Wi-Fi的建筑能耗监控系统设计文献综述

 2023-11-01 11:11

文献综述

建筑能耗系统包括建筑的水、电、气、热等各类能源供应系统及各类能源建筑本体内的输配和消耗系统,而物联网的引入使得建筑能耗向高效节能与低碳排放方向发展,这成为当前建筑节能领域的新热点,规划了建筑节能领域的新方向。无线远程监测以其技术先进、易于普及、传输速率高等优点必然成为能耗计量系统中的主流之势。

从国内外能耗监测发展趋势来看,通过建立网络和数据库,对主要能耗点进行监测和控制,已成为能耗监测发展的一个根本方向,这主要是由于依靠信息化手段对能耗情况进行监测控制,可以解决能耗管理中长期存在的一些难以解决的问题。一是它将彻底改变人工抄表的原始工作方式,使能耗数据统计变得及时、准确,能有效防止数据的迟报、漏报和作假现象;二是有利于管理者对能耗数据进行全面分析,及时发现问题并进行整治,提高能效。比如,某研究院通过建立能耗动态监测系统,找到了部分耗能部位和某些不良用电习惯,通过节能管理和改进措施可节省年耗电量1.3times;105 千瓦时,占全院总耗电量的10.5%[10],三是可为能耗定额管理提供精确数据,为能耗考核提供科学依据。目前不同情形和不同时点的能耗准确数据,从而为制定能耗标准提供了直接的参考依据。

能耗监控系统是为耗电量、耗水量、耗气量(天然气或者煤气量)、与其他能源应用量的控制与测量提供解决方案的能耗监控系统。从技术框架结构看,这一监测控制系统至少包括以下几个部分:末端用能设备系统、、总监测系统、网络系统。从技术路线来看,可以分为:能耗可测→能耗可控;设备测控→网络测控;数据采集点→数据中心→局域网→区域网→总网。按照技术路线循序渐进,终极发展目标是实现能耗在线实时监测。

现阶段为无线传感网技术的能耗监测设计,作为物联网基础组成的WSN(wireless sensornetwork,无线传感网)技术更适合于建筑用能信息传输的应用[3]。WSN技术是一种全新的无线网络通讯技术,也是物联网的主要技术之一。它由末端节点设备、路由设备和网关设备组成,末端节点设备负责信息采集和自动控制,路由设备负责组网和通讯,网关设备负责与管理中心或外网连接。无线传感网具有自组网、自路由、自恢复的功能和低功耗、低带宽、低成本的特点,能够实现多业务平台的双向数据传输,非常适合于自动控制和远程监控领域。基于WSN技术的建筑能耗监测系统属于WSN与节能的交叉领域,以WSN和计算机信息处理为技术核心,建设先进、功能强大的信息采集处理平台。该系统适用于各种既有和新建建筑,系统组网方便,不占空间,无需综合布线施工,项目实施快速方便。在各种无线传感网技术中,ZigBee的自组网能力以及高容量特性使其非常适合建筑能耗监测系统的应用,在节点分散、数量众多、低速率传输的能耗监测采集端建设中,有明显的优势,是当前最适合建筑能耗监测系统数据传输的技术。

在本次课题中通讯双方均采用以TCP/IP协议作为的网络通讯方式时,Socket通讯便可以有效的以TCP/IP做为基础进行建立。这种建立模式,可以使得双方的通讯都得以实现,而且在限制上也相对较小,并不会受到所使用的网络类型的限制,同时有传输距离所产生的限制因素也大大减少。在实际的应用当中,Socket通讯由于其自身所具有的优点,常常被应用于远距离通讯传输。也正是由于Socket的特点,远距离通讯传输功能才能够得以实现。[1]

Socket就是TCP/IP协议的编程模型,通过一系列API来访问操作系统的网络协议栈,从而建立TCP连接,发送或接收数据。以此来达到控制和监控的作用。服务器端首先启动,通过调用Socket()建立一个套接字,然后调用bind()将该套接字和本地网络地址联在一起,再调用listen()使套接字做好监听准备,并规定其请求队列长度,用于限制请求的个数,之后调用accept()来接收连接。客户端在建立套接字后可调用connect()和服务器连接。连接一旦建立,客户端和服务器就可以通过write()和read()来发送和接收数据。等到数据发送完毕,用close()关闭套节字。

设计使用的语言为Python,是纯粹的自由软件,源代码和解释器CPython遵循GPL(GNU General Public License)协议。Python语法简洁清晰,特色之一是强制用空白符(white space)作为语句缩进。Python具有丰富和强大的库。它常被昵称为胶水语言,能够把用其他语言制作的各种模块(尤其是C/C )很轻松地联结在一起。常见的一种应用情形是,使用Python快速生成程序的原型(有时甚至是程序的最终界面),然后对其中有特别要求的部分,用更合适的语言改写,比如3D游戏中的图形渲染模块,性能要求特别高,就可以用C/C 重写,而后封装为Python可以调用的扩展类库。需要注意的是在您使用扩展类库时可能需要考虑平台问题,某些可能不提供跨平台的实现。

Python的DB-API,为大多数的数据库实现了接口,使用它连接各数据库后,就可以用相同的方式操作各数据库。[6]

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