浅谈无线传感网络能耗监测系统在高校老校区电力改造的研究.docx

浅谈无线传感网络能耗监测系统在高校老校区电力改造的研究 摘 要：基于无线传感器网络能耗监测系统将无线传感器节点添加到高校老校区现有教学建筑、实训建筑、图书馆和学生宿舍大楼的水、电力、供热等设备及分支系统上，测量所有设备和分支系统的能耗数据，能耗数据通过网关传输到云平台服务器，在服务器上建立实时能耗数据库.服务器管理软件对统计数据分析比较，发现高校能耗设备能源消耗的主要原因。在此基础上制定针对性的节能方案和控制措施，来达到高校老校区节能增效的目的。本系统采用无线数据采集和传输，布线少，*大限度减少了对现有建筑的改造成本，实现数据实时共享，控制迅速准确。 关键词：高校综合能效解决方案；电力监控；宿舍用电管理；能源管理；智慧消防 0 引言 中国大多数高校老校区都是人工干预电力、水和天然气的消耗管理。人工抄表在原有状态下存在着综合数据不准确、实时采集性能差、工作量大、管理困难等问题。如果没有其他途径可以直接有效地获取实际能耗相关信息，就不可能进一步提出明确的*优节能高效解决方案，并有效降低高校老校区能耗。 现有高校能耗监测系统一般采用有线网络进行监测。如果老校园改造了，需要设备种类多，布线复杂，对现有建筑破坏严重。在国外，能耗实时监控系统也发展到非常完善的水平，已形成一定的特定标准。但是，市场价格并不便宜，缺乏与中国大多数高校老校区相适应的测控设备应用软件。 无线传感器网络采用总线结构，设备可共享，品种少，无需布线，现有建筑物未损坏，网络灵活。因此，基于无线传感器网络的大学能源消耗监控系统是非常必要的，在高校老校区节能工作中具有一定的实用价值。 1 总体设计结构 1.1 总体设计 系统采用4G无线数据传输技术将传感器连接到网关、主机、互联网服务器、移动终端等设备。改造了高校老校区中现有的校园能源调度监控系统，实现覆盖了全校无线传感器网络范围的能量自动监控系统。本系统是由无线传感器环境的测量节点、网关和互联网（传输网络）的服务器等组成，互联网（传输网络）的服务器是由互联网终端用户提供（在计算机和移动应用程序上）组成，如图1所示。 1.2功能特点 无线传感器节点主要由各种传感器控制节点和网络服务器组成，努力实现电力消耗、水资源利用、小环境等相关参数（如室内温度、光强等）的采集和网络传输。通过无线传感器技术，数据能够通过网关实时传输信息到云平台中，把这些数据按照地址储存在服务器的数据库上，控制指令经转换完成后自动发送给云平台，云平台对发送存储过来信息的数据进行分组后，再发送给相应网络节点，以达到减少了无线传感器网络上的采集数据分组传输流量。服务器用于接收和存储网络传感器设备上收集的环境信息数据、生活环境中多种因素的阈值、环境中控制设备的开关量。这些信息可以由专用软件来处理，供高校后勤供应日常管理部门使用和管理。 本系统具备以下基本功能： （1）基于无线传感器技术和网络技术的高校能耗实时监测系统，以无线传感网、云平台等先进技术将高校老校区的能耗数据安全上传至高校后勤管理平台，显著提高了高校老校区能源储备数据的精确度和及时处理能力，使综合能耗数据和各类处理信息得以共享。 （2）通过自动化管理减少能源消耗。根据部分学生宿舍、职工宿舍、实验室和基础教学楼能耗的突出特点，完成学校电力消耗数据的综合统计，以及生成水电统计分析报告。 （3）及时预警报警保证用能安全。根据学生宿舍、教师宿舍、实验室和教学建筑的能量消耗特征，制定合理的策略，可以及时发出预警和报警，在特殊情况下自动切断电力：根据各个地区的能量消耗特征以及不同季节的教学建筑，工作日和非工作日实际情况下做出正确的决策。根据不同地区的能量消耗特征，对不同季节、工作日和非工作日的教学楼进行了节能改造，详细统计分析相关能耗数据，当能量消耗超过标准数值或无法正常使用时，及时报警，并将信息发送给相关人员。 对大型设备进行大规模地监控和预警分析，如学校建筑、水泵和空调装置等大型设备，确保关键监控设备的正常运行 2 功能模块设计 2.1传感器节点 传感器测试节点由无线通信设备、内置核心处理器、各种传感器、功率检测模块、功率模块和无线射频收发器模块。传感器包括照明、风扇、空调、流量监控、人员监控等传感器，每个传感器网络节点都有数据采集模式和相关设备控制的基本功能。 基本功能如下： （1）数据采集功能。自动采集高校老校区消耗电能、水能、环境参数（如温度、光照度等）数据，在组合数据之后，通过串行端口发送到射频无线收发器模块，然后被网络发送到有关网关。 （2）控制相关设备的功能。当传感器的某些节点检测到的室内温度、相对湿度，当照明和其他环境条件达到阈值时，通过射频收发器模块将相应的控制命令发送到本地环境相关参数控制设备，例如自动和智能地关闭或重新打开控制的设备，增加或减少电扇的速度调整室内温度等，为了实现各种设备的智能