用电设备物联网设备测控装置研究与设计

论文摘要

物联网是近几年兴起的新技术,将物联网技术应用到建筑领域已成为当前发展的一大趋势。建筑设备物联网是首次将物联网技术应用于智能建筑领域,为解决新建建筑节能效果不佳及建筑内各种用电设备的管理和控制提供了新的途径。建筑设备物联网需要将建筑内各类用电设备加入网络,然而目前大部分用电设备不具有网络接口,因此开展建筑内用电设备加入网络的研究,对于建筑设备物联网在建筑领域的推广与应用具有十分重要的意义。本文以ATMEGA64L单片机为处理器,运用红外自学习技术及无线通信技术等,设计了一种应用于建筑设备物联网的设备测控装置。论文首先阐述了建筑设备物联网体系结构及其所应用的关键技术。建筑设备物联网体系结构分为三层,即感知层、网络层及应用层。各层的模块之间通过无线网络和建筑内以太网进行通信,设备测控装置与房间控制器之间通过无线网络实现双向通信,房间控制器与管理计算机之间通过建筑内以太网技术实现通信。其次,在分析了建筑内用电设备的特性后,提出了设备测控装置的总体设计方案,并对设备测控装置的软硬件进行了具体的设计。在硬件设计方面设计了红外接口电路、电气参量测控电路及通信电路,来实现与建筑内的红外控制的设备、开关量控制的设备、RS485通信的设备的互联以及对它们的电气参量的采集。在软件设计方面遵循模块化思想,设计了实现装置所要求功能的应用程序,主程序中完成硬件和网络的初始化,并对各个应用程序进行合理的调度。最后,通过在灯具等开关量设备、红外控制的空调及RS485空调中进行测试并应用,测试情况及应用表明设备测控装置功能实现良好,达到了最初的设计要求。该设备测控装置设计简单、功能全面、体积较小,利于建筑设备物联网在建筑内的推广。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 物联网终端的研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容和意义
• 第2章 建筑设备物联网相关技术简介
• 2.1 物联网体系结构及关键技术简介
• 2.2 建筑设备物联网架构及关键技术
• 2.3 本章小结
• 第3章 建筑设备物联网设备测控装置硬件设计
• 3.1 设备测控装置硬件结构
• 3.2 红外接口电路设计
• 3.2.1 红外自学习电路
• 3.2.2 存储电路
• 3.2.3 红外发射电路
• 3.3 电气参量测控接口电路设计
• 3.3.1 设备开关控制电路
• 3.3.2 电气参量采集电路
• 3.4 通讯接口电路设计
• 3.4.1 RS485通信接口电路
• 3.4.2 无线射频电路
• 3.5 设备测控装置的工艺设计
• 3.5.1 设备测控装置的硬件实物介绍
• 3.5.2 面板设计
• 3.5.3 安装设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 建筑设备物联网设备测控装置软件设计
• 4.1 红外接口的软件设计
• 4.1.1 红外通信原理
• 4.1.2 红外自学习程序设计
• 4.1.3 红外发射程序设计
• 4.1.4 红外存储程序设计
• 4.2 电气参量测控接口的软件设计
• 4.2.1 按键处理子程序设计
• 4.2.2 电气参量采集程序
• 4.3 通信程序设计
• 4.3.1 RS485通信子程序设计
• 4.3.2 无线通信程序设计
• 4.3.3 无线-串口透明传输的实现
• 4.4 主程序结构及任务调度
• 4.4.1 主程序结构
• 4.4.2 各个应用子程序的任务调度
• 4.5 本章小结
• 第5章 测试与应用实例
• 5.1 灯具等开关量设备测控装置测试
• 5.1.1 电气参量精度分析
• 5.1.2 灯具等开关量设备测控装置应用实例
• 5.2 空调测控装置测试
• 5.2.1 红外控制的空调测控装置应用实例
• 5.2.2 带有RS485接口的空调测控装置应用实例
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 不足与展望
• 参考文献
• 附录 设备测控装置主控制器原理图
• 后记
• 攻读硕士期间论文发表及科研情况