大型公共建筑能耗远程监测系统的研究与设计

论文摘要

随着我国建筑总量的攀升和对居住舒适度要求的不断提高,建筑节能这个问题在我国变得日益突出。在建筑能耗中,大型公共建筑以其巨大的单位面积能耗最为引人关注,同时它也是能源浪费现象非常严重的地方,存在着巨大的节能空间。降低能耗,不但可以帮助企业降低成本,提高竞争力,而且也有助于经济、社会的可持续健康发展。但遗憾的是,由于缺乏系统、可靠、准确的能耗数据,新建建筑的节能设计和旧建筑的节能改造都缺乏数据支持和指导。本文所述的大型公共建筑能耗监测系统,旨在构建大型建筑终端能耗的统计平台,分析建筑用能的具体特点,为节能措施的实施和节能政策的制定提供科学依据。论文首先分析了监测系统的结构,之后分别分析研究了每个部分的实现。监测系统由低到高可以分为三个部分:数据采集部分、通信传输部分和能耗数据管理软件,三个部分之间有一定的独立性,一个部分采取的系统形式不会影响另一部分。监测系统中能耗数据库是系统的一个重点。为便于统计分析能耗数据,系统将数据表分为两类:原始数据表和生成数据表。原始数据表面向数据采集系统,生成数据表面向数据管理系统。由于数据采集系统并不直接面向生成数据表,而后续的能耗分析需要的只是生成数据表中的数据,这样数据采集系统的差别并不会影响到能耗分析。数据表的划分有利于构建开放的能耗分析系统。论文分析了数据采集部分适合采用的网络结构,介绍了总线型网络中Modbus通信协议的应用,重点研究了无线网中的ZigBee技术;数据传输部分比较了直接接入Internet和通过GPRS接入两种方式的特点,给出了GPRS通信模块数据传输的AT指令,编写了服务器上相应的通信程序;设计编写了基于能耗数据库的能耗数据统计分析软件,通过软件可以方便地对建筑基本信息、设备耗能进行查询统计,并可根据自定义变量进行简单分析。论文的最后,按照前文所述构建了演示用的无线试验系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 大型公共建筑能耗监测系统的研究意义
• 1.2 建筑能耗的研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 第2章 监测系统整体设计
• 2.1 系统结构
• 2.1.1 能耗数据管理软件
• 2.1.2 通信
• 2.1.3 数据采集网络
• 2.2 采集数据
• 2.2.1 建筑物基本信息
• 2.2.2 能耗数据
• 2.3 数据测量和标准统一
• 2.3.1 数据测量
• 2.3.2 标准统一
• 第3章 能耗数据库的设计
• 3.1 数据库的结构
• 3.1.1 能耗数据的特点
• 3.1.2 数据表格的组成
• 3.2 数据库表结构设计
• 3.2.1 数据模型
• 3.2.2 逻辑结构设计
• 第4章 数据采集网络
• 4.1 总线型数据采集网
• 4.1.1 系统概述
• 4.1.2 Modbus通信协议
• 4.1.3 小结
• 4.2 无线Mesh型数据采集网
• 4.2.1 ZigBee概述
• 4.2.2 ZigBee技术分析
• 4.2.3 自组网技术
• 4.2.4 路径损耗
• 4.2.5 单播数据帧的传输
• 4.2.6 小结
• 4.3 本章小结
• 第5章 数据传输
• 5.1 通信费用的比较
• 5.2 直接接入因特网
• 5.3 GPRS无线通信接入
• 5.3.1 GPRS通信概述
• 5.3.2 GPRS通信模块编程
• 5.4 服务器通信
• 5.4.1 传输层协议选择
• 5.4.2 服务器通信程序
• 5.5 本章小结
• 第6章 能耗数据管理系统
• 6.1 数据库连接方式
• 6.2 能耗数据管理系统的结构
• 6.3 数据管理系统功能的实现
• 6.3.1 绘图控件MSChart
• 6.3.2 表格控件GridCtrl
• 6.3.3 数据管理的方法
• 6.3.4 自定义变量的实现
• 6.4 本章小结
• 第7章 试验系统
• 7.1 系统硬件组成
• 7.2 系统数据采集流程
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间发表论文和科研情况