浅析基于互联网的智慧能源管理系统

发表时间：2019-09-21T21:09:07.813Z 来源：《基层建设》2019年第18期作者：涂建华

[导读] 摘要：近年来，智能家居的发展尤为迅速，智慧能源管理系统的复杂程度也越来越高，人们对智能家居节能的关注程度也越来越大。

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摘要：近年来，智能家居的发展尤为迅速，智慧能源管理系统的复杂程度也越来越高，人们对智能家居节能的关注程度也越来越大。本文阐述了基于互联网的智慧能源管理系统的研究意义，并对系统具体设计展开了探讨。

关键词：互联网；智慧；能源管理系统

引言

智慧能源管理系统作为智能家居子系统之一，其发展程度已成为智能家居成熟度的重要标志。随着人们对电力的需求量越来越大，电能浪费情况不断增高，如何有效缓解电气能耗与电力需求之间的矛盾，已成为亟待解决的重要课题。

一、智慧能源管理系统的研究意义

早在2012年《节能减排“十二五”规划中，便明确了大力发展能源管理推广工程、节能改造工程等节能减排重点工程。且伴随着人们的节能意识提高，智能家居的能源管理系统研究便极具使用价值与研究意义"。研究意义包括几点：（1）用户体验角度。智慧能源管理系统的设计前提在于不损害用户的体验度，确保用户使用电器便利性的同时，尽可能的降低电力能源消耗；（2）控制方式角度。实现实时在线控制工程，便于用户对电气的能源观测与控制，并完成无人值守时的节能功能；（3）节能角度。能源管理系统能大大降低电力能源的浪费与消耗，切实的减少用户电费总量。

二、基于互联网的智慧能源管理系统设计

2.1系统总体设计

本文研究的基于互联网的智慧能源管理系统，旨在通过远程控制实现节能目的，系统功能框架如图1所示。

智慧能源管理系统主要分为四个部分，即数据显示部分、智能：主控器部分、内部组网部分以及数据采集部分。其中，数据采集部分主要通过智能插座实现，电能参数进行采集，包括电器能耗、功率、电流、电压等。家庭内部组网通过ZigBee模块实现，完成命令传送与数据参数传输工作。智能主控器部分通过搭建的Linux操作系统实现的，负责智能预测算法运行、命令处理。数据显示部分通过互联网实现，负责电能参数储存于网页数据交互12。

2.2 ZigBee网络设计

ZigBee网络组建优先考虑网络稳定性、成本、延迟时间。从稳定性角度来说，网络拓扑结构越复杂，那么其自我修复能力越高，则稳定性越强。从成本、延迟时间来说，网络拓扑结构约简单，则用于路由功能的节点越少，成本越低，延迟时间越低。仅仅就智能家居而言，其对于网络数据的传输延迟时间要求较高，且整体成本是限制其是否能大规模普及的重要应为，但是对于稳定性要求并不高。本文ZigBcc控制芯片选用CC2530，是一款集中型的C51单片机内核，可在组网后控制家居电器开关.ZigBcc网络节点软件设计是在Z-Stack协议基础上的二次开发，用于应用层软件编写，设计终端节点和协调器节点。其中，终端节点软件设计负责传感器信息传输到协调器设备。协调器节点软件设计的功能在于组建、维护家庭内部局域网和主控模块的通信。接口网关控制器数据，通过点播通信传输到终端设备。

2.3智能网关主控器设计

（1）智能网关主控器是智慧能源管理系统的核心，功能是协调全体命令传输与任务调度，包括智能预测控制、网页交互命令传输以及数据储存等。首先，主控器应储存搜集到的能耗功率、电流、电压等参数，并进行详细分析，而得出多个特征值，并通过智能算法予以预测，随后，基于互联网，实现客户端与主控器的交互，并在网页上体现出采集数据，并根据网页指令做出动作。（2）智能网关主控器硬件设计方案主要包括JTAG下载电路、复位电路、电源电路、时钟电路、串口电路、网卡、SD卡、NORFLASH/NANADFLASH以及微处理器CPU。CPU作为任务执行核心，系统选用S3C2440A作为智慧能源管理系统CPU。（3）智能网关主控器软件设计涵盖控制子程序、电器的智能预测、电器模式识别子程序以及系统子程序。系统子程序用于完成节能系统的任务调度，确保各任务有条不紊正常运行。电器识别子程序用于识别电器的类型与状态，并根据结果返回主程序。电器的智能预测用于预测各电能参数，并通过模式识别子程序做出动作，实现智慧节能。

2.4控制软件服务器设计

远程控制系统主要通过Internet实现网络通信，主要包括网页交互程序、系统数据库、网页服务器三部分组成，web服务器选用BOA服务器与SQlite数据库。

（1）BOA服务器设计：本文智慧能源管理系统控制终端为网页界面，故而要求有网页服务器程序用于与客户交互，因智慧能源管理系统的并发访问较少，故而选用BOA网页服务器作为网页服务器，处理网页用户数据，并上传于CGI程序进行信息处理，处理完毕后将结果返回，再开通过网页客户端传达内容。（2）SQlite数据库设计：智慧能源管理系统主要有两个数据库，即用户数据库与电能参数数据库，其中，电能参数数据库用于储存全部电器工作参数，如电器数据表、电气类型数据表、电气属性数据表、电气属性类型数据表、电气