摘要：針對家庭和辦公室用戶傳統(tǒng)電能監(jiān)控方式的問題與不足，提出基于感應(yīng)插座、雙向電能監(jiān)控器的智能化電能監(jiān)控解決方案，提供電器能耗的對比和歷史數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)提供B/S結(jié)構(gòu)的訪問接口，使用戶可以通過多種終端查看和控制電器的能耗情況，設(shè)置并執(zhí)行計劃用電方案。并提出該系統(tǒng)在企業(yè)級應(yīng)用上的擴(kuò)展。

關(guān)鍵詞：電能監(jiān)控；軟硬件級解決方案；智能化

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：1009-3044（2013）13-3166-04

1 電能使用和監(jiān)控的基本現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)外電能使用現(xiàn)狀

電能被廣泛應(yīng)用在動力、照明、冶金、化學(xué)、紡織、通信、廣播等各個領(lǐng)域，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展、國民經(jīng)濟(jì)飛躍的主要動力，現(xiàn)代人們的生產(chǎn)生活對電能的依賴越來卻強(qiáng)。因此，無論是家庭用戶或者是公司工廠的用電量都在不斷上升，以中國為例，據(jù)國家能源局的統(tǒng)計，2012年，全社會用電量累計達(dá)49591億千瓦時，同比增長5.5%。由于電力資源供應(yīng)的緊張，北京地區(qū)曾幾度限制電能的供應(yīng)，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為全球企業(yè)商家以至于普通民眾的共識。與此同時，電能的使用卻存在嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象。家庭用戶主要靠人為操縱電器開關(guān)來控制電能的使用，不單存在很大程度上不必要的電能消耗而造成的浪費(fèi)，還存在一定的安全隱患。更大的浪費(fèi)是由公司企業(yè)和公共用電造成的，生產(chǎn)過程中缺乏節(jié)能措施、企業(yè)照明及空調(diào)長期處在開啟狀態(tài)、偏僻路面或者隧道的公共照明等很多方面都存在著驚人的浪費(fèi)。因此，如何更加高效的利用現(xiàn)有的電能資源就成為一個國家、企業(yè)乃至個人共同關(guān)心的課題。

1.2 關(guān)于電能監(jiān)控的現(xiàn)況和研究方向

2 智能化軟硬件協(xié)同解決方案

監(jiān)控器可以通過串口與普通的家用計算機(jī)相連接，這就使得數(shù)據(jù)的監(jiān)控和命令的傳輸可以通過計算機(jī)來分析和處理。圖4展示了智能化電能監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由兩部分組成：監(jiān)控系統(tǒng)和用戶查詢控制系統(tǒng)。其中監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器通過有線或無線的方式與監(jiān)控器相連接，讀取各個用電設(shè)備的信息，保存到后臺數(shù)據(jù)庫，供智能化計算和統(tǒng)計功能；也可以根據(jù)用戶的請求，發(fā)送指令通過控制器去控制智能開關(guān)的狀態(tài)，從而達(dá)到自動斷電或啟動開關(guān)的目的。用戶查詢控制系統(tǒng)提供用戶對電能使用狀態(tài)的查詢及智能控制。用戶通過不同的終端都可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問到監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器，以查看各個用電設(shè)備的能耗信息，制定電器的使用規(guī)則并控制其開關(guān)狀態(tài)。

3 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計

能耗控制模塊用于顯示和控制智能開關(guān)。通過這個模塊可以管理每一個與系統(tǒng)相連的智能開關(guān)的狀態(tài)。通信方式采用串口通信，自定義通信協(xié)議。軟件通過向控制器傳送開關(guān)命令，由控制器通過低功耗無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)控制每一個智能開關(guān)?？刂颇K的演示效果如圖7所示。其中紅色代表開關(guān)處于打開狀態(tài)，灰色代表開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。

這套軟件系統(tǒng)的設(shè)計是以普通家庭用戶作為目標(biāo)群體的。一個家庭的范圍比較小，通常一個監(jiān)控器就可以滿足用戶的需要，一個普通的監(jiān)控器可以管理12-16個智能開關(guān)。而軟件的設(shè)計和實(shí)施就針對一個監(jiān)控器來進(jìn)行電能的管理的監(jiān)控。用戶通過在自己的家用電腦中安裝這個服務(wù)器軟件來進(jìn)行電能的監(jiān)控和管理。如果要在更大范圍內(nèi)使用智能化電能監(jiān)控系統(tǒng)，就需要在原有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計和完善。

4 企業(yè)級應(yīng)用策劃方案

目前，筆者的開發(fā)團(tuán)隊正在致力于把智能化電能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于更大的范圍內(nèi)，以滿足企業(yè)級客戶的需求。下面提出一個企業(yè)級應(yīng)用的策劃方案，方案目前正處于設(shè)計和初步開發(fā)階段。

-案例：辦公大樓電能監(jiān)控系統(tǒng)。

經(jīng)過改進(jìn)的智能化電能監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用于辦公大樓電能監(jiān)控，更可以廣泛推廣到工廠、學(xué)校等大規(guī)模用電單位的電能監(jiān)控上，為企業(yè)和地方政府節(jié)約寶貴的電能資源，節(jié)約運(yùn)營成本。

5 結(jié)論

目前國內(nèi)外對電能資源的使用存在驚人的浪費(fèi)現(xiàn)象，如何節(jié)約能源保護(hù)我們所居住的地球環(huán)境，減少碳排放量成為國際性關(guān)注的話題。該文從技術(shù)角度提出了一套完整的智能化軟硬件協(xié)同電能監(jiān)控解決方案。該方案不但可以適用于普通家庭用戶，也可以通過改進(jìn)推廣到企業(yè)、工廠、學(xué)校等大規(guī)模用電單位的電能監(jiān)控當(dāng)中。該方案在實(shí)際應(yīng)用中能達(dá)到的節(jié)能效果仍需要在大規(guī)模的應(yīng)用中進(jìn)行檢驗和進(jìn)一步完善。

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