CN103019205B - 一种基于物联网的办公大楼节能监控方法 - Google Patents
一种基于物联网的办公大楼节能监控方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于物联网的办公大楼节能监控方法，首先将照明电灯开关采用或改装成物联网开关；将电器电源插座采用或改装成物联网插座；将中央空调开关采用或改装成物联网空调控制器；协调器通过无线射频信号与物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器的内置的无线模块自组网连接实现通信，监控中心设一台中央监控计算机，每个协调器通过有线或无线工业控制总线与中央监控计算机相连，协调器实现物联网产品即物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器的无线自组网通讯协调及中继放大，同时肩负与中央监控计算机之间的通信；本发明通过对办公大楼的电器开启计时来实现电器的电能消耗进行标定补偿计算，对电器能耗进行实时监测和控制，具有节能的作用。
Description
技术领域
本发明涉及监控技术领域，特别涉及一种基于物联网的办公大楼节能监控方法。
背景技术
随着我国工业化和城镇化进程的加快，高速发展的建筑业以及不断扩大的建筑规模使得建筑能耗日益增长问题越来越凸显。我国国家机关办公建筑和大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4％，但年耗电量约占全国城镇总耗电量的22％，每平方米年耗电量是普通居民住宅的10～20倍，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5～2倍。办公大楼节能监控目前还没有较好的技术手段。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于物联网的办公大楼节能监控方法，能对办公大楼的电能消耗进行实时监测和控制，具有节能的作用。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种基于物联网的办公大楼节能监控方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、首先将照明电灯开关采用或改装成物联网开关；将电器电源插座采用或改装成物联网插座；将中央空调开关采用或改装成物联网空调控制器；
步骤二、安装一个协调器，协调器通过无线射频信号与物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器的内置的无线模块自组网连接实现通信，传递控制信号、状态信号和监测数据；
步骤三、监测中心设一台中央监控计算机，每个协调器通过无线、光纤或电缆采用工业控制总线与中央监控计算机相连接，协调器的作用是实现物联网产品即物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器的无线自组网通讯协调及中继放大；
步骤四、物联网开关现场控制，电路的通断状态通过无线射频信号发送到协调器，再传到中央监控计算机，计算机记录电灯开关的时间；或者由中央监控计算机发送控制命令，通过协调器发送到指定的物联网开关，控制开关的通断，计算机同时记录开关通断时间；
物联网插座带有现场控制按钮，实现现场控制电源通断，电源的通断状态通过无线射频信号发送到协调器，再传到中央监控计算机，计算机记录电源通断的时间或者由中央监控计算机发送控制命令，通过协调器发送到指定的物联网插座，控制开关的通断，计算机同时记录电源通断时间；
物联网空调控制器是中央空调在房间内的控制器，在现场用按钮控制或者通过射频模块来实施远程控制，并且根据需求远程设置空调参数（如按照国家标准设置默认值，冬天制热20度，夏天制冷26度）。不论是现场控制还是远程控制，空调控制器的运行状态信号均能经协调器反馈给中央监控计算机。
所述的中央监控计算机中对每一个物联网产品即物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器进行注册，记录每个物联网产品所属的房间号、所属单位、所连接电器的功率和耗能系数，计算机通过记录的电源通断时间来统计每个电器、每个房间、每个单位的耗电量。能耗误差通过定时标定（如每半年或一年标定一次）来进行补偿。
所述的中央监控计算机实时显示每个物联网产品的状态，根据需求来定时通过计算机发送控制命令，控制每一个物联网产品的状态，从而避免下班忘记关闭电器电源带来的不必要的能源浪费。
在办公室的物联网产品上设置加班按钮，设置加班状态时，该办公室的电器将根据需求延时关闭。
所述的协调器通过工业控制总线，连接到中央监控计算机外，工业控制总线包括485总线。
所述的协调器接路由器，路由器通过ADSL、GPRS或3G等接入互联网，从而实现远程手机或网络控制。
本发明的方法中，所述耗能系数根据电器的类型和实际标定测算来确定，对于固定功率的电器（如电灯），耗能系数为1；对于可变功率的电器（如空调、饮水机、热水器等），耗能系数根据实际能耗量和统计能耗量来测算，测算公式为：
其中，实际能耗为标定实际结果，额定功率为电器铭牌标称的额定功率，通电时间为中央监控计算机统计的电源开通的时间。
本发明的优点是：
1、可通过中央监控计算机控制每一个电器的电源，可以避免下班后忘了关闭电源所造成的电能浪费，达到节能的目的。
2、能耗监测以统计电器开启时间来进行计量，只需要固定周期进行补偿标定即可。
3、可通过中央监控计算机统计每个电器、每个房间、每个单位的详细耗电情况为分析制订节能措施和考核提供科学依据。
附图说明
图1为办公大楼节能监控系统组成框图。
图2为物联网开关原理框图。
图3为物联网插座原理框图。
图4为物联网空调控制器原理框图。
图5为协调器与中央监控计算机、互联网的连接方法图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细描述。
一种基于物联网的办公大楼节能监控方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、首先将照明电灯开关采用或改装成物联网开关；将电器电源插座采用或改装成物联网插座；将中央空调开关采用或改装成物联网空调控制器；
步骤二、安装一个协调器，协调器通过无线射频信号与物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器的内置的无线模块自组网连接实现通信，传递控制信号、状态信号和监测数据；
步骤三、监测中心设一台中央监控计算机，每个协调器通过无线、光纤或电缆采用工业控制总线与中央监控计算机相连接，协调器的作用是实现物联网产品即物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器的无线自组网通讯协调及中继放大；
步骤四、物联网开关现场控制，电路的通断状态通过无线射频信号发送到协调器，再传到中央监控计算机，计算机记录电灯开关的时间；或者由中央监控计算机发送控制命令，通过协调器发送到指定的物联网开关，控制开关的通断，计算机同时记录开关通断时间；
物联网插座带有现场控制按钮，实现现场控制电源通断，电源的通断状态通过无线射频信号发送到协调器，再传到中央监控计算机，计算机记录电源通断的时间或者由中央监控计算机发送控制命令，通过协调器发送到指定的物联网插座，控制开关的通断，计算机同时记录电源通断时间；
物联网空调控制器是中央空调在房间内的控制器，在现场用按钮控制或者通过射频模块来实施远程控制，并且根据需求远程设置空调参数（如按照国家标准设置默认值，冬天制热20度，夏天制冷26度）。不论是现场控制还是远程控制，空调控制器的运行状态信号均能经协调器反馈给中央监控计算机。
所述的中央监控计算机中对每一个物联网产品即物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器进行注册，记录每个物联网产品所属的房间号、所属单位、所连接电器的功率和耗能系数，计算机通过记录的电源通断时间来统计每个电器、每个房间、每个单位的耗电量。
所述的中央监控计算机实时显示每个物联网产品的状态，并且通过计算机发送控制命令，控制每一个物联网产品的状态。这样，若有下班后忘了关闭电源的情况，可由管理员操作或计算机程序自动控制关闭电源，从而可以达到节能的目的。
所述的协调器通过工业控制总线，连接到中央监控计算机外，工业控制总线包括485总线。
所述的协调器接路由器，路由器通过ADSL、GPRS或3G接入互联网，这样，可通过上网的手机或计算机来监控物联网产品。
参照图1，本发明方法所需要的硬件设施包括物联网产品即联网开关、物联网插座、物联网空调控制器、协调器和中央监控计算机。一栋大楼配设一台中央监控计算机，一层楼安装一个协调器，每一个电器安装相应的物联网产品；协调器与中央监控计算机之间采用工业总线连接，协调器与物联网产品之间采用无线通信，协调器的作用是保证物联网产品与中央监控计算机的实时通信：中央监控计算机通过协调器对物联网产品发送控制信息，物联网产品通过协调器向中央监控计算机发送状态信息。
如图2所示，物联网开关包括触摸感应按钮，触摸感应按钮与触发电路、射频模块相连，触发电路与功率开关器件相连，功率开关器件与射频模块相连，可供电电池与单火线取电充电控制电路相连通过去充电，并与射频模块、触发电路相连为其供电。物联网开关主要用来控制照明灯，其外形尺寸与普通开关一致，可以方便地安装，其功能除了普通开关的现场控制功能外，还具有无线远程控制功能和状态反馈功能。通过按触触摸感应按钮，人体所产生的感应电流使触发电路的状态改变，从而使得功率开关器件改变状态，实现电源的通断控制；当射频模块接收到无线控制信号后，会根据控制命令向触发电路发一个触发脉冲，引发触发电路状态改变，也能实现控制电源通断的目的。当功率开关器件状态改变时，会将状态信号反馈给射频模块，射频模块再将状态信号发送给中央监控计算机（经由协调器）。
如图3所示，物联网插座包括按钮，按钮与与触发电路、射频模块相连，触发电路与功率开关器件相连，功率开关器件与射频模块相连，开关电源与射频模块、触发电路相连为其供电。物联网插座的功能与物联网开关的功能基本相同，主要用来给电器供电，同时具有电源通断的现场控制、远程控制和状态反馈功能。
如图4所示，物联网空调控制器包括微控制单元，微控制单元与射频模块、液晶显示单元、按键模块、功率控制单元相连，功率控制单元与风机、电阀相连。物联网空调控制器是中央空调在房间内的控制器，按键模块包含开关、模式（制冷、制热）、风量（高、中、低）、温度加、温度减、加班等按键，用于现场控制。液晶显示单元的显示内容有：当前模式、当前风量、环境温度、设定温度等。射频模块的功能有两个，一是接受中央监控计算机（通过协调器）传来的控制信号，传给微控制单元；二是向中央监控计算机（通过协调器）发送状态信号。风机有高、中、低三档，电阀只有开和关。物联网空调控制器既可以在现场用按钮控制，也可以通过射频模块来实施远程控制，不论是现场控制还是远程控制，空调控制器的运行状态信号均能经协调器反馈给中央监控计算机。
每一个物联网产品所连接的用电设备的类型、功率、所属房间、所属单位等信息都在中央监控计算机中注册保存。中央监控计算机中装有节能监控软件，能够实时记录每一个物联网产品（物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器）的开关时间，统计每一个电器、每一个房间、每一个单位的耗电量；并且能实时控制每一个物联网产品（物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器）。
实施例1
一种基于物联网的办公大楼节能监控方法，包括下述步骤：
（1）首先将每个用电设备都改造为用物联网产品来控制：每个房间照明灯的开关改装为物联网开关；每个电器插座改装为物联网插座；每个房间中央空调控制器改装为物联网空调控制器。中央监控计算机中对每一个物联网产品所连接控制的用电设备进行注册，注册信息内容主要包括：设备类型、功率、房间号、所属单位等。
（2）每个楼层安装一台协调器。
（3）一栋大楼安装一台中央监控计算机，计算机中安装节能监控软件，通过节能监控软件可以实时控制每一个物联网产品；定期统计每一个用电设备、每一个房间、每一个单位的用电量。
上述实施方案既可用于旧办公大楼的节能改造，也可用于新建办公大楼。
实施例2
一种基于物联网的节能监控方法，适用于家庭节能监控。
如图5所示，首先将需要监控的照明灯开关改用物联网开关，需要监控的用电设备（空调、热水器、电热器、饮水机等）改用物联网插座供电。安装一个协调器，协调器与路由器连接，通过ADSL连接互联网，通过上网手机或计算机访问协调器，可以远程查看、控制每一个物联网产品所控制的用电设备。这样，可以统计分析家庭用电情况，其远程控制功能既能便利生活（如下班前提前打开饮水机、热水器的电源，一回家就有热水供应），又可用于防盗（家中无人时通过远程控制照明灯，使盗贼不敢进入）。
Claims (5)
1.一种基于物联网的办公大楼节能监控方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、首先将照明电灯开关采用或改装成物联网开关；将电器电源插座采用或改装成物联网插座；将中央空调开关采用或改装成物联网空调控制器；
步骤二、安装一个协调器，协调器通过无线射频信号与物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器的内置的无线模块自组网连接实现通信，传递控制信号、状态信号和监测数据；
步骤三、监测中心设一台中央监控计算机，每个协调器通过无线、光纤或电缆采用工业控制总线与中央监控计算机相连接，协调器的作用是实现物联网产品即物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器的无线自组网通讯协调及中继放大；
步骤四、物联网开关现场控制，电路的通断状态通过无线射频信号发送到协调器，再传到中央监控计算机，计算机记录电灯开关的时间；或者由中央监控计算机发送控制命令，通过协调器发送到指定的物联网开关，控制开关的通断，计算机同时记录开关通断时间；
物联网插座带有现场控制按钮，实现现场控制电源通断，电源的通断状态通过无线射频信号发送到协调器，再传到中央监控计算机，计算机记录电源通断的时间或者由中央监控计算机发送控制命令，通过协调器发送到指定的物联网插座，控制开关的通断，计算机同时记录电源通断时间；
物联网空调控制器是中央空调在房间内的控制器，在现场用按钮控制或者通过射频模块来实施远程控制，并且根据需求远程设置空调参数，不论是现场控制还是远程控制，空调控制器的运行状态信号均能经协调器反馈给中央监控计算机；
所述的中央监控计算机中对每一个物联网产品即物联网开关、物联网插座、物联网空调控制器进行注册，记录每个物联网产品所属的房间号、所属单位、所连接电器的功率和耗能系数，计算机通过记录的电源通断时间来统计每个电器、每个房间、每个单位的耗电量，能耗误差通过定时标定来进行补偿。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的办公大楼节能监控方法，其特征在于，所述的中央监控计算机实时显示每个物联网产品的状态，根据需求来定时通过计算机发送控制命令，控制每一个物联网产品的状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的办公大楼节能监控方法，其特征在于，在办公室的物联网产品上设置加班按钮，设置加班状态时，该办公室的电器将根据需求延时关闭。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的办公大楼节能监控方法，其特征在于，所述的协调器通过工业控制总线，连接到中央监控计算机外，工业控制总线包括485总线。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的办公大楼节能监控方法，其特征在于，所述的协调器接路由器，路由器通过ADSL、GPRS或3G接入互联网。
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