一种基于WIA-PA协议与以太网技术的智能楼宇节能监控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于WIA-PA协议与以太网技术的智能楼宇节能监控系统，智能用电监控模块与智能网关模块无线连接；所述智能用电监控模块包括依次连接的电能计量控制模块、MCU模块和WIA-PA无线通讯模块，电能计量控制模块连接外部用电设备；所述智能网关模块包括依次连接的WIA-PA通信模块、CPU模块、以太网通信模块，并通过RJ45端口连接到服务器。本发明专利技术实现了智能楼宇中对于能源的监控与节省，具有结构简单、稳定耐用、使用方便等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机控制领域，具体地说是一种基于WIA-PA协议与以太网技术的智能楼宇节能监控系统。
技术介绍
随着无线通信技术、信息技术以及建筑技术的迅猛发展，产生了一个新的名词—智能楼宇，智能楼宇的特点有系统高度集成、节能、节省运行维护的人工费用，而且现代商场或办公楼中空调、照明、新风等系统耗能很大，约占整个大厦总耗能的80％，因此对空调、照明以及新风系统的节能控制是十分重要的，本专利所提出的楼宇节能监控系统在不影响使用者对环境要求的前提下，尽可能减少能源的浪费，达到资源利用最优化。与传统的有线通信技术相比，无线技术具有安装方便、布局简单的特点，其中WIA-PA技术是基于IEEE802.15.4标准的用于工业过程测量、监视与控制的无线网络系统。，适用于网点多、体积小、数量小、传输可靠等场合，十分适用于智能楼宇中用电数据与控制指令的传输。同时随着以太网TCP/UDP技术的迅速发展，以太网已经广泛地应用于互联网、局域网、办公网络和企业管理网络领域，用户可以通过PC端或者移动端获取自己所需要的数据，以太网的通信熟虑可以达到100Mbit/s，甚至是1Gbit/s，特别适合大数据传输。将WIA-PA无线技术与以太网技术相结合，通过调节节点的输出电流，在不影响用户的舒适性的前提下，改变空调、照明、新风系统的工作状态，达到资源的最大利用率，这种智能楼宇节能监控系统目前尚未见报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种能够对楼宇的各个系统进行能源监测以及控制的智能楼宇节能监控系统，通过WIA-PA无线通信模块和以太网技术来实现数据的传输与节点控制，在不影响用户使用的舒适度的情况下，有效的改变节点的电流输出。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于WIA-PA协议与以太网技术的智能楼宇节能监控系统，其特征在于：智能用电监控模块与智能网关模块无线连接。所述智能用电监控模块包括依次连接的电能计量控制模块、MCU模块和WIA-PA无线通讯模块，电能计量控制模块连接外部用电设备。所述电能计量控制模块，用于读取节点的电压、电流以及功率信息，并且控制设备的输入电流；所述MCU模块，接收用电设备的电量信息以及控制对用电设备的电量输出；所述WIA-PA无线通信模块，负责数据的发送和接收，将节点的用电信息发送给智能网关，同时接收来自于网关的控制指令。所述智能网关模块包括依次连接的WIA-PA通信模块、CPU模块、以太网通信模块，并通过RJ45端口连接到服务器。所述WIA-PA无线通信模块，负责数据的发送和接收，将节点的用电信息发送给智能网关，同时接收来自于网关的控制指令；所述CPU模块，接收WIA-PA无线通信模块中发送的数据后发送给以太网模块；所述以太网通信模块，通过TCP/IP协议将数据封装成socket协议上传至服务器中。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.节能减排：通过对办公楼或商场环境情况的闭环控制，有效的减少了能源的浪费；2.降低成本：本专利技术采用的是无线通信方式，可以节省传动控制系统中的布线成本，大大降低了系统造价；3.高传输率：由于采用以太网通信模块，其传输速率达100Mbit/s，甚至是1Gbit/s，大大减少了闭环控制的周期。附图说明图1是本专利技术的系统结构图；图2是本专利技术的智能用电监控模块图；图3是本专利技术的智能网关模块图；图4是本专利技术的无线通信原理图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示，智能用电监控模块包括了WIA-PA通信模块以及电能计量控制模块，即：WIA-PA无线通信模块负责数据的发送和接收，将节点的用电信息发送给智能网关，同时接收来自于网关的控制指令；电能计量控制模块用于读取节点的电压、电流以及功率信息，并且可以控制设备的输入电流，避免了电流过大造成的资源浪费，例如在白天，室内的光照充足，可以给该模块发送控制信息，减少对室内LED灯的电流输入；晚上室内没有光照，可以增大灯的输入电流调高亮度，同时可以根据用户的使用舒适度来控制灯的亮度，这样不仅节省了能源，同时满足了用户的舒适度。如图1所示，该模块以微控制器MCU为核心，通过微控制器的USART的引脚TX、RX以及GND连接WIA-PA无线模块。微控制器采用意法半导体公司的STM32F103，WIA-PA无线模块采用沈阳自动化研究所设计生产的SIA2420无线模块，将MCU的串口数据以WIA-PA协议进行无线传输。电能计量控制模块采用的是ATT7026A芯片与可控硅共同组成，芯片ATT7026A可以采集到用电设备的电压值、电流值、有功功率以及无功功率，能够对用电设备的用电量进行精确的计量；而对于输出电流的控制采用的则是可控硅，可控硅可用来调节用电设备的输入电压，通过调节电压来控制设备的电流，达到了对于电流的精确计量以及控制。如图2所示，智能网关模块包括了WIA-PA通信模块以及以太网通信模块，该WIA-PA通信模块与智能用电监控的WIA-PA模块工作原理相同；而该以太网通信模块与中央处理器CPU相连，中央处理器将WIA-PA中读取的数据发送给以太网模块，以太网模块通过TCP/IP协议将数据封装成socket上传至服务器中，存储关系型数据库，同时用户可以通过PC端或者移动端通过互联网访问服务器，下发控制指令给以太网模块，控制设备的开关以及调节室内的舒适度(如LED灯亮度、空调温度以及空调风量大小)。如图3所示为智能楼宇节能监控系统的整体结构框架，智能用电监控模块负责采集节点的用电信息，该信息包括了电压、电流以及功率；该监控模块同时可以改变对节点的输入电流以及控制开关。智能网关模块用于收集节点的用电信息，将信息存储到服务器中，用户可以通过PC端或者移动端来访问服务器来检测节点的用电量，也可以通过访问智能网关来节点的开关以及工作状态。如果用户感觉室内的亮度足够或者温度适宜，可以通过PC端以及移动端改变设备的用电量或者通过算法智能控制用电量，达到资源利用的最大化。如图4所示为无线通信连接图，该系统采用的是WIA-PA技术，该无线通信技术的有点有自组网、路由广播等功能，例如当WIA-PA的节点4断了，其子节点6、7会自动连接到相邻节点3中上传数据，不会因为其父节点断开而导致了数据接收的终端。这种设计相比于现有的有线传输，不仅省下了布线的麻烦，而且对于节点的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于WIA‑PA协议与以太网技术的智能楼宇节能监控系统，其特征在于：智能用电监控模块与智能网关模块无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于WIA-PA协议与以太网技术的智能楼宇节能监控系统，其特征在于：
智能用电监控模块与智能网关模块无线连接。
2.根据权利要求1所述的基于WIA-PA协议与以太网技术的智能楼宇节能监控
系统，其特征在于：所述智能用电监控模块包括依次连接的电能计量控制模块、
MCU模块和WIA-PA无线通讯模块，电能计量控制模块连接外部用电设备。
3.根据权利要求2所述的基于WIA-PA协议与以太网技术的智能楼宇节能监控
系统，其特征在于：所述电能计量控制模块，用于读取节点的电压、电流以及
功率信息，并且控制设备的输入电流；
所述MCU模块，接收用电设备的电量信息以及控制对用电设备的电量输
出；
所述WIA-PA无线通信模块，负责数据的发送和接收，将节点的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天石，刘阳，佟星，曾鹏，于海斌，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21