基于物联网的校园节能监控系统的研究

【摘要】：近十年来,我国经济在高速发展的同时,环境和资源问题也进一步显现出来,并已成为制约经济发展最重要的问题之一。高校作为整个社会体系的重要组成部分,同时也是用能大户。我国大力推行节约型校园建设,各地高校纷纷响应,建设节约型校园不仅是高校实现可持续发展的需要,也为建设资源节约型、环境友好型社会提供理论研究依据和推广示范作用。 针对我国当前节约型校园建设存在的问题,在学习和总结现有节能系统及管理方法的基础上,提出了本文的研究内容——基于物联网的校园节能监控系统的研究。 首先,本文从总体上分析了如何设计校园节能监控系统,并从物联网体系结构出发,给出了系统的开发目标、层次结构、编码标准及解决方案。该设计将整个监控系统分为三个部分：空调节能监控、照明节能监控和多媒体节能监控。 其次,针对监控系统三个部分各自的特征,分别提出了不同的智能控制方法。针对空调温度控制过程具有大时延、大时滞和时变性等特点,难以对其建立准确的模型,提出基于专家控制与模糊自适应PID控制相结合的控制策略,并用MATLAB进行了仿真,仿真结果表明,该策略能有效降低空调能耗。针对照明节能监控系统,提出模糊专家控制方法,经过计算表明,该方法能有效降低照明能耗。 最后,从物联网的层次结构角度出发,结合无线传感器网络和嵌入式技术,详细介绍了系统的实现方式,并在嵌入式图形开发环境下实现了系统的图形界面设计。在数据的存储及分析方面,运用SQL Server数据库管理系统,为节约型校园建设提供科学的决策依据。 【关键词】：校园节能 物联网 嵌入式 智能控制 无线传感器网络
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 校园节能建设的国内外发展现状10-12
• 1.2.1 国外校园节能建设发展现状10-11
• 1.2.2 国内校园节能建设发展现状11-12
• 1.3 研究内容及论文结构12-14
• 第二章 物联网校园节能监控系统的总体设计14-24
• 2.1 物联网技术理论基础14-17
• 2.1.1 物联网的概念14
• 2.1.2 物联网的体系结构14-16
• 2.1.3 物联网的关键技术16-17
• 2.2 系统开发目标及解决方案17-21
• 2.2.1 系统开发目标17-20
• 2.2.2 解决方案20-21
• 2.3 层次结构及功能划分21-22
• 2.3.1 体系结构及工作流程21-22
• 2.3.2 功能模块划分22
• 2.4 小结22-24
• 第三章 智能控制策略分析24-36
• 3.1 专家控制策略分析24-27
• 3.1.1 专家控制的理论基础24-26
• 3.1.2 专家知识库的设计26-27
• 3.2 空调节能监控系统的控制方案设计27-31
• 3.2.1 专家控制的特征识别与信号处理28-29
• 3.2.2 模糊自适应PID控制策略29-31
• 3.3 照明节能监控系统的控制方案设计31-35
• 3.3.1 照明用电节能控制策略分析32-34
• 3.3.2 大功率用电器监控策略分析34-35
• 3.4 多媒体节能监控系统的控制方案分析35
• 3.5 小结35-36
• 第四章 系统软硬件设计与实现36-50
• 4.1 嵌入式硬件平台的搭建36-38
• 4.1.1 控制器硬件设计36-37
• 4.1.2 S3C2440A主要技术特点简述37-38
• 4.2 物联网中间层的设计与实现38-41
• 4.2.1 ZigBee的网络结构39-40
• 4.2.2 ZigBee节点间的通信40-41
• 4.3 终端应用层的设计与实现41-46
• 4.3.1 空调节能监控的设计41-43
• 4.3.2 照明节能监控的设计43-46
• 4.3.3 投影仪节能监控的设计46
• 4.4 系统软件设计46-49
• 4.4.1 Linux系统的移植47-48
• 4.4.2 驱动程序的移植48-49
• 4.5 小结49-50
• 第五章 图形环境下监控界面的实现50-63
• 5.1 嵌入式图形环境介绍50-52
• 5.1.1 Qt/Embedded概述50-51
• 5.1.2 Qt/Embedded在Linux下的移植51-52
• 5.2 GUI图形程序设计及实现52-56
• 5.2.1 QTDesigner下界面应用程序的设计52-53
• 5.2.2 主界面应用程序设计及实现53-54
• 5.2.3 空调节能监控界面程序设计及实现54-55
• 5.2.4 照明节能监控界面程序设计及实现55
• 5.2.5 投影仪节能监控界面程序设计及实现55-56
• 5.3 数据库的设计56-62
• 5.3.1 数据库简介56-57
• 5.3.2 数据库的连接类57-58
• 5.3.3 数据库接口设计58-59
• 5.3.4 数据表的设计59-60
• 5.3.5 数据的接收与存储60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 结论与展望63-64
• 6.1 研究工作总结63
• 6.2 未来的工作展望63-64
• 参考文献64-67
• 攻读学位期间主要的研究成果67-68
• 致谢68

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