基于物联网的企业能耗监控与节能管理系统的研究

【摘要】：随着人口增加、工业化和城镇化进程的加快，能源需求量将大幅度上升，经济发展面临的能源约束矛盾和能源使用带来的环境污染问题将会更加突出，提高能源利用效率，降低能源消耗的任务艰巨，同时潜力也很大。传统的手工方式操作，不仅浪费大量的人力物力，同时也具有滞后性且容易产生人为统计错误。而一般的能耗监控系统仅仅实现能耗信息的总量统计工作，并没有对能耗进行分项、分类的统计分析以及节能控制，对企业的能耗管理与节能减排所提供的帮助并不大。 针对该问题，本文提出了基于物联网技术的企业能耗监控与节能管理系统的解决方案。将当前最先进的物联网技术应用到企业能耗监控中，利用物联网全面感知、可靠传递和智能处理等特性将企业能耗监控与环境监控连为一体，形成一个统一的监控网络。不仅能够实现能耗监控的信息化，为企业的能源策略提供数据支持，同时通过对环境以及设备状态的监控，运用专家系统原理，进行能耗设备的智能化控制，从而达到降低企业能耗的目的。 首先，本文综述了当前能耗监控系统的研究背景、研究现状以及本课题的项目来源，然后介绍了物联网的概念、研究现状、系统架构、关键技术等，研究了物联网体系结构的设计，并总结了物联网的应用领域以及发展前景。 其次，设计了一套基于物联网技术的企业能耗监控与节能管理系统解决方案，介绍了系统的技术架构及软硬件结构。通过对物联网架构的研究并结合项目的实际功能需求，设计了一个四层的物联网系统架构。感知层是处于系统层次的最底层，采集能耗与环境状态信息。控制层主要完成对企业能耗设备的控制。网络层实现数据的采集、存储与转发功能。应用层是系统的用户功能实现，主要包括能耗管理、产能分析、数据监控、设备控制与节能管理等。 第三，分析了企业节能策略，研究了专家系统的设计，包括专家系统结构、知识表示、推理机设计等。通过对正向推理机的研究并结合企业节能控制的需要，对正向推理机进行了改进，解决了多个前提同时成立结论才成立的问题。利用数据库技术，实现了基于关系模型的产生式规则企业节能控制专家系统。 第四，根据系统项目需要，自主设计了一款系统网关服务器，详细介绍了该网关服务器软硬件实现，包括硬件组成、Linux操作系统的移植、嵌入式开发环境的建立以及各软件功能模块的实现。 最后，根据实际项目介绍了系统的工程应用。 本系统的研究与系统的最终产品化，将对企业的快速发展、能耗的降低以及企业信息化的进程带来实质性的帮助。 【关键词】：物联网 RFID技术 知识表示 专家系统 嵌入式系统
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN929.5;TP277
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 课题研究现状13
• 1.3 课题研究意义13-14
• 1.4 课题项目来源14
• 1.5 课题研究内容14-15
• 1.6 本文的文章结构15-16
• 第2章 物联网的研究16-28
• 2.1 物联网介绍16-20
• 2.1.1 物联网概述16-17
• 2.1.2 物联网的研究现状17
• 2.1.3 物联网关键技术17-20
• 2.2 物联网体系结构设计20-25
• 2.2.1 物联网的服务分类22
• 2.2.2 物联网的结点分类22-23
• 2.2.3 物联网互连体系结构23-25
• 2.3 物联网应用与前景25-28
• 2.3.1 物联网应用领域25-26
• 2.3.2 物联网在节能减排中的应用26-27
• 2.3.3 发展前景27-28
• 第3章 企业能耗监控与节能管理系统设计28-40
• 3.1 系统需求分析28-29
• 3.2 系统架构29-30
• 3.3 系统基本构成30
• 3.4 应用层设计30-37
• 3.4.1 系统软件平台31-32
• 3.4.2 系统功能模块划分32
• 3.4.3 系统管理32
• 3.4.4 网元管理32-33
• 3.4.5 能耗管理33-34
• 3.4.6 产能分析34-35
• 3.4.7 数据监控35-36
• 3.4.8 视频监控36
• 3.4.9 节能管理36-37
• 3.5 网络层37
• 3.6 控制层37-38
• 3.7 感知层38-40
• 第4章 企业节能专家系统的研究与实现40-53
• 4.1 企业节能分析40-43
• 4.1.1 行为节能40
• 4.1.2 分析决策节能40
• 4.1.3 技术控制节能40-43
• 4.2 专家系统的结构43-44
• 4.3 知识表示44-45
• 4.3.1 知识表示方法44-45
• 4.3.2 节能专家系统的知识表示45
• 4.4 推理机45-47
• 4.4.1 确定性推理的方式45-46
• 4.4.2 正向推理机的改进46-47
• 4.5 专家系统实现47-53
• 4.5.1 基于关系模型的知识存储47-49
• 4.5.2 节能控制实例49-51
• 4.5.3 系统推理实现51-53
• 第5章 物联网网关服务器的设计与实现53-74
• 5.1 网关服务器介绍53-54
• 5.2 网关服务器硬件设计54-58
• 5.2.1 处理器55-56
• 5.2.2 以太网通讯56-57
• 5.2.3 485 串口57
• 5.2.4 无线模块57-58
• 5.2.5 GSM 模块58
• 5.3 操作系统的移植与开发环境的构建58-64
• 5.3.1 操作系统的启动方式58-59
• 5.3.2 操作系统片内启动流程59-60
• 5.3.3 Bootloader 的移植60
• 5.3.4 Linux 操作系统的移植60-61
• 5.3.5 嵌入式开发环境的建立61-62
• 5.3.6 嵌入式 WEB 与数据库构建62-64
• 5.4 网关服务器软件设计64-74
• 5.4.1 软件模块划分64-67
• 5.4.2 数据采集模块67-69
• 5.4.3 命令执行模块69-71
• 5.4.4 网络通信模块71-74
• 第6章 工程应用与效果分析74-79
• 6.1 工程应用74-76
• 6.1.1 工程背景74
• 6.1.2 方案实施74-76
• 6.2 能耗监控与节能控制76-79
• 6.2.1 能耗监控与分析76
• 6.2.2 节能控制与效果76-79
• 第7章 结论与展望79-81
• 7.1 总结79
• 7.2 问题与展望79-81
• 参考文献81-84
• 致谢84-85
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果85

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