物联网环境下建筑用电设备的故障诊断与节能研究

【摘要】：随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,建筑内的用电设备种类及数量越来越多,用电管理成为了亟需解决的问题。传统的能源管理系统多数只对用电设备进行能耗监测和简单控制,没有考虑到运行优化及设备故障的影响,为此本文提出了基于物联网技术的建筑用电设备故障诊断和节能优化控制方法,为建筑用电设备运行优化管理提供理论和技术支撑。本文所开展的研究工作主要集中在三个方面：数据库构建及数据管理、基于数据的用电设备故障诊断方法、物联网系统的能源优化。具体研究内容如下： 首先介绍了物联网技术及建筑用电设备物联网,在此基础上完成了建筑物内环境参数、设备运行状态、人员信息等数据的采集,采用SQL Server 2000构建了系统数据库,实现了海量信息的存储和管理,为用电设备故障诊断和节能研究打下了坚实基础。其次,提取数据库中的多种信息,如环境温度、湿度、二氧化碳浓度数据,人员信息,设备运行状态与参数等,进行数据处理、分析、融合及决策,实现了用电设备的故障诊断。再次,开展了有关建筑用电设备节能优化的研究,结合数据库中的数据进行设备的节能优化控制。还将经济学中常用的博弈理论应用于智能建筑的节能领域,是种新的尝试,建立了博弈模型,证明了该博弈模型纳什均衡解的存在性,并利用数据库中存储的数据进行了结果分析。最后,设计了建筑用电设备物联网系统的故障诊断界面和节能界面,并利用山东建筑大学信息楼搭建的建筑用电设备物联网平台对上述故障诊断方法和节能方法进行了验证。 本文尝试将Nash均衡博弈理论应用于智能建筑领域,对博弈能源优化算法进行了初步研究,该研究成果为建筑节能提供了一条新的途径,并对建筑物能耗监测和智能电网等领域的研究具有一定的参考和借鉴作用,也为博弈论的发展做出了贡献,具有重要的理论研究意义和实际应用价值。 【关键词】：智能建筑 物联网 故障诊断 节能 博弈论
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU85
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 课题的研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 本文的主要研究内容10-12
• 第2章 建筑用电设备物联网系统与数据库设计12-26
• 2.1 物联网的定义及基本特性12
• 2.2 建筑用电设备物联网系统12-18
• 2.2.1 系统功能结构13-15
• 2.2.2 系统网络结构15-16
• 2.2.3 建筑用电设备物联网系统管理平台16-18
• 2.3 数据库的设计18-25
• 2.3.1 数据库的概述与选择18-20
• 2.3.2 数据表结构设计20-25
• 2.3.3 数据库的存取25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 基于数据的建筑用电设备故障诊断方法26-41
• 3.1 常用故障诊断方法与进展26-28
• 3.2 基于数据的故障诊断方法28-29
• 3.3 空调系统的故障诊断29-33
• 3.3.1 诊断算法29-30
• 3.3.2 诊断过程30-33
• 3.4 其他用电设备的故障诊断33
• 3.5 系统故障诊断的规则设计与程序结构33-35
• 3.6 故障诊断信息的数据表结构设计35-37
• 3.7 系统故障诊断界面设计与功能实现37-39
• 3.8 应用实例39-40
• 3.9 本章小结40-41
• 第4章 基于数据的建筑用电设备节能优化研究41-61
• 4.1 建筑节能概述41
• 4.2 建筑用电设备物联网系统的节能优化41-50
• 4.2.1 节能优化控制方法41-43
• 4.2.2 节能信息的数据表结构设计43-46
• 4.2.3 系统节能界面设计与功能实现46-50
• 4.3 应用博弈理论的建筑能源优化方法50-60
• 4.3.1 建立博弈模型的理论基础50-51
• 4.3.2 舒适度表征51-53
• 4.3.3 系统能耗量表示方法53-54
• 4.3.4 建筑能源优化的博弈模型54-57
• 4.3.5 博弈模型的结果分析与验证57-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 结论与展望61-63
• 5.1 总结61
• 5.2 展望61-63
• 参考文献63-68
• 附录 程序源代码68-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况78

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