数字执本与率用
数控技术
基于 Zigbee 的实时能源监控和控制系统
孟洋
(长沙民政职业技术学院电子信息工程学院湖南长沙410004)
摘要：智能家居技术的使用在家居或建筑节能方面具有很大的滑力。本文提出一个基于Zbee的能源管理系统。该系统由两个主要组件构成,无战传感网络和智能家居网关。通过智能家居网关无线传感器感知和传输电力数据远程监控和控制家用电器；通过网络和移动设备，节能系统允许用户监测和控制家用电器
关键词：家居网络能源管理系统Zigbee 中图分类号：TN9
文献标识码：A
1引言
文章编号:1007-9416(2014)07-00013-01
(电力线通信)和蓝牙。因无线网络接口容易部署和安装，是通信的首
在工业以及在住宅领域，能源效率间题变得越来越重要。日常生活中，若整合传感器、执行器、计算设备等，对提高能源效率方面有很大的潜力。然而，由于计算设备的复杂性和多样性，节能与计算集成仍处于起步阶段，将每个新设备添加到系统中还需要大量的工作。需要集成邸些设备，智能家居开发人员需要配置和设置接口，然后将设备连接和集成起来，面实现能源效率不仅仅是连接设备。充分利用智能家居技术，能源管理系统应该透明集成所有家用电器，并提供所有重要的信息，为用户提供能源节约和方使。为此，我们提出使用基于Zigbee的传感器网络的能源管理系统和智能家居网关。该系统不断的感知和更新电力数据，为用户提供实时电量信息，用
户可以远程监视和控制家用电器。 2相关技术现状
早在2008年美国西太平洋国家能源实验室提出的"电网友好” 技术，包括电网友好的频率响应，电压响应和价格响应技术，应用该技术来建设智能电网的技术应用在家居控制装置和自动控制家居用能的管理系统。住宅智能电网和电力管理家居网络使用电力和通讯网络，智能电网测量和远程读取智能电表，它提供了实时或接近实时的信息消费数据。然而，在智能电网的智能计量中，大多数的系统和项目只是专注于测量能源消耗的总量，提供通信基础设施数据。如果我们能够测量或监控每个家居设备的用电量，并提供更好的智能服务，如跟踪能耗、统计分析和基于规则的配置，在家居网络领域，使用传感器网络，收集能源消耗的数据，使用多个系统监测和控制功耗，那么我们的重点是设计和实现能源计量和控制系统。本文提出的系统包括能源管理和控制服务，系统集中部署无线传感器
网络、实施能源管理和控制，并把智能家居服务作为原型服务， 3能源监测和控制系统
3.1系统就念
图1显示了基于Zigbee的实时能源监控和控制系统的概念和电力能源管理系统的一个通用框架
ZigBee通信协议是一种近距离，低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信协议。工作在2.4GHz的ISM频段上。家居网络可以用传统的有线和无线通信接口(如以太网),如IEEE1394,wi-fi，PLC
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图1(a)系统的概念收移日期：2014-07-26
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(b)总体系统架构
选。此外，相比其他协议，Zigbee有最大数量的单元节点。例如，蓝牙单元节点的最大数量只有8节点，而Zigbee可多达65000个节点。
3.2总体系统架构
该系统包括三个技术组件，信息采集，信息处理和信息展示，如图1所示(b)。
信息采集模块为无线传感器系统，无线传感器系统主要有三个部分，控制器与ADC(模数转换器)、Zigbee收发器和传感单元。无线传感器用来测量交流和控制电源插座，这些传感器独立于家用电器或电子产品，还要在传统的电源插座和电子产品之闻设计额外的传感器，为开关控制和提供有限的服务。
信息处理模块采用Zigbee通信协议，传感器测量电子产品(如家用电器的实际功耗，并传输这些信息。信息处理模块接收到的功耗信息和开/关状态，并将它们存储到一个数据库中，响应用户的请求和能耗监测信息
信息展示模块应用智能交互终端技术。家庭智能用电服务的关键设备，通过利用先进的信息通信技术，对家庭用电设备进行统一监控与管理，对家庭用电信息等数据进行采集和分析，指导用户进行合理用电。
在本文提出的系统中，无线传感器网络采用星形拓扑构造。当然，网络的拓扑结构可以改为其他拓扑，如网状网络拓扑，数据处理模块通过Zigbee通信接口从每个传感器接收电力消耗的信息，然后将这些信息存储在一个数据库中，并响应来自用户的请求。web服务器接收用户的服务请求和传送请求到子模块组件。系统的最终目标是为用户提供智能服务，如跟踪能耗、价格比较、统计分析，基于规则的配置，所有这些服务可以在这个模块中实现。系统原型有两个应用程序或服务，监测电力消耗和远程开/关控制，如果设备消耗的电能比往常不一样，它可以给用户一个警报，通过远程开/关服务，用户可以打开和关闭家用电器，
3.3实现
无线传感器有三个技术组件，单片机(微控制器单元)与ADC 传感单元和zigbee收发器。传感器是传感网的最重要的部分，传感器ACS712用来测量交流。我们测试了100瓦特到1000瓦特的传感器负载，在这个测试中，我们假设功率因数为1,SMPS(开关模式电源) 供电集成，这意味着它不需要直流电池，包括一个继电器远程开/关控制，一个Zigbee与USB接口连接到电脑，这是一个智能家居网关。应用程序独立于操作系统，用Java实现。传人的数据包括每个传感器设备的实际状态，功耗和一个独特的传感器ID。我们将接收的数据存储到SQL数据库中，供以后在网络接口或移动应用程序中使用。在程序上实现了JavaVM(虚拟机)系统，我们将基于OSGi(OpenSer viceGatewayInitiative，面向Java的动态模型系统)的中间件集成到的系统，作为一个原型系统，实现两种服务，监控和远程开/关
控制，用户可以从网络接口或移动应用程序打开/关闭设备。参考文献
[1]刘搬亚,智能电网技术[M].北京：中国电力出版社,2010.9.
作者简介：孟洋(1973一),女,湖南遣县人,主要研究方向是应用电子技术