基于物聯網智能節能系統研究

【摘要】隨著我國經濟實力的日益提高，各行業在其自身規模的發展上都取得了相當可喜的業績，但伴隨這些光彩發展背后的確實日益嚴峻的環境問題，為保持可持續發展戰略，建設資源節約型社會已成為當今社會不可回避的選擇。物聯網是將所需處理的貨物通過相關信息識別設備將其信息與互聯網連接起來，已達到智能化識別管理的目的，而在節能減排的大背景下，物聯網也創新性的提出了智能節能系統，從物聯網整個體系結構出發，研究并解讀了智能節能系統在軟硬件等各方面的技術支持，并在相應的實驗性測試平臺上測試其時效性，，最后對本文所提到的智能節能系統做出總結與展望。

【關鍵詞】節能減排；物聯網；智能插座

所謂的物聯網技術，是通過一系列高科技信息識別感應裝置（紅外感應器、GPRS全球定位系統、激光掃描等）將所有的被處理物品都進行信息化登記處理，并與現有的互聯網相結合，實現全球性、遠程性、便捷性的生產生活體系。在我國中央歷年的各大會議上，對于物聯網的發展一直是大會關注的焦點，物聯網的高速運作，不但帶動了三網融合，更為百姓的日常生活帶來了便利。

1.物聯網體系結構

現有較為普及的物聯網整體結構一般被分為傳感網絡、傳輸網絡和應用網絡三大類。其中，傳感網絡是通過放置在監控區域內的大量微型傳感器所構成的局域監控網絡對現場貨物進行監控；而傳輸網絡，就是在接收到傳感網絡所感應到的相關信息后，通過一定技術手段再將其信息傳遞到外部互聯網絡（如互聯網、廣電網、NGN等）；最后的應用網絡便是信息傳遞的終端，在該網絡環境下，所有的信息都可以被編輯處理。物聯網體系結構圖如圖1所示。

2.硬件設計

2.1 數據采集系統

在新型的智能節能系統中，對其運作起支持作用的關鍵電路是電量采樣電路，該電路的核心是ADE7755（電能計量轉換芯片），該電路可以完美的實現對待測系統的用電測量。而其運作的原理是將被測系統中所檢測到的功率信息以頻率的形式輸出，對檢測到的功率以電流、電壓雙通道的信號乘積以低通濾波展現，最后再通過V-F對其信息的轉換，最終以頻率的形式從F1與F2管腳輸出（為用于電表的校正，CF管腳同時輸出高頻信號）。

2.2 無線通信系統

由于現今物聯網在其感應階段所設置的傳感網絡所采用的微型傳感器構架是傳統的嵌入式產品模式，而為了達到實際需求，在傳感器的實際設計時也在功能部件、設備驅動及應用系統等多方面上都做了些許的改進，并升級成為智能插座，該傳感器是由數據采集系統與無線通信系統共同構成，該傳感器的出現實現了貨物與網絡的緊密連接，在整個無線通信系統中承擔著重要的任務。

2.3 物聯網網關

在本文提出的系統中，將使用嵌入式開發平臺E-Box 3300作為此次節能系統的網關，在E-Box 3300上自配置WinCE操作系統（支持將條碼掃描裝置與數據終端一體化），并用C#開發出可對串口數據進行采集分類的相關軟件；與此同時，自主開發用戶操作界面，完成外網信息公布，實現遠程通信。

如圖2所示，在該模型中E-Box作為網關設備處于核心位置，它將網絡發布的相關采集數據通過Internet網絡保存到數據庫中。當用戶想通過其他移動終端獲取相關數據時，E-Box就可以通過Internet網絡訪問之前的數據庫來拾取用戶所需的數據，然后再通過無線網絡將該數據傳給用戶，而當用戶想用過PC獲取該數據時，也可以直接以Web的方式通過Internet網絡訪問數據庫，獲取用戶所需要的數據。WinCE系統的嵌入式開發功能，實現了三網（E-Box 3300、GSM、Internet）的無縫對接，讓整個物流網變得更加簡潔便利。

圖2 物聯網網關系統圖

3.軟件設計

3.1 CC2430片上程序設計

所謂的CC2430片上程序，其主要職責便是負責整體信息流程的控制，其主要程序包括主程序（主要負責無線數據的發送，以及數據實時反饋后的后續處理），定時器（主要負責按時向中央感應器傳輸傳感數據）和定時器（負責監控眾多感應器的工作情況，必要時可將感應器系統復位，保證系統可靠與穩定）。

3.2 物聯網環境下的智能節能系統后臺管理平臺軟件開發

對于全新的物聯網節能系統，其用于后臺管理的軟件是一個公開的信息平臺（傳感器數據局域網內傳送；傳感器數據外網傳送），主要提供PC、筆記本電腦、手機等所有終端設備的信息調度、提取與查詢等一系列功能，并且還可以將感應區域內的一切無線設備通過技術手段整合在一起。平臺軟件分為2個部分：

3.2.1 傳感器數據局域網內傳送

在物聯網運營環境下的無線局域網內信息通信，主要是對現有網絡中各類檢測器結構、檢測器個數等信息進行管理與顯示。這些設備信息的開發環境一般包括Microsoft Visual Studio、C++、Net、Microsoft SQL Server 2000等。

在物聯無線局域網內信息通信的環境下，當基站系統接收到無線感應器所采集到的相關數據時，基站軟件系統就會根據相關處理方案將查詢和管理命令反饋出去，而一旦所檢測數據超出理論范圍，就會自行啟動保護措施，即將系統電源切斷以保護系統安全性。而在該區域網內，一切物聯信息都可以通過無線網絡與移動終端設備進行交流，在保證數據實時共享的同時還可以實現對無線傳感器網絡的遠程操控。

3.2.2 傳感器數據外網傳送

通過簡潔的Windows Communication Foundation服務系統對相關數據進行調用，再通過Windows Communication Foundation的客戶端與服務端框架的數據處理流程，然后再結合Microsoft SilverLight的網頁設計技術，在Microsoft Visual Studio與expression開發環境下，利用C#編程語言以網絡數據界面的形式實現對物聯網環境下所有信息數據的處理與呈現。而當需要調度相關數據時，用戶就可以通過Web對microsoft sql server的數據庫的進行訪問并對數據進行實時更新。而運用Microsoft SilverLight與Windows Communication Foundation技術設計物流環境所需網頁的主要部分一般有2個。一是以曲線圖的形式反映各種物流設備的用電所需量，二是通過個體與總體的對比反映相關數據。

4.總結與展望

在當今物流量飛速提高的時代，各行業間對于物資的調度需求越來越大，而物聯網作為一種新興的理論與技術，其在眾多領域都起到了至關重要的作用。他可以為用戶提供一種更易被接受的運行環境，讓用戶在不經意間享受到物聯網所帶來的便利服務。而面對節能減排的新環境，全新物聯網智能節能系統的提出，則在適應了當今新型環境的同時，再次提升了系統對于廣大用戶的服務領域，讓更多的人享受到物聯網系統所帶來的便捷生活，讓人類的生活環境做到與環境和諧共存，讓可持續發展變為一種趨勢。

參考文獻

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