基于ZigBee技术的高校宿舍楼用电安全的应用

时间：2021-10-15作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：193

沈建伟

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
 

摘要：高校宿舍楼用电是校园电能消耗的重要组成部分，学生在追求宿舍舒适环境的同时也造成了电能浪费的现象。

         宿舍内大功率设备的使用，宿舍内“无人灯”“无人风扇”等现象，尤其是大功率设备的使用也会使得宿舍出现一定的安全隐患。本文介绍了基于ZigBee无线网络技术下，通过终端节点采集宿舍内的传感器数据，从而实现宿舍楼内宿舍楼用电的智能控制，达到节约电能及消除用电安全隐患的目的。

关键词:ZigBee技术；传感器；智能控制
 
0引言

       通过对高校宿舍用电情况分析发现，宿舍内用电比例在高校电能能耗中的比例有所提高。

       据调查高校学生在用电行为方面存在以下问题：个体较少购买节能、节电产品；宿舍成员间无明显的制止用电浪费行为。如何能有效地促进高校宿舍用电节能，各高校也在采取各种措施应对。照明线路的控制主要可以分为有线控制和无线控制，基于无线通信技术的照明控制系统布线简单，可扩展性强。目前室内通信比较主流的技术有蓝牙、ZigBee技术、WiFi技术等。对宿舍楼内各房间用电照明进行远程监控和管理。本文将介绍基于ZigBee技术的组网设计，将宿舍内各方面照明用电系统进行组网，并通过WiFi技术与PC机端相连，从而可以实现对整个宿舍楼各个照明节点的远程协助控制。

 
1系统控制的整体方案设计
1.1手动控制模式
       为了便于检修，宿舍回路的通断采用了自动及手动控制两种方式，通过电气柜上的转换开关进行切换，如图1所示，当QF闭合情况下，转换开关的触点2接通时，宿舍内照明的通断主要由手动开关S控制。手动控制完全独立于自动控制，这便于物业管理人员对回路进行检修。
1.2自动控制模式
       当转换开关的触点3接通时，宿舍用电回路处于自动状态。自动控制在控制方面可以设计为无线控制与时间控制共同控制，当无线控制出现故障是，可以采用时间控制进行自动控制。控制电路如图2所示。
 
 
图1手自动控制电路
       
1.3无线网路控制整体设计方案
       目前无线网路传输技术有很多种，而ZigBee技术以低功耗、低成本、通信时延短、网络容量大、传输数据可靠、安全性高等多方面优势，在短距离无线网路传输中占据越来越强的优势。常用的蓝牙、WiFi、ZigBee技术比较如表1所示。
 
 
表1近距离无线通信技术比较表
3系统软件设计
       软件设计是在硬件设计的基础上进行的，它是实现系统功能的重要环节。系统节点设计可以基于TI公司开发的Z-stack协议栈作为开发模板。TI的Z-stack装载在一个基于IAR开发环境的工程里，强大的IAREmbeddedWorkbench除了提供编译下载功能外，还可以结合编程器进行单步跟踪调试和监测片上寄存器、Flash数据等。Z-Stack是采用操作系统的思想来构建，事件发生时，唤醒系统，开始进入终端处理事件，结束后进入低功耗模式，此种软件构架可以降低系统的功耗。整个Z-stack的主要工作流程，大致可以分为系统启动、驱动初始化、OSAL初始化和启动，进入任务循环几个阶段。
图6主程序流程图
       根据时钟程序判断时间段，在熄灯期间，照明灯处于关闭状态，白天时宿舍内的照明实现自动控制，同时终端传感器设备将采集的数据传输至控制中心的PC机内，实现宿舍管理员对宿舍内用电情况观测，并进行远程监控的功能。
 
4安科瑞AcrelCloud-3200预付费水电云平台
4.1系统方案
       系统为B/S架构，主要包括前端管理网站和后台集抄服务，配合公司的预付费电表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用户计量箱ADF300L系列，实现电能计量和电费管理等功能。另外可以选配远传阀控水表组成水电一体预付费系统，达到先交费后用水的目的，剩余水量用完自动关阀。
4.2系统功能
       AcrelCloud-3200预付费水电云平台由云平台-网关-预付费电能表组成，通过通信网络完成系统到表的充值、查询、监控、控制及短信报警等功能。
       本系统适用于一些大集团和大物业，往往需要将多个物业环境、分散于各地的物业集中式收费和管理，面临着数据公网传输，财务操作分散，在线支付，总部财务扎口等复杂的需求。
       远程集中抄表：抄表信息通过网关实时上传到云平台，快速便捷，免去人工抄表。
       水表预付费:可是查看某区域水表的实时状态信息，并可以进行单表或批量设置水价控阀等操作。
       远程售电:财务集中管理，电量实时下发，并比对充值次数，方便快捷。
       能耗分析:用户和管理员都可查询预付费表或管控表每天的用能状况；可提供能耗分析+财务轨迹一体式综合管理报表，包含用户表的能耗、财务数据、能耗和财务的期初期末值等数据。
       在线支付:商户可以通过小程序或者微信公众号实现在线自助充值水电费，也可以实时关注商铺用水用电情况。
       短信提醒:金额不足或金额欠费提醒、电表充值到账提醒，都可及时短信通知商户。
 
 
       远程控制:可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理。
 
4.3产品选型
 
5结束语
       本文介绍了基于ZigBee技术的宿舍楼用电智能控制，在硬件及软件方面提出了设计设想，采用人体红外传感器、光电传感器、电流传感器等对宿舍内的数据进行采集，在规定的时间段内实现照明灯的自动控制，同时对宿舍内大功率设备使用情况进行检测，
 

安科瑞电气股份有限公司专注于电力监控,能效能源管理平台,有源滤波器,安全用电,能耗监测,光伏电表等

• 词条

  词条说明

• AcrelCloud-1000在天津三星视界有限公司改造变电所运维云平台项目的研究及应用

  陆晓君安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定摘要：随着国家电网改革政策的逐步推进和落实，AcrelCloud-1000变电所运维云平台运用互联网和大数据技术，为电力运维公司和售配电公司提供变电所运维云平台。该平台基于WEB开发，使用云平台，手机APP作为连接运维单位和用电企业的纽带，实时*的监视用户配电系统的运行状态和电量数据，为用户提供更好的运维服务。平台提供用户概况、电力数据监测、电能质量分析

• 铜仁凤凰机场电力监控系统的设计与应用

   吴小函安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定摘要：介绍铜仁凤凰机场项目电力监控系统，采用智能电力仪表采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-2000型电力监控系统实现变电所配电回路用电的实时监控和电能管理。关键词：铜仁;凤凰机场；变电所;智能电力仪表;Acrel-2000;电力监控系统0  概述 铜仁凤凰

• 安科瑞电气与中兴通讯签署战略合作协议，联手打造5G智慧用电物联网

     近日，安科瑞电气与中兴通讯股份有限公司在南京签署合作框架协议。双方将基于5G、物联网等*技术在电力监控、智慧能源、智能用电等领域创新应用深化合作，共同面向建筑、交通、工厂、园区、城市、乡村等各种能源电力业务场景提供创新智慧能源物联网技术解决方案，拓展双方行业市场空间，实现互利共赢。        签约

• 什么是无线测温系统？能怎么应用在开关柜中？

  1.安科瑞无线测温监控系统及产品在开关柜中的应用1.1应用场景          Acrel-2000T无线测温监控系统，是我司根据电力设备安全性的要求，总结国内外的研究和生产的先进经验，专门研制出的新一代无线测温监控系统。本系统具有**温告警等功能，可以帮助值班人员尽早发现问题，隐患，确保电力系统的安全运行。为电力设备的安全、经济、可靠运行提供了全