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基于物联网的校园节能监控系统的研究
作 者: 邓鹏
导 师: 肖伸平
学 校: 湖南工业大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 校园节能 物联网 嵌入式 智能控制 无线传感器网络
分类号: TP277
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
近十年来,我国经济在高速发展的同时,环境和资源问题也进一步显现出来,并已成为制约经济发展最重要的问题之一。高校作为整个社会体系的重要组成部分,同时也是用能大户。我国大力推行节约型校园建设,各地高校纷纷响应,建设节约型校园不仅是高校实现可持续发展的需要,也为建设资源节约型、环境友好型社会提供理论研究依据和推广示范作用。针对我国当前节约型校园建设存在的问题,在学习和总结现有节能系统及管理方法的基础上,提出了本文的研究内容——基于物联网的校园节能监控系统的研究。首先,本文从总体上分析了如何设计校园节能监控系统,并从物联网体系结构出发,给出了系统的开发目标、层次结构、编码标准及解决方案。该设计将整个监控系统分为三个部分:空调节能监控、照明节能监控和多媒体节能监控。其次,针对监控系统三个部分各自的特征,分别提出了不同的智能控制方法。针对空调温度控制过程具有大时延、大时滞和时变性等特点,难以对其建立准确的模型,提出基于专家控制与模糊自适应PID控制相结合的控制策略,并用MATLAB进行了仿真,仿真结果表明,该策略能有效降低空调能耗。针对照明节能监控系统,提出模糊专家控制方法,经过计算表明,该方法能有效降低照明能耗。最后,从物联网的层次结构角度出发,结合无线传感器网络和嵌入式技术,详细介绍了系统的实现方式,并在嵌入式图形开发环境下实现了系统的图形界面设计。在数据的存储及分析方面,运用SQL Server数据库管理系统,为节约型校园建设提供科学的决策依据。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-7 目录 7-9 第一章 绪论 9-14 1.1 研究背景及意义 9-10 1.1.1 研究背景 9 1.1.2 研究意义 9-10 1.2 校园节能建设的国内外发展现状 10-12 1.2.1 国外校园节能建设发展现状 10-11 1.2.2 国内校园节能建设发展现状 11-12 1.3 研究内容及论文结构 12-14 第二章 物联网校园节能监控系统的总体设计 14-24 2.1 物联网技术理论基础 14-17 2.1.1 物联网的概念 14 2.1.2 物联网的体系结构 14-16 2.1.3 物联网的关键技术 16-17 2.2 系统开发目标及解决方案 17-21 2.2.1 系统开发目标 17-20 2.2.2 解决方案 20-21 2.3 层次结构及功能划分 21-22 2.3.1 体系结构及工作流程 21-22 2.3.2 功能模块划分 22 2.4 小结 22-24 第三章 智能控制策略分析 24-36 3.1 专家控制策略分析 24-27 3.1.1 专家控制的理论基础 24-26 3.1.2 专家知识库的设计 26-27 3.2 空调节能监控系统的控制方案设计 27-31 3.2.1 专家控制的特征识别与信号处理 28-29 3.2.2 模糊自适应PID控制策略 29-31 3.3 照明节能监控系统的控制方案设计 31-35 3.3.1 照明用电节能控制策略分析 32-34 3.3.2 大功率用电器监控策略分析 34-35 3.4 多媒体节能监控系统的控制方案分析 35 3.5 小结 35-36 第四章 系统软硬件设计与实现 36-50 4.1 嵌入式硬件平台的搭建 36-38 4.1.1 控制器硬件设计 36-37 4.1.2 S3C2440A主要技术特点简述 37-38 4.2 物联网中间层的设计与实现 38-41 4.2.1 ZigBee的网络结构 39-40 4.2.2 ZigBee节点间的通信 40-41 4.3 终端应用层的设计与实现 41-46 4.3.1 空调节能监控的设计 41-43 4.3.2 照明节能监控的设计 43-46 4.3.3 投影仪节能监控的设计 46 4.4 系统软件设计 46-49 4.4.1 Linux系统的移植 47-48 4.4.2 驱动程序的移植 48-49 4.5 小结 49-50 第五章 图形环境下监控界面的实现 50-63 5.1 嵌入式图形环境介绍 50-52 5.1.1 Qt/Embedded概述 50-51 5.1.2 Qt/Embedded在Linux下的移植 51-52 5.2 GUI图形程序设计及实现 52-56 5.2.1 QTDesigner下界面应用程序的设计 52-53 5.2.2 主界面应用程序设计及实现 53-54 5.2.3 空调节能监控界面程序设计及实现 54-55 5.2.4 照明节能监控界面程序设计及实现 55 5.2.5 投影仪节能监控界面程序设计及实现 55-56 5.3 数据库的设计 56-62 5.3.1 数据库简介 56-57 5.3.2 数据库的连接类 57-58 5.3.3 数据库接口设计 58-59 5.3.4 数据表的设计 59-60 5.3.5 数据的接收与存储 60-62 5.4 本章小结 62-63 第六章 结论与展望 63-64 6.1 研究工作总结 63 6.2 未来的工作展望 63-64 参考文献 64-67 攻读学位期间主要的研究成果 67-68 致谢 68
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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