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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
下 载: 99次
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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。

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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