一種基于ZigBee的能源監(jiān)控方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控方法、裝置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。各大城市中樓宇林立，各建筑物樓宇中的能源消耗巨大，而在目前的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，雖然都強(qiáng)調(diào)節(jié)能，卻普遍忽視了能源監(jiān)測(cè)計(jì)量，多數(shù)建成的樓宇自控系統(tǒng)無法提供建筑物的能源消耗數(shù)據(jù)，沒有實(shí)際數(shù)據(jù)作為依據(jù)，能源管理只能是定性上的理解，這樣的樓宇自控系統(tǒng)為樓宇管理者提供的能源管理手段就極為有限。因此，沒有能源監(jiān)測(cè)就沒有能源管理。建立可靠的建筑能源監(jiān)控系統(tǒng)，才能建立高信賴度的建筑耗能預(yù)測(cè)能力，進(jìn)而進(jìn)行有效的建筑能源管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控方法、裝置和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無法獲取建筑物能源消耗的實(shí)際數(shù)據(jù)，不能分時(shí)統(tǒng)計(jì)各能源的使用狀態(tài)的問題。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控方法，所述方法包括以下步驟:
[0005]監(jiān)控中心通過紫蜂ZigBee協(xié)調(diào)器，發(fā)送數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求給ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)能源監(jiān)控裝置；通過所述ZigBee協(xié)調(diào)器接收所述ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)能源監(jiān)控裝置返回的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)由各個(gè)能源監(jiān)控裝置中的傳感器獲取；記錄接收到的所述ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)能源監(jiān)控裝置返回的數(shù)據(jù)；依據(jù)能耗類型和時(shí)間，統(tǒng)計(jì)所述返回的數(shù)據(jù)，得出各種能源的使用情況。
[0006]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種能源監(jiān)控裝置，所述裝置包括:
[0007]傳感器模塊，用于感測(cè)實(shí)時(shí)的能源使用狀態(tài)；制動(dòng)模塊，用于在收到微控制器模塊的控制指令后，調(diào)整能源的使用。微控制器模塊，用于協(xié)調(diào)各模塊的運(yùn)行，包括:獲取ZigBee收發(fā)模塊接收的控制指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給制動(dòng)模塊來調(diào)整能源的使用；或者獲取ZigBee收發(fā)模塊接收的數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求，并轉(zhuǎn)發(fā)給傳感器模塊來完成數(shù)據(jù)的采集；ZigBee收發(fā)模塊，用于接收數(shù)據(jù)中心ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)出的控制指令or數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求，并轉(zhuǎn)發(fā)給微控制器模塊；還用于發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)；供電模塊，用于給所述傳感器模塊、制動(dòng)模塊、微控制器模塊和ZigBee模塊供電。
[0008]第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種能源監(jiān)控中心，其特征在于，所述監(jiān)控中心包括:
[0009]ZigBee協(xié)調(diào)器和計(jì)算機(jī)，其中:所述ZigBee協(xié)調(diào)器包括:ZigBee收發(fā)模塊，微控制器和RS232接口 ；所述計(jì)算機(jī)包括:數(shù)據(jù)庫(kù)、能源數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；其中，能源數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)包括:店里數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、熱水器數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、煤氣數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)、自來水?dāng)?shù)據(jù)分析子系統(tǒng)和室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)。
[0010]第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控系統(tǒng)，包含第二方面提供的能源監(jiān)控裝置和第三方面提供的能源監(jiān)控中心。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控方法、相關(guān)裝置和系統(tǒng)的有益效果包括:
[0012]基于ZigBee建立了一套ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控方法，不僅能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的獲取各種能源監(jiān)控裝置中的數(shù)據(jù)，還能通過監(jiān)控中心分析從所述能源監(jiān)控裝置中獲得的數(shù)據(jù)，從而能夠得出各種能源的使用情況，實(shí)現(xiàn)能源使用過程中警戒線的預(yù)警和能源使用規(guī)劃的目的。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖；
[0015]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種包含有一個(gè)或者多個(gè)樹簇型子網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控方法的流程圖；
[0017]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種監(jiān)控中心的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種主控節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種監(jiān)控裝置采集能源數(shù)據(jù)的方法流程圖；
[0021]圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的一天24小時(shí)熱水器溫度變化示意圖；
[0022]圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的一天24小時(shí)中熱水器的用水量示意圖；
[0023]圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的一天24小時(shí)熱水器的用電量示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]為了說明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)行說明。
[0026]實(shí)施例一
[0027]如圖1所示為本發(fā)明提供的一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖，所述架構(gòu)圖包括Z i gBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)1、監(jiān)控中心20和用戶移動(dòng)終端40。
[0028]其中，ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)中包含一個(gè)或者多個(gè)能源監(jiān)控裝置。具體的有:電力監(jiān)控裝置11、熱水器監(jiān)控裝置12、天然氣監(jiān)控裝置13、自來水監(jiān)控裝置14和室內(nèi)溫度監(jiān)控裝置15等等。由于各種能源的監(jiān)控裝置包含的種類繁多，本發(fā)明各實(shí)施例中只是示例性的列舉了上述幾種監(jiān)控裝置，因此，實(shí)際應(yīng)用中還可能存在的能源監(jiān)控裝置也能夠被使用在本發(fā)明中，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。
[0029]所述監(jiān)控中心20可以是普通的個(gè)人電腦、便攜機(jī)或者服務(wù)器，所述監(jiān)控中心20還可以是其他公知的智能系統(tǒng)終端。所述監(jiān)控中心20中安裝有監(jiān)控軟件，所述監(jiān)控軟件能夠分析從ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中搜集過來的數(shù)據(jù)。所述監(jiān)控中心20主要用于向ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的各種能源監(jiān)控裝置發(fā)送數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求，除了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)能力、分析數(shù)據(jù)能力外，該監(jiān)控中心20還能向ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中指定監(jiān)控裝置(電力監(jiān)控裝置11、熱水器監(jiān)控裝置12、天然氣監(jiān)控裝置13、自來水監(jiān)控裝置14和/或室內(nèi)溫度監(jiān)控裝置15)發(fā)送控制指令。另外的，該監(jiān)控中心20還能將所述數(shù)據(jù)的分析和統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)送給公共陸地網(wǎng)絡(luò)(Public Land Mobile Network, PLMN) 30中的用戶移動(dòng)終端40，以便進(jìn)一步能夠接收所述用戶移動(dòng)終端40的控制指令，并完成指定的能源監(jiān)控裝置的控制。
[0030]其中，分析接收到的數(shù)據(jù)，具體包括:分析相應(yīng)所述的能耗類型和時(shí)間統(tǒng)計(jì)每日的能耗量、極值、平均值，統(tǒng)計(jì)故障記錄及其發(fā)生時(shí)間。優(yōu)選的，所述監(jiān)控中心20，可以將收集到的能耗信息經(jīng)過分析處理之后以圖表形式直觀的顯示出來，呈現(xiàn)給管理人員使用。
[0031]所述用戶移動(dòng)終端40用于接收監(jiān)控中心20發(fā)送的分析和統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，進(jìn)一步，所述用戶移動(dòng)終端還用于發(fā)送指定的能源監(jiān)控裝置的控制指令給監(jiān)控中心20，以便所述監(jiān)控中心20處理所述控制指令，并通過ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)10完成該指定能源監(jiān)控裝置的控制。
[0032]在具體的針對(duì)建筑物的能源監(jiān)控的實(shí)施例中，上述用戶移動(dòng)終端40發(fā)送的控制指令包括:選擇監(jiān)控子系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、用水用電數(shù)據(jù)、建筑物室內(nèi)溫度、遠(yuǎn)程調(diào)控和定時(shí)管理等。采用本發(fā)明提供的系統(tǒng)后，即使用戶身處外地也能對(duì)建筑物中各類設(shè)備的能源消耗情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理，提高了能源的監(jiān)控性，從而帶來能源使用的效率提尚O
[0033]本發(fā)明實(shí)施例提供的針對(duì)建筑物的能源監(jiān)控系統(tǒng)中，各能源監(jiān)控裝置通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)10與PLMN30連接，通過監(jiān)測(cè)建筑物的用電狀態(tài)、熱能狀態(tài)、環(huán)境溫度、用水用氣等狀態(tài)，使管理者能夠隨時(shí)查看建筑物的能源使用情況，做到計(jì)劃用水、用電、用氣和節(jié)約用水用電、用氣的目的，從而有效的減少建筑物中能源消耗，達(dá)到節(jié)能的目的。
[0034]對(duì)于高樓層的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)選的，所述ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)采用樹簇型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)鏈接。而一個(gè)ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)也可以在采用樹簇型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)鏈接基礎(chǔ)上，將所述樹簇型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分成一個(gè)或者多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，減少了監(jiān)控中心20的數(shù)據(jù)接收壓力的同時(shí)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的承載能力。在本發(fā)明其他涉及有一個(gè)或者多個(gè)樹簇型子網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，所述監(jiān)控中心20還需要完成:樹簇型網(wǎng)絡(luò)初始化、樹簇型子網(wǎng)絡(luò)加入、傳輸網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)，管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)之間路由信息、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表等多個(gè)方面的功能。
[0035]如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種包含有一個(gè)或者多個(gè)樹簇型子網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中樹簇型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)10包含多個(gè)樹簇型子網(wǎng)絡(luò)50、子網(wǎng)絡(luò)60…子網(wǎng)絡(luò)70。每一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)都包含一個(gè)主控節(jié)點(diǎn)，所述主控節(jié)點(diǎn)鏈接有一個(gè)或者多個(gè)能源監(jiān)控裝置；所述數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求經(jīng)過所述主控節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到各個(gè)能源監(jiān)控裝置；所述各個(gè)能源監(jiān)控裝置返回的數(shù)據(jù)也經(jīng)由所述主控節(jié)點(diǎn)匯總后，才轉(zhuǎn)發(fā)給所述主控節(jié)點(diǎn)。
[0036]如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控方法的流程圖，由圖3可知，本發(fā)明提供的一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控方法的實(shí)施例包括:
[0037]在步驟202中，監(jiān)控中心通過紫蜂ZigBee協(xié)調(diào)器，發(fā)送數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求給ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)能源監(jiān)控裝置。
[0038]在步驟204中，通過所述ZigBee協(xié)調(diào)器接收所述ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)能源監(jiān)控裝置返回的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)由各個(gè)能源監(jiān)控裝置中的傳感器獲??；
[0039]在步驟206中，記錄接收到的所述ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)能源監(jiān)控裝置返回的數(shù)據(jù)；
[0040]在步驟208中，依據(jù)能耗類型和時(shí)間，統(tǒng)計(jì)所述返回的數(shù)據(jù)，得出各種能源的使用情況。
[0041]在本發(fā)明實(shí)施例中，基于ZigBee建立了一套ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能源監(jiān)控方法，不僅能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的獲取各種能源監(jiān)控裝置中的數(shù)據(jù)，還能通過監(jiān)控中心分析從所述能源監(jiān)控裝置中獲得的數(shù)據(jù)，從而能夠得出各種能源的使用情況。
[0042]如圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種能源監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖4可知，本發(fā)明提供的一種能源監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖包括:
[0043]傳感器模塊104，用于感測(cè)實(shí)時(shí)的能源使用狀態(tài)。
[0044]控制模塊105，用于在收到微控制器模塊的控制指令后，調(diào)整能源的使用。
[0045]微控